无基准零件封装夹具中工件加工误差产生机理研究及控制

介绍了无基准零件封装夹具(RFPE-Reference Free Part Encapsulation Fixturing)的工作原理,进行了工件定位精度损失机理问题的理论探讨,提出了工件主动寻位的控制策略,并结合计算机图形学理论,建立了基准转换计算模型,以精确求解出工件在机床上的实际安装位姿.理论研究与试验结果表明,所提出的控制策略及其方法降低或消除了箱体原始误差对工件定位精度的影响,从而为进一步提高工件位置加工精度提供了一种切实可行的技术手段.     

提高箱体零件的加工精度

对加工面的相互位置精度提出严格要求是箱体零件的加工特点。工件在自动线上从一个工位输送到另一个工位的多工序加工过程中要保证这些要求。 研究现有自动线上箱体零件的安装情况得出:实际安装误差远远大于计算值,而在精加工工序中则近似于允许值。这就是在自动线上加工箱体零件孔和平面空间位置精度难以保证的主要原因之一。 一般来说,安装误差包括定位误差(在定位过程中毛坯相对刀具定向)、由于夹紧力引起的夹紧误差以及夹具元件制造不精确     

可拼装轮胎模具夹具结构精度分析

设计了一套可替换拼接式轮胎模具的夹具,通过变换支撑架的安装位置和调节螺钉来调整适用于不同尺寸的轮胎模具,运用全微分法分别讨论切向角度和径向尺寸对总切向误差的影响,分析轮胎模具的夹具定位误差对工件精度的影响。结果表明:切向角度变化引起的切向误差比径向尺寸变化造成的切向误差大很多,最大程度限制切向角度误差可有效提高轮胎模具的加工精度。     

基于无瞬心包络法的砂轮磨削圆弧直槽的研究

基于无瞬心包络法,提出一种使用CBN圆弧砂轮精确磨削圆弧直槽的方法。从砂轮圆弧母面与工件直槽圆弧面的空间啮合关系出发,采用无瞬心包络法,以两曲面间接触点法矢量方向相同建立啮合方程,通过啮合方程求解得到砂轮初始安装角,以磨削后的工件端截面圆弧圆度和半径误差满足精度要求为目标,设计砂轮安装角调整和控制流程,确定砂轮最终的安装位置和安装角。仿真和实际加工结果表明用圆弧砂轮磨削圆弧直槽工件,通过调整砂轮安装位置和安装角可以控制磨削精度,砂轮不用修形也能实现精确磨削。该方法实现用一种砂轮磨削不同尺寸的工件,减少砂轮的种类,提高生产效率,为注塑机螺杆转子的高效磨削提供了一种可行的方法。     

机床进给系统精度分析与控制研究

机床进给系统的精度对工件加工精度有很大的影响.以基于PMAC的数控进给系统试验台为例,建立其进给系统的数学模型,并通过系统的PID参数调整、前馈的应用以及螺距误差补偿等方法对进给系统的精度进行了分析和控制,有效地提高了系统的运动精度和位置精度.     

天线罩磨削中位置安装误差分析与控制

天线罩的几何加工精度是其优良电性能的保证.分析了天线罩位置安装误差的形成机理及其位置误差对其几何加工精度与电性能的影响.针对天线罩现有安装方法存在的问题,提出了一种基于主动寻位的天线罩安装方法.该安装方法避免了人为调整带来的随机误差,提高了天线罩的定位精度,安装方便、快捷,提高了天线罩的几何加工精度,满足了天线罩的电性能使用要求.     

基于工艺系统刚度的加工误差分析

在切削加工过程中,工件和刀具正确的相对位置是保证零件加工精度的必要条件.工艺系统刚度及精度是影响工件、刀具位置的关键因素.因此研究工艺系统刚度,对提高零件的加工精度具有十分重要的意义.文章基于切削加工中工件的准静态受力分析,运用经典Hertz接触理论和有限元的方法,提出计算工艺系统刚度的新方法.该方法避免了有限元计算中接触单元的使用,无需多次非线形迭代计算.给出了基于工艺系统刚度的工件加工误差预报模型.     

