薄壁件多工位制造过程误差传递分析的研究

论文摘要

薄壁件在航空航天工业中得到广泛应用,薄壁件刚性差,在加工过程中极易产生变形。本文围绕国家863项目“基于综合误差分析的复杂薄壁件多工序制造精度控制”开展了薄壁件多工位制造过程误差传递的研究。薄壁零件铣削加工过程中,各误差源的传递、累积都加大了误差控制的难度。本文立足于铣削加工过程,通过对铣削加工误差的产生进行理论分析,从加工误差源分析出发,分析影响工件加工误差的各单因素误差,从而为铣削加工误差的控制提供理论依据。依据铣削多工位加工特点,对影响加工精度的加工误差因素进行了建模分析,在充分考虑各工位的工件初始误差、机床运动误差、工件的定位误差、切削力变形误差等对加工误差影响的情况下,通过离散加工特征,利用坐标变换将所有离散误差集中纳入参考坐标系,将机床运动误差,定位误差的影响传递到切削力变形误差的影响上来,得到特征加工过程中的变切削力模型,利用Ansys有限元分析软件将变切削力加载到工件特征上进行总误差的求解,以实现误差传递的分析,并编译了相关的Matlab程序进行了误差分析计算。所建立误差分析模型具有一定的开放性和实用性。由于考虑的各项误差都为离散误差,为了实现零件特征误差的评定,本文通过建立各误差评定的数学模型,将离散误差转换为相关的形位误差,利用Matlab软件实现了相关形位误差的计算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 国内外研究现状综述
• 1.2.2 国内外研究存在的问题
• 1.3 课题主要研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 第2章 铣削加工过程误差的产生机理
• 2.1 零件加工质量概述
• 2.2 铣削加工及其误差源
• 2.3 铣削加工误差传递概述
• 第3章 铣削加工多工位误差传递分析
• 3.1 工件的数字化表达
• 3.1.1 工件表达法的现状
• 3.1.2 工件的离散化模型
• 3.2 工艺系统坐标系数字化描述
• 3.2.1 工艺系统坐标系的建立
• 3.2.2 齐次坐标矩阵转换原理
• 3.3 铣削加工多工位误差传递分析
• 3.3.1 机床运动误差的分析
• 3.3.3 定位误差的分析
• 3.3.4 基于综合误差的变切削力分析
• 3.4 本章小结
• 附录
• 第4章 误差评定建模与分析
• 4.1 加工精度的基本概念
• 4.2 有限元模型点坐标的提取
• 4.3 形位误差建模与分析
• 4.3.1 平面度建模与分析
• 4.3.2 面对面平行度建模与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 零件加工特征误差仿真分析程序算法与实例分析
• 5.1 Matlab的GUI界面制作方法
• 5.1.1 菜单的制作方法
• 5.1.2 GUI界面控件设计
• 5.2 铣削加工多误差传递分析的算法
• 5.3 典型薄壁件铣削加工误差传递分析实例
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文工作小结
• 6.2 研究工作展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