5坐标数控加工中工件表面形貌的计算机仿真

模具表面加工时的计算机仿真系统是预测及控制加工表面形貌的主要手段 .文中讨论了球头铣刀刀刃的形状及其数学模型 ,探讨了切削中刀具的倾斜方向、倾斜角度、进给方式、主轴的回转偏心、轴向窜动等因素对刀刃数学模型的影响 ,并开发了球头铣刀在精加工时工件表面微观形貌的计算机仿真系统 .仿真结果与实验结果的比较表明 ,该仿真系统对于预测工件表面形貌的形状和粗糙度是有效的 ;在单方向进给顺铣加工时 ,刀具倾斜角 β=5°～ 1 0°时表面粗糙度最小 .研究结果为预测和改善工件表面形貌提供了理论依据     

基于Z-map的弱刚性系统高速周铣表面加工精度

基于工件Z-map模型和考虑再生作用的铣削动力学模型,通过数值方法求解周铣动力学微分方程,在Matlab平台上实现了周铣加工三维表面形貌预测.参考零阶解析(ZOA)方法获得的颤振稳定性叶瓣图,研究了主轴转速与表面形貌的关系.研究结果显示:选择系统固有频率对应的主轴转速,虽然不易发生颤振,但表面加工误差较大；选择最大稳定性叶瓣的左侧对应的主轴转速,不仅稳定性好,而且表面加工误差也较小.这些研究结果得到了铣削试验的验证,可作为工程应用时选择优化切削参数的理论依据.     

油管接箍内壁车削加工中内表面圆度误差预测

通过分析油管接箍内壁车削加工中的残余夹紧变形,利用功的互等定理研究弹复效应对残余夹紧变形的影响,建立了仅与毛坯内、外径尺寸及车削加工后内壁径向尺寸相关的接箍内壁圆度误差预测模型.同时,针对预测算法,进行了接箍内壁车削加工实验,并将加工后的内壁圆度误差数据与理论预测数据进行比对.结果表明,所建立的模型仅与毛坯内、外径尺寸及车削加工后内壁径向尺寸有关.利用该模型只需在加工前静态测量夹紧力作用下工件内壁的变形量,即可预测加工后工件内壁的圆度误差,其实测内壁圆度误差与理论预测的相对误差不超过6%.     

镍基单晶高温合金微磨削形貌仿真及实验研究

基于单个磨粒微磨削几何运动学规律和最小值函数,推导出全局磨粒的微磨削运动轨迹表达式,建立工件微磨削加工表面的包络线函数集合,得出磨削加工微观形貌仿真预测模型,并通过开展DD5镍基单晶高温合金微磨削加工工艺实验验证模型结果的正确性.实验结果表明:仿真预测微观形貌与实际微观形貌具有相似特征,仿真预测线轮廓高度与实际加工微磨削线轮廓高度误差为0.2~0.3μm;不同磨削参数下的表面粗糙度对比结果也表明预测模型与实验所得的表面粗糙度变化趋势一致.     

多步法误差分离技术的比较分析

分析了一般多步法的频域解和时域解，探讨了多步法的本质．指出圆度误差和主轴回转误差的多步法误差分离系统本质上是一个总传递函数为G(k)=Gh(k) Gδd(k)的并联系统，其分离所得的工件圆度误差中都存在着谐波损失，且该损失被残留在分离所得的装备主轴回转误差中．介绍了一种并联多步法的误差分离方法，它具有步数和谐波失真都较少的优点．     

非正交双回转摆臂机构的主轴轴心偏差的检测

非正交双回转摆臂机构回转范围广、灵活性强,能实现复杂曲面的加工.但该类型回转摆臂机构的主轴轴心偏差会直接影响被加工工件的面形精度.为了有效分析并测量出主轴轴心偏差进而改善机床精度,基于多体系统理论建立了非正交双回转摆臂机构的主轴轴心运动误差模型,此模型包含了回转轴A、B各6项静态结构误差;通过对此运动误差模型进行ANSYS静态仿真分析,获得了回转摆臂机构B在不同回转角度下主轴轴心的运动轨迹;基于Renishaw公司开发的QC10球杆仪测量原理设计了5种不同实验测量路径,验证了主轴轴心运动误差模型可用于非正交回转机构主轴轴心的误差辨识.     

