基于复合式镗铣加工中心箱体零件数字找正方法研究

摘要

随着数控加工技术快速发展，针对复杂零件的高精度、智能化复合式数控加工设备成为大势所趋，数控机床作为加工制造的基础设备，其性能、数量对装备制造业的重要性不言而喻。然而，我国数控机床的研究与应用相比国外还有很大差距，尤其针对复杂箱体类零件在线检测技术方面的差距体现的尤为明显。本文以自行研发的复合式镗铣加工中心为平台，研究针对复杂箱体类零件的数字找正技术，开发复杂箱体类零件数字找正系统，为数控机床在线检测技术的研究和复杂箱体类零件加工效率的提高奠定了良好的基础。本文以数控机床在线检测技术发展为背景，针对提高复杂箱体类零件在复合式镗铣加工中心上的找正效率，提出了利用数控机床在线检测技术实现箱体零件的自动数字找正，构建了复杂箱体类零件数字找正系统的软硬件平台，运用了解析几何、数学建模和优化技术等多种方法，对箱体零件数字找正的关键技术进行了深入研究。
　　本研究主要内容包括：⑴通过分析比较国内外在线检测系统以及数字找正方法的研究现状，确定了本课题研究的数字找正系统主要用于精密智能复合式镗铣加工中心的复杂箱体类零件加工，提出了复杂箱体类零件数字找正系统的设计要求和关键技术，制定了开发数字找正系统的详细方案。⑵在分析自行开发的复合式镗铣加工中心的结构特点和相关参数的基础上，提出了一种适用于复杂箱体类零件加工的数字找正系统的总体布局。根据触发式测头的测量原理，结合加工中心数控系统、计算机系统工作原理，构建了数字找正系统的硬件平台。⑶以复杂箱体类零件的原点和侧面加工为对象，运用解析几何分析法，研究了原点和侧面加工的找正方法。建立了箱体类零件原点和侧面加工的坐标系，通过对零件特征点的选取、测量，分别提出了针对原点和侧面加工找正的算法。⑷针对箱体类零件加工中最关键的孔系加工，采用数学建模和优化技术，提出了一种适用于孔系加工找正的优化设计方法。结合了孔系加工的特点，建立单孔和孔系加工的数学模型，利用内点惩罚函数法进行优化设计，确定箱体类零件孔系加工的最佳路径，并自动生成镗孔NC代码。⑸为了提高箱体类零件的找正精度，深入研究了数字找正系统的误差补偿技术，对复杂箱体类零件加工找正中测量点序列进行了分析研究，提出了利用最小二乘法对测量点序列和测量点结果进行修正的方法。⑹利用上述研究成果，开发了复杂箱体类零件数字找正系统，通过输入测量特征值，系统能够直接生成找正数控程序，并反馈到数控系统进行数据处理。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 零件加工找正方法

1.3 国内外研究现状

1.4 课题主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 复合式镗铣加工中心数字找正系统构建

2.1 复合式镗铣加工中心的结构

2.2 复合式镗铣加工中心数字找正系统构建

2.3 本章小结

第3章 箱体零件数字找正技术研究

3.1 箱体零件原点找正方法研究

3.2 箱体零件侧面加工找正方法研究

3.3 箱体零件孔系加工找正方法研究

3.4 本章小结

第4章 提高箱体零件找正精度方法研究

4.1 箱体零件找正过程中的误差来源

4.2 最小二乘法在数字找正系统中的应用

4.3 本章小结

第5章 箱体零件数字找正系统开发

5.1 系统设计内容和总体结构

5.2 基本参数设置子模块

5.3 串口通信子模块

5.4 找正程序生成子模块

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