箱体孔系加工、传动精度的分析与研究

重点阐述了箱体加工过程中，孔系形状和位置误差产生的各种因素和形式，提出降低和减少误差的办法，并对影响传动特性和精度的因素作了进一步的简述，目的在于为机加、检验、装配人员提供判定误差及误差影响程度的参考依据。     

支承偏移的轴承套圈定位误差及补偿方法分析

提出一个关于测力传感器变形引起的定位误差补偿方法。针对磨削轴承套圈的电磁无心夹具,在前后两个支撑上分别安装测力传感器,当支撑径向定位轴承套圈时,测力传感器精确测量轴承套圈所受支撑力并发生相应偏移。通过分析无心磨削支撑与工件的位置关系和定位误差的变化规律,推导出测力传感器受力变形导致支撑发生偏移引起的定位误差的计算公式,并提出通过控制砂轮架进给的方法补偿定位误差。结果表明：测力传感器变形会影响套圈的加工精度,此方法能够补偿该定位误差。且通过对比补偿前后的磨削时间表明,此方法能提高轴承套圈外圆磨削效率。     

基于旋量理论的打磨机器人位置精度分析

为建立各误差源与打磨机器人的末端位置误差的对应关系,在基于旋量理论建立了打磨机器人的运动学模型的同时,对可能产生的主要误差源进行了分析,通过误差源之间的几何关系建立误差旋量,从而得到静态误差模型;分析了各单项误差对机器人末端执行器位置误差的影响及各误差源对末端位置误差的显著性影响,为机器人精度优化方案的提出提供可靠的分析参考。分析结果表明:结构误差及传动误差是机器人静态位置精度的主要影响因素,其中结构误差为稳态误差,可以通过精度设计减小或补偿,传动误差需要通过后期的标定来解决。     

Analysis of the effects of fixture clamping sequence on part location errors

Several fixture-related error sources are known to contribute to part location error, which can lead to poor part quality. In addition to typical error sources, such as fixture geometric error and elastic deformation of the fixture and part due to clamping forces, the clamping sequence used can also influence part position and orientation. In this paper, the effect of clamping sequence on workpiece location error is modeled analytically for a fixture–workpiece system where all major compliance sources and fixture geometric error are considered. Part location error is quantified by the displacement of a response point on the part surface. An algorithmic procedure designed to understand how forces and deformations change as clamps are applied sequentially is presented. The effect of clamping sequence on part location error and locator reaction force is examined through model simulations and experiments via an example involving a 3-2-1 machining fixture.     

Development of a virtual machining system, part 2: prediction and analysis of a machined surface error

In part 2 of this three-part paper, a newly developed method that predicts the three-dimensional machined surface errors generated during the peripheral end milling process is presented. From the cutting force prediction system of Part 1, since the uncut chip thickness is calculated by tracing the movement of the cutter, the positions at which the cutting edges pass over the workpiece surface can readily be obtained. In this part of the paper these positions are used to construct surface error maps. In addition, by using the estimated locations of the peak and valley values of the cutting force component normal to the machined surface, a quantitative analysis of the machined surface error is given and followed by theoretical explanations. A series of machining tests on aluminum workpieces were conducted to validate the effectiveness of the model. The predicted cutting forces and surface errors were found in good agreement with their measured counterparts.     

基于机器视觉的工件识别与定位系统设计与实现

机器人关节工件组装生产过程中,工件种类多、产量大、人工分拣与装配困难等问题,为了提高生产速度和效率,提出一种基于OpenCV视觉技术的机器人关节工件识别与定位检测方法。首先,通过工控机读取相机的工件图像,并进行图像灰度化、均值滤波、自适应阀值分割等图像预处理过程,得到二值化图像;其次,从二值化图像中提取出工件的轮廓,之后,通过胡氏不变矩比较待识别工件的轮廓与给定的模板轮廓,识别目标工件;最后,提出一种确定工件的位置和方向的方法。实验结果表明,文章提出的方法能准确识别目标工件,并且有效地确定其位置,为类似的识别提供了有效参考。     