基于LabVIEW 8的实验虚拟圆度仪系统

为满足回转工件的圆度加工精度要求,以M(National Instruments)公司的最新版图形化编程软件LabVIEW 8为圆度仪的虚拟界面编程平台,结合步进电动机控制的旋转工作台、电感位移传感器、USB插口的数据采集卡和自行设计的信号调理电路等硬件组成部分,设计了实验虚拟圆度仪系统.测量时,采用两种误差分离技术分离圆度仪主轴误差,然后根据不同的圆度误差评定标准,进行圆度评定,计算出圆度误差.圆度误差值为组建用于动态测量精度理论研究的分析实验系统做准备.     

砂轮偏心回转对精磨表面形貌特征量的影响

因主轴装配精度和动态磨耗等导致的砂轮偏心回转行为对精磨表面质量具有重要影响.以砂轮偏心顺磨为例,改进相邻磨粒瞬态切削深度(简称切深)模型并深入分析偏心激振机理.加工表面划痕截面特征测量结果与三维表面形貌仿真结果的比较表明:砂轮偏心回转微量变化对同等实验条件下的工件表面形貌和加工精度具有较大影响.当砂轮偏心值在1μm以内时,相邻磨粒连续切深分布均匀,加工表面划痕平均切深Rt约为预设切深值ap的40%,表面粗糙度的实验测量与仿真结果基本一致;当其值达到3μm时,工作磨粒切入-切出瞬态冲击与强迫激振加剧,使得加工表面最大划痕深度超过ap值的5.6%左右,工件表面粗糙度与稳定状态相比增加近1倍,加工表面划痕深度非线性分布呈现复杂特征.     

平面度误差统计特征实验

针对平面度误差统计特征识别的问题,以条件概率和全概率为理论依据,提出由平面到直线再到平面的研究思路.采用三坐标测量机对某两个零件实际平面进行提取实验,通过对实验数据的分析和处理,对其平面度误差统计特征进行识别.经过检验方法计算验证,结果表明,在工艺系统稳定的情况下,加工出来的工件表面的平面度误差呈现正态分布的特征.     

基于AM60镁合金超精密车削残余应力仿真及实验

为改善AM60镁合金超精密车削加工工艺方法,采用金属切削理论和有限元分析法对超精密加工进行微米级仿真,建立三维有限元模型,并利用Advent Edge软件对残余应力进行仿真分析,研究切削参数对残余应力的影响规律,为验证仿真的结果,对AM60镁合金压铸件进行车削加工,并利用X射线衍射仪对已加工工件表面残余应力进行测量。仿真结果表明:单点金刚石刀具具有的超高导热性,对残余应力分布的热效应起到了一定的抑制作用。工件表面残余应力随着切削深度的增大而减小,随着切削速度的增加而增大。切削进给量对残余应力的影响最明显,切削速度及切削深度影响较小。通过实验测量结果对仿真结果进行验证,为AM60镁合金超精密车削工件表面残余应力的控制打下一定基础。     

车削误差实时补偿控制信号滞后的预测

车削误差实时补偿控制中的关键问题之一是如何有效克服控制信号的滞后。该文提出了一套用动态数据系统理论，对机床主轴回转误差进行建模和预测的方法，并利用ＭＣＳ－５１单片机建立了预测补偿系统。文中基于实际的主轴回转误差信号进行了建模和预测，并定量分析了预测误差的大小．     

主轴回转误差的动态数据模型研究

从车床切削过程的动态模型出发，分析了用动态数据系统（ＤＤＳ）方法建立主轴回转误差模型的理论基础，直观，深入地展示了模型建立的条件和实质，进一步对实测的多组主轴回转误差信号，建立了ＡＲ模型。通过模型的预测误差研究，验证了模型和文中理论分析的正确性，本文结论可用于实时误差补偿系统中，为主轴回转误差的建模和预测方案设计提供依据。     

细长轴车削加工时主轴转速最佳域的研究

从机械加工中共振的角度出发,研究细长轴车削加工时车床主轴转速与工件表面质量的关系;并以CA6140车床为例,讨论刚性主轴的临界转速,提出细长轴车削加工时车床主轴的最佳转速范围,避开共振区,从而提高工件的加工精度,保证工件的表面质量.     

