基于数控仿真系统的机械加工误差虚拟测量方法研究

论文摘要

在高质量产品的制造和高效率生产环境构建中,测量技术起到了很大的作用,其重要性与日俱增。尤其在生产国际化、全球经济一体化迅速发展时期,要求不同地区生产的高精度零部件,必须具有良好的互换性,对加工误差测量提出了更高的要求。同时,随着虚拟制造技术的发展,虚拟环境下产品的设计、模拟、检测、评价得到了越来越广泛的应用。在此背景下,本文提出的基于数控仿真系统的虚拟测量方法,成为理论抽象法和物理实验法之外加工误差测量的第三种方法,它可作为前两种测量方法的有效补充,有效降低加工误差测量成本。首先,论述了现代制造业的发展背景及现状和虚拟制造的提出与发展,介绍了制造业中机械加工误差的来源、分析方法及研究现状。其次,阐述了加工误差虚拟测量系统的设计模型,探索性地建立了虚拟测量方法的数学模型,分析了测量方法可行性的几何学、图形学理论基础,论述了仿真环境建立、模拟过程实现以及加工误差的测量与分析等虚拟测量系统模块的功能及原理。再次,分析了数控铣削加工工艺中的误差来源及其研究现状,基于数控仿真系统VERICUT建立了数控铣削误差虚拟测量系统的模型,模拟了铣削加工过程,测量与分析了数控铣削过程的加工误差。最后,论述了齿轮加工的地位、现状及误差来源,对磨齿工艺中成形砂轮磨削加工齿轮滚刀,转化其磨削过程为成形车削过程,建立了虚拟测量系统模型并实现加工过程仿真,通过测量、分析仿真结果的参数分析其加工误差,进一步论述和验证了虚拟测量方法的功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.1.1 制造业的发展背景及现状
• 1.1.2 虚拟制造的提出及发展
• 1.2 制造业中机械加工误差的来源及研究方法
• 1.2.1 机械加工中误差的来源
• 1.2.2 加工误差的分析方法概述
• 1.3 提高加工精度的工艺措施
• 1.4 国内外现状
• 1.5 项目来源和研究内容
• 1.5.1 项目来源
• 1.5.2 论文研究的主要内容
• 2 加工误差虚拟测量系统的构建
• 2.1 虚拟测量系统的总体设计
• 2.2 机械加工误差虚拟测量系统过程仿真的理论基础
• 2.2.1 数控仿真几何模型的建模技术
• 2.2.2 数控加工仿真动画技术简介
• 2.3 机械加工误差虚拟测量系统的模型建立
• 2.3.1 数控机床的几何模型
• 2.3.2 数控机床的运动模型
• 2.3.3 刀具模型构建
• 2.3.4 工件模型构建
• 2.4 虚拟加工误差分析系统的运动仿真
• 2.4.1 加工误差虚拟测量系统NC 编译器的功能规划
• 2.4.2 碰撞干涉检验
• 2.4.3 仿真过程的模拟与显示
• 2.5 虚拟加工误差分析系统误差测量及分析模块
• 2.5.1 加工误差的形状误差测量
• 2.5.2 加工误差的位置误差测量
• 2.6 小结
• 3 数控铣削加工中误差的虚拟测量方法研究
• 3.1 数控铣削加工及其特点
• 3.2 数控铣床的加工误差分析
• 3.2.1 数控铣削工艺的误差来源
• 3.2.2 数控铣床的加工误差分析研究
• 3.3 数控铣床的建模仿真及加工误差分析
• 3.3.1 三轴数控铣削机床模型的建立
• 3.3.2 仿真结果误差分析
• 3.4 小结
• 4 虚拟测量方法在成形磨齿加工中的应用
• 4.1 齿轮加工的地位及现状
• 4.2 齿轮的加工误差分类、分析及补偿
• 4.2.1 齿轮加工误差的分类
• 4.2.2 齿轮加工误差分析
• 4.2.3 齿轮加工误差补偿的研究
• 4.3 磨齿仿真技术现状及加工工艺分析
• 4.3.1 磨齿工艺特点及分类
• 4.3.2 磨齿加工工艺的仿真现状
• 4.3.3 成形砂轮磨齿加工工艺分析
• 4.4 齿轮滚刀加工过程仿真及误差分析
• 4.4.1 铲磨加工过程分析
• 4.4.2 齿轮滚刀铲磨虚拟环境的建立
• 4.4.3 齿轮滚刀加工过程仿真的误差分析
• 4.5 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录