冷滚轧渐开线花键成形原理及理论误差计算分析

通过对冷滚轧渐开线花键加工原理分析，按照空间啮合原理，建立了花键齿面三维数学模型，揭示了花键冷滚轧过程中滚轮和工件之间运动规律。针对花键的齿形误差和齿向误差，按照误差计算原理，得出了计算结果及其随安装角改变的变化规律。并对花键成形原理进行分析，指出了花键的成形方法为范成法。为正确设计滚轮奠定了基础。     

Thermal error mode analysis and robust modeling for error compensation on a CNC turning center

In this paper a novel concept of thermal error mode analysis is proposed in order to develop a better understanding of the thermal deformation on a turning center. The thermal error of the machine can be treated as the superposition of a series of thermal error modes with corresponding mode shapes and time constants. The selection of sensor location can then be improved based on the thermal error mode analysis. A robust modeling approach is also proposed to minimize the errors due to temperature measuring noise and the adverse effect of environmental changes. Through the use of thermal error mode analysis and the robust modeling approach, the number of thermal sensors has been reduced from 16 to four. The thermal error compensation system has been applied to a turning center in daily production for more than two years and it has kept year-round accuracy. The thermal drift in workpiece diameter on the turning center has been reduced from 35 μm to 6 μm from its center of tolerance.     

微小振动影响超精密非球面加工精度的研究

超精密磨削已广泛应用于轴对称非球面光学元件及硬脆材料的加工，加工过程中砂轮的不平衡量和机床主轴引起的振动直接影响工件表面精度及粗糙度。为了适应非球面工件超精密加工的要求，本文通过分析加工过程中产生的振动现象，建立磨削中振动引起工件表面轮廓误差的数学模型，研究主轴转速变化及磨削加工参数对工件表面精度的影响；通过建立工件与砂轮之间的运动关系，得出砂轮的振幅、频率及加工速度的变化对工件表面精度的影响条件。研究结果表明：选择合理的加工参数能降低工件表面波纹度，提高工件的表面精度。     

Spherical mandrelling method implementation on conventional machine tools

The paper presents a new method of finishing holes by means of plastic deformation referred to as spherical mandrelling (SM). The tool motion with respect to the fixed workpiece is a superposition of spherical and translation motion. The surface plastic deformation can be carried out on lathes, drilling and milling machines and machining centres and considerably widens their manufacturing potentials. The mechanics of the SM method has been explained. Two model problems have been formulated and solved and their solutions show the SM kinematics when implemented on conventional machine tools. The solutions to the set variational problems are found by means of an approach called analogy to mass geometry. A simplified diagram of a device and tool for implementing the SM method on conventional machine tools has been shown. The power characteristics of SM process have been determined both theoretically and experimentally and rational operating conditions have been found. A new method of measuring small changes in the load of a.c. motors of machine tools has been presented. SM has been compared to conventional mandrelling and SM efficiency has been proved.     

用神经网络方法探测机床运动误差通用建模方法

文章在分析了机床运动误差源的基础上,以典型误差源为对象,提出了基于人工神经网络技术的机床运动误差的通用建模方法,总结了基于神经网络方法的建模过程及建模方法;在此基础上建立了机床运动误差模型,通过对该模型的性能分析,用此通用方法建立的机床运动误差模型能达到精度要求,具有很好的通用性和预测性;同时该模型可以用于机床运动误差的智能补偿技术。     

提高轮廓加工误差联机检测精度的研究

在数控机床或加工中心上采用联机检测轮廓加工误差的方法，不用价格昂贵的坐标测量机，具有简单、省时、经济的特点。文章分析了数控机床或加工中心的直线运动误差对联机检测轮廓加工误差精度的影响，并测量出了加工中心的几何运动误差，提出了消除机床几何运动误差影响，提高轮廓加工误差联机检测精度的方法。实验结果表明，所采用的方法可以明显提高轮廓加工误差联机检测精度。     

一种联机检测轮廓加工误差的新方法

对一个机横加工而成的机械零件来说,由于实际使用的需要。不仅对零件的尺寸精度有一定要求,而且对零件的轮廓精度也有一定要求。本文采用联机检测的方法,在数控机床或加工中心上测量零件的轮廓加工误差。本文提出了一种采用一维传感器测量两维工件轮廓加工误差的新方法。理论分析和实验结果表明,此方法是可靠的,具有较高的精度。