CN114048557B 一种多轴数控机床关键零部件公差优化设计方法 （安徽科技学院）

号一种多轴数控机床关键零部件公差优化设一种多轴数控机床关键零部件公差优化设涉及到基于多体系统理论的多轴数控机床空间空间误差模型以及多轴数控机床关键零部件公2首先基于多体系统运动学理论对数控机床的结构进行了简化分析，3在床身B1和所有部件Bj上均建立起与其固定连接的右手直角笛卡尔三维坐标系O1-标系的三个正交基按右手定则分别取名为X,Y,Z轴；各个子坐标系的相对应的坐标轴分别4p表示Bj体相对于Bi体的相对位置变换矩阵；[Sij]pe表示Bj体相对于Bi体的5ji为P点在坐标系Oi-XiYiZi中的位置矩阵表ji为P点在坐标系Oi-XiYiZi中的位置矩阵表P,'=P'(6)6E=r,-r,'(11).根据数控机床的设计要求，所提出的公差参数优化分配模型的约束将公差带宽度的最小值设定为W(ti)＞0；根据数控机床精度检验标准可得各个公差参首先对各项公差参数分配权重，以各项公差参数的公差带宽度7将各项公差参数的公差带宽度与其对应权重因子的乘积之和最大化定义为目标函数基于NSGA-II算法并利用MATLABR2016b对数控机床关键零部件的公差参数进行多目为了进一步验证数控机床关键零部件公差参数8为一个由刀具分支和工件分支组成的多体系统，建立了机床各个关键运动部件的坐标系，了数控机床关键零部件公差参数的多目标优[0009]基于NSGA-II算法并利用MATLABR2016b对数控机床关键零部件的公差参数进行9数控机床关键零部件公差参数的优化分配模型，从而实现对数控机床进行精度优化设计，123456011345000134000013000001000000[0028]在床身B1和所有部件Bj上均建立起与其固定连接的右手直角笛卡尔三维坐标系坐标系的三个正交基按右手定则分别取名为X,Y,Z轴；各个子坐标系的相对应的坐标轴分提出的公差参数优化分配模型的约束条件主要分为空间运动误差约束以及各项公差参数[0086]由于受实际制造条件的限制，机床关键零部件的公差参数值不可能达到理想状目标优化过程考虑了各个目标函数之间的耦合关系，可以合理地平衡各个目标函数的要公差的关系函数是经过国内外专家学者和企业设计工程师们对收集的大量生产经验数据[0092]为了解决上述公差-成本模型可靠性和适用性低的问题，发明首先对各项公差参[0093]将各项公差参数的公差带宽度与其对应权重因子的乘积之和最大化定义为目标[0107]基于NSGA-II算法并利用MATLABR2016b对数控机床关键零部件的公差参数进行证了本发明提出的数控机床关键零部件公差参数优化分配方法的可行[0111]现有的研究方法中，研究者们大多采用基于设计经验以及公差-成本模型的精度经验和水平有很强的依赖性，并且公差-成本模型大多是根据设计经验或是在指定条件下123456011345000134000013000001000000[0137]在床身B1和所有部件Bj上均建立起与其固定连接的右手直角笛卡尔三维坐标系坐标系的三个正交基按右手定则分别取名为X,Y,Z轴；各个子坐标系的相对应的坐标轴分[0138]根据数控机床各部件之间的运动关系，可建立各相邻体之间的变换矩阵如表3所[0176]由于受实际制造条件的限制，机床关键零部件的公差参数值不可能达到理想状能将公差带宽度的最大值作适当的扩大处理，本发明将各个公差参数标准值的2倍作为其目标优化过程考虑了各个目标函数之间的耦合关系，可以合理地平衡各个目标函数的要公差的关系函数是经过国内外专家学者和企业设计工程师们对收集的大量生产经验数据[0186]为了解决上述公差-成本模型可靠性和适用性低的问题，本发明以各项公差参数的公差带宽度与其对应权重因子的乘积之和最大化以及整机空间运动误差最小化为设计[0187]将各项公差参数的公差带宽度与其对应权重因子的乘积之和最大化定义为目标[0189]式中SNi表示第i项公差参数的灵敏度系数；W(ti)表示第i[0201]基于NSGA-II算法并利用MATLABR2016b对龙门式五轴数控铣床关键零部件的公生产条件从Pareto最优解集中确定了最终的公差优化分配方案。表6为优化前后的公差参铣床关键零部件公差参数优化分配方法的可[0206]为了进一步验证龙门式五轴数控铣床关键零部件公差参数优化分配方案的准确后机床设计工程师根据优化后的公差参数对龙门式五轴数控铣床的相关零部件进行更换控铣床关键零部件公差参数的多目标优化分配模型不仅可以使大部分公差参数得到不同