小切深磨削表面微结构损伤机理及影响

针对小切深磨削条件下工件表面微结构损伤,理论分析了磨削残余应力与磨削微裂纹之间的关系;运用有限元仿真分析法,获得不同磨削条件下45钢工件表面残余应力的数值及其分布云图,并分析不同磨削深度和冷却条件对其磨削残余应力的影响.最后基于不同的磨削条件,对45钢试件进行磨削试验,通过测量不同试件的表面残余应力,验证仿真结果的正确性;同时,通过观测不同磨削参数下的试件表面SEM图,研究不同磨削表面的微结构损伤.试验结果表明,采用适当的磨削参数和条件可以有效减少和避免磨削表面微结构损伤.     

基于土壤地形指数和下垫面水文分区的流域模型参数率定

针对流域水文响应会受到地质、地形、地貌、植被、土壤等自然地理因素以及土地利用等下垫面因素综合作用的特点,根据流域下垫面的地理特征进行水文响应分区。借助遥感资料对流域下垫面进行分类并获取土地覆盖/土地利用信息,结合流域土壤类型数据与地形指数推求流域的土壤地形指数。进一步地,利用遥感分类信息和土壤地形指数进行流域的水文分区,率定各个水文分区SCS模型的参数CN值并进行水文模拟,结果表明,屯溪流域21次和东湾流域32次洪水径流模拟相对误差均比传统方法的小。     

二维数字化齿面加工误差分析

针对二维数字化齿面几何特征及加工特点，建立一个基于表面测量的离散阵列式齿面加工误差分析模型；提出实测齿面与理论齿面间匹配规则，找到真实的加工误差分布；设计4种不同算法，计算得到齿面各点加工误差；运用统计理论，对各齿面误差均衡，并以之为加工误差补偿预测值；实例验证了本文方法的正确性。     

评定主轴径向回转误差的最小区域环计算法

主轴径向回转误差是影响机床加工精度和圆度等仪器测量精度的重要因素。主轴径向回转误差的测量和评定,对于减少其误差,提高机床的加工精度和圆度等仪器的测量精度都具有积极作用。本文提出了一种评定主轴径向回转误差的最小区域环计算法,在计算中不需要试探,可以直接确定出最小区域环圆心移动的最佳方向和步长,较之以往的传统计算方法具有速算速度快和计算精确的特点。     

元动作装配单元误差传递模型及有效路径求解方法

在对机械产品进行"功能-运动-动作"结构化分解的基础上,将影响元动作装配单元装配精度的误差源分为零部件的形状误差、位置误差、装配位置误差和运动误差等四类误差源。引入误差链接模型作为元动作装配单元误差关联关系的基本封装单元,构建结构化误差关联模型——链接网络和链接矩阵,形象描述误差间的耦合嵌套关系。提出基于误差链接模型的装配误差传递路径求解方法,用老鼠迷宫算法搜索所有可能的误差传递路径,以装配精度最高作为判别依据,得到各误差分量的有效传递路径。以蜗杆转动元动作装配单元蜗杆轴线平行度误差有效传递路径为目标,对上述方法进行验证,结果表明该方法能够高效地搜索到所有误差传递路径,并快速获得有效传递路径。该方法的提出为整机装配过程质量预测与控制提供了理论依据。     

面向精密装配的零件形状误差评价参数确定方法

针对传统的以最小包容原则为基础的形状误差评价方法不足以定量描述形状误差分布和装配精度关系的现状,提出了面向装配精度的零件表面形状误差评价参数的确定方法.首先通过分析实际加工表面的检测参数确定非高斯模拟的输入参数,以非高斯平面模拟方法生成切削加工表面,以小波滤波获得表面形状误差,建立并提取能够表征表面形状误差分布的表征参数;将滤波后的表面通过接触点搜索的方法来模拟装配,计算装配后的第二个零件的空间方位变化的分布参数;通过相关分析确定零件形状误差表征参数和装配后零件空间方位分布参数的关系,确定形状误差评价参数,实现表面几何分布表征参数与装配精度关系的定量描述,为优化装配工艺从而提高装配精度提供科学依据.