高精度零件加工中的误差平均法原理及其应用

通过对高精度零件加工中研磨及刮研工艺过程的分析,探讨了该方法加工中误差减小的机理(即利用相互联系表面在作相对运动时微刃的微量切削,使零件表面的几何形状精度逐渐提高,随着精度的提高和表面粗糙度值的减小,其切削作用也逐渐减小,从而能达到很高的加工精度)。在分析车削对刀法的基础上给出了圆分度误差的封闭性原理,并推演了圆分度误差封闭性的数学关系式,即任何圆分度在一整圈内累积误差之和恒等于零。据此得出了圆分度误差真值的计算方法,该方法可用于实际加工误差的控制和补偿,达到高精度分度加工的目的。以上方法的实质都是通过误差平均来减小误差,在机床等高精度产品的零件加工中有重要作用。     

机械加工精度研究

机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低,误差越小加工精度越高。本文简要介绍了加工精度与加工误差基本知识。结合生产教学实际,详细介绍了各种误差极其形成原因,并就如何减小误差,提高机械加工精度提出了自己的观点。     

数控编程造成零件加工误差的研究

本文论述了数控加工过程中不同的编程方法对零件加工精度的影响和产生加工误差的原因,并提出了减小编程误差的一些措施。     

改变测量条件对圆度误差的影响

回转类零件作为制造业中的关键零件,应用非常广泛,其加工（如轴类零件的加工）精度和参数监测（如平面磨床砂轮尺寸实时监测）精度要求较高,必须通过使用高效的检测方法对回转体的参数进行精密检测,才能保证生产效率的提高。本文采用光学非接触精密测量方法,实现了对回转体零件圆度误差的快速测量与评价。该方法应用于回转体零件的生产质量检测,极大地提高了回转体圆度误差测量的检测效率、准确率和可靠性。     

数控加工中程编误差的分析

本文分析了数控加工过程中程编误差的形成及减小程编误差的措施。通过采用这些措施可提高数控加工零件的精度。     

框架类零件在制造过程中的误差分析

重点介绍了传动机构关键零件框架的整体工艺方案和重点工序（精加工）的制造精度分析,全面分析了该类零件的结构特点并制定了制造工艺方案,同时对重点工序-基准精密加工和行星轮轴孔的精密加工工序进行了分析,找出了装配误差、基准定位误差、找正误差、图样标注方法等影响零件制造精度的因素,并针对主要矛盾制定了有效的解决途径,消除不必要的影响因素保证零件的设计精度。     

基于经验模态分解方法的曲面加工误差补偿

采用误差补偿技术对曲面的加工误差进行补偿是提高该类零件加工精度的有效方法。针对加工误差进行经验模态分解,将加工误差分解为若干个固有模态函数(IMF)和一个res趋势项函数。根据系统误差的特征,趋势项函数中一定存在系统误差,利用自相关分析法和频谱图对固有模态函数分析是否存在周期性变化系统误差,最终分解出系统误差和随机误差。搭建了数控机床在线检测的实验平台,实现了曲面零件的系统误差补偿。通过一个曲面零件的加工实验表明,补偿加工后的曲面精度提高了86.0%。仿真算例和实验结果表明,基于经验模态分解方法的加工误差补偿能有效提高曲面零件的加工精度。     

多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

以装配结合平面为研究对象,分析多种公差耦合情况下零件间装配结合面误差建模和公差优化设计问题。采用小位移旋量(Small displacement torsor,SDT)描述公差,针对不同类型公差建立零件平面误差模型,通过蒙特卡洛模拟法获得装配平面误差变动分量的实际变动区间带宽,通过响应面法建立误差变动分量实际变动区间带宽与公差间的显式函数关系;建立包含零件加工误差与装配过程误差的装配结合面综合误差模型。将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了在设计阶段对装配精度的预测。以加工成本为目标,装配精度可靠度为约束,进行零件公差的优化设计。以一典型产品精度设计为例,验证了用该方法预测装配精度和优化零件公差设计的可行性与实用性。     

提高滚齿机芯棒刚度的装置

我厂在滚齿加工过程中发现,加工完的齿轮的齿形误差和齿向误差较大,影响了零件精度。为了减小齿形误差和齿向误差,提高零件精度,我厂对原加工方法进行了分析,发现芯棒下端用三爪卡盘夹持刚性较差。为此,我厂自行设计了提高芯棒刚度的一套装置,经使用,效果较好。现将这套装置介绍如下。     

装配误差传递建模及其精度可靠性评估

研究了刚体零件的装配误差建模以及装配精度可靠性评估方法。将零件误差分成位置误差和方向误差,并采用误差矢量加以描述。综合考虑尺寸误差和形位误差,将装配过程误差分成零件内误差和配合面误差,给出主动配合面和被动配合面的定义。针对典型配合面类型,分析误差组成及其计算方法。采用位姿变换矩阵法建立装配误差模型,分析误差在零件内部以及配合面间的传递过程,计算装配总误差并据此确定装配误差的概率分布。给出装配精度可靠度的定义,通过仿真获得装配精度的可靠度指标。以某测量平台的装配过程为例,完成装配过程误差分析和装配精度可靠度评估,验证模型的有效性。     

浅析精密数控电火花成形机床的误差补偿技术

通过对机床结构形式、运动过程中基础件的变形、传动系统结构形式产生误差的分析,提出了提高数控电火花成形机床制造精度与精度保持技术的方法,同时给出了降低机床动态精度误差的几点措施。     

