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《基于损失模型的三轴小型超精密铣床结构设计参数优化分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2007年5月机械科学与技术May2007第26卷第5期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVol.26No.5基于损失模型的三轴小型超精密铣床结构设计参数优化分析张霖,赵东标(南京航空航天大学机电学院,南京210016)张霖摘要:将基于损失模型的稳健性参数分析法应用于小型超精密铣床的结构优化设计过程中。首先,建立了系统的刚体运动学空间误差模型;然后以空间误差为稳健设计的目标函数,通过对可控因素及噪音因素的水平选择,安排正交试验方案并进行仿真;
2、最后,运用试验方案的统计分析结果评判各设计参数对机床空间误差及稳健性的影响。关键词:结构优化设计;超精密机床;空间误差模型;稳健性中图分类号:TH161文献标识码:A文章编号:100328728(2007)0520548204OptimizationofStructuralDesignParametersofaThree2axisMiniatureandUltrapreciseMillingMachineToolUsingLossModelZhangLin,ZhaoDongbiao(CollegeofMechan
3、icalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016)Abstract:Inthepaper,weapplytherobustparameteranalysismethodbasedonthelossmodeltothestructuraloptimizationanddesignofaminiatureandultraprecisemillingmachinetool.Itsvolumet
4、ricerrormodelisbuiltu2singrigidbodykinematics,andthenorthogonalexperimentsareplannedandsimulatedusingvolumetricerrorsasobjectivefunctionforrobustnessdesignandthroughhorizontallyselectingcontrollablefactorsandnoisefactors.Fi2nally,thestatisticanalysisresultsof
5、theexperimentsareappliedtoevaluatingtheeffectsofdesignparametersonthemachinetool′svolumetricerrorsandrobustness.Keywords:structuraloptimizationanddesign;ultraprecisemachinetool;volumetricerrormodel;robustness[2]随着超精密微细切削加工技术的发展,人们能并且已有不少有关微小型机床设计原型的报道。够制造出尺寸更
6、加微小的、结构更加复杂的且材料然而在微小型化机床结构设计方面的研究报道确不适应性更强的微小型机械零件。然而,微细切削加多见。工设备主要还是常规尺寸的精密、超精密机床,这对本文针对自行构建的小型超精密立式铣床结构于生产微小尺寸零件还是缺少必要的柔性,而且成优化设计而展开。首先,建立了基于刚体运动学的本较高、效率较低。目前,微小型化机床较之传统尺系统空间误差模型;然后,从对空间误差的控制角寸超精密机床具有与被加工零件尺寸匹配度好、能度出发,采用基于损失模型的稳健设计方法,并且耗小、节省空间以及便于装配和运输等诸多优点
7、而以机床实际设计参数和局部几何误差为控制因素和深受人们关注[1,2]。噪音因素,进行了一系列仿真试验;最后,通过对试验结果的统计与分析,评估了各参数对系统空间近些年来,人们对微小型化机床的研究主要集误差及其设计稳健性的影响。中在缩小机床尺寸和采用高精度的微小零部件上,收稿日期:20060410作者简介:张霖(1975-),男(汉),河北,博士研究生,danny_chen2000@163.com第5期张霖等:基于损失模型的三轴小型超精密铣床结构设计参数优化分析5491三轴机床的刚体运动学误差模型Z轴坐标系的位置矢量
8、。111机床局部几何误差表示三轴数控机床的各运动轴在空间运动时存在21项局部几何误差元素,它们分别是:沿x方向运动时的线性位移误差δxx、直线度误差δyx和δzx、俯仰误差εyx、摇摆误差εzx和滚动误差εxx共计6项(图1所示);同理沿y和z方向运动时亦如此;另外,各坐标轴之间还存在3个垂直度误差分别为Sxy、Syz、[3]Szx。图3机床刚体运动学链113机床空间误差
