重型机床装配精度可靠性及装配工艺设计方法研究

论文摘要

因重型机床结构复杂、吨位大、装配载荷复杂,导致几何约束和物理约束发生改变,受重复装配和长时间的振动因素的影响,重复拆装或变载作用的结合面的结构参数会发生改变,进而导致装配精度可重复性和装配精度保持性下降,最终导致装配精度可靠性下降。而装配精度可靠性直接影响到装配工艺形成的装配质量,甚至影响到工件的加工精度。本课题来源于高档数控机床与基础制造装备科技重大专项课题“水室封头专用数控龙门移动式车铣加工中心（2011ZX04002-111）”。本文对机床性能和装配精度进行分析,对机床的结构、功能和性能进行分解,建立机床性能与装配精度之间的映射关系。通过对可靠性内涵的剖析,确定装配精度的层次结构,分别建立机床性能、装配工艺设计目标和装配工艺的层次结构,据此,提出装配精度可靠性优化设计模型,并对三个设计模型的功能进行对比,明确装配工艺设计方法。依据“水室封头”的结构及加工需求,对装配精度的目标对象进行描述,确定装配精度解算方法中的输入变量,给出装配精度解算方法,确定结合面误差分布测量方法的可行性后,结合铣削实验,依据结合面误差分布测量获得的误差分布,对装配精度解算方法进行实验验证。依据装配精度可靠性及结合面误差分布的内涵,给出装配精度可靠性的评判方法,分别对装配精度可靠性三个层次对应的结合面误差分布进行识别,获得结合面误差分布曲面方程。结合弹塑性变形、微动磨损理论以及通过铣削实验获得的数据,分析结合面性能稳定的判据,进而揭示装配精度可靠性判据。为实现基于装配精度可靠性的装配工艺设计方法,给出结合面生成顺序及有限元模型构建方法,在装配顺序和有限元分析模型建立的基础上,结合实例,进行结合面性能的显著性分析,确定结合面优化顺序,给出装配工艺优化设计和装配工艺评价方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的与意义
• 1.2 装配工艺设计方法国内外研究现状
• 1.3 装配工艺问题分析
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 整机装配精度可靠性分析
• 2.1 机床性能分析与机床装配精度描述
• 2.1.1 机床性能指标分析
• 2.1.2 机床装配精度描述
• 2.1.3 机床性能与机床装配精度的映射关系
• 2.2 装配精度可靠性分析
• 2.3 机床性能及装配工艺层次结构
• 2.3.1 机床性能与装配精度的层次结构
• 2.3.2 机床装配工艺优化设计目标层次结构
• 2.3.3 机床装配工艺层次结构
• 2.4 装配精度可靠性优化设计模型
• 2.4.1 装配工艺顶层设计模型
• 2.4.2 重复装配工艺设计模型
• 2.4.3 初始装配工艺设计模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 机床装配精度解算方法
• 3.1 机床零件的结构特征参数描述
• 3.2 机床装配体的结构特征参数描述
• 3.3 装配精度仿真分析
• 3.4 装配精度解算方法及实验验证
• 3.4.1 装配精度解算方法
• 3.4.2 目标面误差分布测量的特征点分布
• 3.4.3 目标面误差分布测量的特征点数量
• 3.4.4 装配精度解算方法的实验验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 装配精度可靠性评判方法
• 4.1 机床装配精度可靠性评判方法
• 4.2 装配精度可靠性识别
• 4.2.1 初始装配精度识别
• 4.2.2 装配精度可重复性识别
• 4.2.3 装配精度保持性识别
• 4.3 结合面性能稳定判据
• 4.3.1 抗变形特性的判据
• 4.3.2 抗微动磨损特性的判据
• 4.3.3 误差分布及结构参数的评判
• 4.4 装配精度可靠性判据
• 4.5 本章小结
• 第5章 装配精度可靠性工艺设计方法
• 5.1 结合面生成顺序设计方法
• 5.2 有限元模型的构建方法
• 5.3 结合面的显著性分析方法
• 5.4 装配工艺优化设计
• 5.5 装配工艺评价方法
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附件一