基于敏感度分析的机床关键性几何误差源识别方法

零部件几何误差耦合而成的机床空间误差是影响其加工精度的主要原因,如何确定各零部件几何误差对加工精度的影响程度从而经济合理地分配机床零部件的几何精度是目前机床设计所面临的一个难题。基于多体系统理论,在敏感度分析的基础上提出一种识别关键性几何误差源参数的新方法。以一台四轴精密卧式加工中心为例,基于多体系统理论构建加工中心的精度模型,并利用矩阵微分法建立四轴数控机床误差敏感度分析的数学模型,通过计算与分析误差敏感度系数,最终识别出影响机床加工精度的关键性几何误差。计算和试验分析表明,该方法可以有效地识别出对机床综合空间误差影响较大的主要零部件几何误差因素,从而为合理经济地提高机床的精度提供重要的理论依据。     

基于机器视觉的机械零件边缘像素补偿法

机械零件图像边缘灰度的分布特征已成为影响机器视觉准确测量机械零件的重要因素之一。为了减小这种测量误差,提高测量精度,提出边缘像素补偿法来对机械零件图像边缘进行处理。通过分析视觉边缘检测原理,应用高精度标准块对相机进行标定。标定后对待测零件进行多次测量,试验结果表明:对图像信息进行边缘补偿后,其测量结果的相对误差可减小0.059%,边缘补偿算法可以有效提高测量精度。     

可转位球头立铣刀周刃与端刃的搭接方法

建立了可转位球头立铣刀周刃与端刃搭接的数学模型 ,利用该模型可计算出刀刃搭接处附近加工表面的几何形状误差并确定周刃修形的控制参数。提出了减小加工误差的措施 ,给出了计算实例     

薄壁零件的加工工艺研究

薄壁零件刚性差,在加工中易变形,使零件的形位误差增大,不易保证零件的加工质量,薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题。通过分析薄壁零件的加工特点,对防止和减少薄壁零件变形的工艺措施进行了综合分析和研究。实践证明,采取一定的工艺措施可以有效的解决薄壁零件变形及加工精度不高等问题。采用小锥度心轴夹具车削薄壁零件,加工过程平稳,无噪音,保证了加工质量,精度完全符合工件的工艺要求。     

显微视场下微型零件亚像素边缘检测方法

为了提高微型零件在显微视场下的边缘检测精度, 提出了一种非正交二次B样条小波变换结合Zernike矩的亚像素边缘检测算法. 采用非正交二次B样条小波变换算法得到图像的像素级边缘, 利用Zernike矩算法的矩不变性对像素级边缘进行亚像素边缘细化. 为了实现算法的原理, 建立了一套微型零件的实时检测系统. 给出了系统的总体结构和工作原理, 完成了实时图像采集与检测, 分析了检测结果, 并对检测精度进行了评估. 实验结果表明: 该系统检测零件尺寸可以达到0.01~10 mm, 检测精度可以达到0.01%~0.1%, 可准确识别出微型零件的边缘, 将检测精度提高到亚像素级, 满足了在显微视场下微型零件检测的需要.     

Thermal error reduction based on thermodynamics structure optimization method for an ultra-precision machine tool

Thermal error is one of the main errors in ultra-precision machine tools. This paper presents a thermodynamics-based structure optimization method to reduce the thermal displacements of machine tools during operation. The method makes use of the thermal–structure coupled model to analyze the thermal behavior considering the thermal contact resistance and the temperature rise of the oil film in hydrostatic spindle. The structure of the motor link, spindle, and headstock of grinder are optimized by setting appropriate gaps in the contact region of two neighboring parts to change the heat transfer distribution and minimize the thermal displacement of the spindle center position. The proposed method is validated by an equivalent thermal conductivity-based simulation method and experiment on an ultra-precision grinding machine tool. Experimental results show that the proposed method can provide an important instruction on how to reduce the thermal error for the design of the precision machine tools, especially for those with key parts placed near the heat sources.     

车铣加工中心关键零部件动态性能研究

机床的动态性能直接关系到机床的加工性能,为了提高机床的加工精度及效率,必须要求机床整机具备优异的动态特性。基于ANSYS Workbench有限元分析软件,研究了CX110100立式车铣复合加工中心关键零部件的动态性能,运用Solid187单元进行网格划分,根据机床的工作实际加载边界条件,实现了加工中心主要零部件的模态分析和谐响应分析,保证了加工中心的设计要求,把有限元分析软件应用于车铣复合加工中心的设计中,对提高加工中心的设计质量具有重要意义。     

超精密加工中零件的装夹技术

从工件的定位与夹紧方面入手,分析了零件在装夹和加工过程中引起变形的原因,采用零件分类叙述的方法,分析了平面零件的平板及薄壁零件和圆柱类工件以及其他零件在装夹和加工中对加工精度和表面粗糙度的影响,并举出实例,说明此类工件装夹应注意的问题。     

曲柄滑块机构的运动误差补偿

在实际的机械系统中,由于构件的加工、装配误差和磨损,机构系统中一定会存在误差。误差的存在会影响机械系统的稳定可靠性和运动精度,使得实际机构和理想机构之间存在运动误差。现代机械工业正向着高精度、高速度、高效率的方向发展,如何减小机械系统中的误差是一个关键问题。本文应用曲柄滑块机构为例,提出一种增加一个自由度的方法,把曲柄滑块机构改装成五杆机构,通过控制新增的自由度来减小系统误差的方法。运用开环运动补偿控制和PID闭环控制方法对五杆机构进行控制,从而提高系统的可靠性和运动精度。实验结果表明:所提出的方法能够有效的减小机构系统中的误差,提高了曲柄滑块机构的运动精度。