第7期 2016年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：1001-2265(2016)07-012205
DOI:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2016.07. 035
基于多体系统理论的卯加工中心夹具
系统精度建模分析
刘志峰，赵林忠，李迎，孙光辉，马雷
（北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124）
No.7 Jul.2016
摘要：针对模卵加工中心加工过程中出现加工误差大的现象，分析造成误差的主要误差源是夹具系统。样卵加工中心的失具系统采用螺检定位，较大影响了整个夫具系统的装配精度，对整体加工造成较大的加工误差。根据该夹具系统的机械结构及其连接方式，提出基于多体系统运动学理论和齐次变换的方法，建立样卵加工中心夹具系统的误差模型，并推导了考虑装配误差的最终误差公式针对运用螺栓定位造成的加工缺陷，并考虑夹具系统的特殊性，提出了一种夹具系统改进方案，并利
用多体系统运动学理论建立误差模型，为提高样卵加工中心加工精度提供理论依据。关键词：夹具系统；装配精度多体系统：齐次变换；误差模型
中图分类号：TH166；TG659
文献标识码：A
Precision Modeling and Analysis of Fixture System of Tenon Machining Center Based on
Theory of Multi-body System
LIU Zhi-feng,ZHAO Lin-zhong,LI Ying,SUN Guang-hui,MA Lei
(College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology, Beijing University of Technology, Beijing 100124,China)
Abstract : According to the appearance that the machining error of tenon machining center which is produced during working process, the main error source of the analysis is the fixture system. The fixture system of ten on machining centeruses thebolt positioning,which affects the assembly accuracy of the whole fixture sys-tem,and results in a large machining error.In order to derive the error formula of the assembly model and establish the error model of the fixture system, according to the mechanical structure and the connection mode,proposing the method which is based on multi-body system kinematics theory and homogeneous trans-lation. According to the use of bolt positioning which causes fault during working process and considering the particularity of the fixture system,proposing a method that improves scheme of the fixture system for impro-ving the machining accuracy of tenon machining center,and establishes error model which is used multi-body system kinematics theory
Key words: fixture system;assembly accuracy;multi-body system;homogeneous translation;error model
0引言
数控机床中的夹具系统对整个机床整体的加工精度有着重要的影响，其中工作台作为夹具系统的关键部位，其工作精度和装配精度对夹具系统有着较大的影响。因此对其精度设计是非常有必要的，也是优化设计的重要环节。
对夹具系统进行精度设计需建立其误差模型，本文主要进行对夹具系统中部件装配时产生的空间几何误差分析，不考虑其受热变形及受力变形所产生的误差。在机械结构空间误差建模方面，世界各国专家学者经过多年研究已经发展出误差矩阵法、机构学建模法、刚体运动学等多种建模方法)，而多体系统理论是
对一般复杂机械系统的完整抽象和有效描述，是分析和研究复杂机械系统的最优模式[3]，目前已经在机器人，机床，坐标测量机等复杂机械的运动分析与控制中得到成功应用，并且应用领域正在不断扩大[3]。刘又午等人(4)已经曾利用多体系统理论对机床建模进行了系统性的研究，并且已经取得了很多成果。在回转工作台精度分析方面，主要还是以传统建模方法为主。精度分配的方法主要有尺寸链理论法5]、蒙特卡洛法(6]等。此外王禹林等人“]为螺杆转子磨床精度分配建立了一种多目标参数化模型，这些工作都将为夹具系统精度建模分析提供有益的帮助。
基于多体系统理论("）建立的木工机床夹具系统误差模型，能够描述夹具系统中各个组成部分在装配时
收稿日期：2015-09-06
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作者简介：刘志峰(1973一），男，辽宁辽阳人，北京工业大学款授，研究方向为CAE，机板传动，精密加工，（E-mail)lzf@bjut.edu.en。万方数据