工件-夾具系統(tǒng)綜合誤差建模及夾具優(yōu)化設計方法研究.pdf

1、天津大學碩士學位論文工件夾具系統(tǒng)綜合誤差建模及夾具優(yōu)化設計方法研究工件夾具系統(tǒng)綜合誤差建模及夾具優(yōu)化設計方法研究StudyonComprehensiveErrsModelingofWkpieceFixtureSystemFixtureOptimizationDesignMethods一級學科：機械工程學科專業(yè)：機械工程作者姓名：王凱指導教師：何改云教授企業(yè)導師：吳鳴高級工程師天津大學機械工程學院二零一四年十二月I中文摘要中文摘要機床夾具

2、是在生產制造過程中被廣泛應用的夾持裝備，用于工件在機床工作臺的定位和夾緊。夾具定位元件的制造和安裝誤差以及工件受夾緊力和切削力等因素會導致工件產生位姿偏差，即工件的實際位置與理論位置存在誤差，最終導致工件產生加工誤差。通過對工件夾具系統(tǒng)進行綜合誤差建模，可以準確獲得由已知的誤差源所導致的工件加工誤差，進而對夾具進行優(yōu)化設計。本文主要對機床夾具進行研究，完成了以下工作：首先，利用齊次坐標轉換方法，分析了機床夾具的定位元件制造和安裝誤差與工

3、件位姿偏差之間的關系，并建立了工件上孔的位置度誤差與夾具各定位元件誤差之間的關系模型，可以獲得由已知夾具定位元件誤差所導致的工件孔位置度誤差。隨后，以工件上孔的位置度誤差最小為優(yōu)化目標，采用遺傳算法對夾具布局進行優(yōu)化，通過對夾具布局的優(yōu)化設計，可以有效減小工件上孔的位置度誤差。其次，基于最小余能原理建立了夾緊過程中工件與夾具元件接觸點處的摩擦力對接觸力大小影響的關系模型，分析了由不同夾緊順序所導致的工件位姿偏差。然后，對工件在加工過程中

4、所受動態(tài)切削力對工件位姿偏差的影響進行了建模分析，利用拉格朗日能量法和牛頓歐拉公式，得到了工件受動態(tài)切削引起的位姿偏差?；谧顑?yōu)夾具布局，以加工誤差最小為目標，對夾緊力大小進行了優(yōu)化。通過對夾具進行布局優(yōu)化和夾緊力優(yōu)化設計，有效提高了工件的關鍵加工特征的加工精度。再次，分別建立了高剛度工件和低剛度工件的綜合誤差模型，并進行了實例分析。在對多階段加工過程誤差分析的基礎上，提出了基于相似性布局的夾具優(yōu)化設計新方法，使工件在滿足加工精度的前提

5、下，在某些不同的加工階段具有相同的夾具布局，從而減少了夾具設計、制造、安裝和調配的次數(shù)，有效地降低了夾具制造成本。最后，通過搭建實驗平臺對上述方法進行了實驗驗證，首先用?？怂箍礕lobal三坐標測量機對夾具定位元件的誤差進行提取，然后在立式加工中心SKVH850上對設計的工件進行切削加工，并用?？怂箍礕lobal三坐標測量機對加工工件進行測量。通過實驗結果和預測結果的對比，驗證了文中所述方法的有效性和可行性。關鍵詞：關鍵詞：機床夾具；綜