關于專用加工機床定位方案設計探究

何歡+王宇

摘 要：數控機床定位精度是指機床各坐標軸在數控裝置控制下運動部件所能達到的目標位置的準確程度。各運動部件的運動是在數控裝置的控制下完成的，各運動部件在程序指令控制下所能選到的精度直接影響加工零件的精度，它反映在行程內任意定位點的定位穩定性，所以定位精度是一項很重要的檢測內容，本文就專用加工機床定位方案設計了進行了探究和分析。

關鍵詞：加工機床;定位設計;數控裝置

對于專用加工機床定位支撐方案的優選需要從技術性指標、經濟性指標和社會性指標相融合的角度進行優選分析，需要對定位支撐方案設計過程中的多層次、多因素和多類型的優選指標進行決策分析，因此專用加工機床定位支撐方案的優選是一個復雜的系統決策分析過程。目前，國內外已有很多學者對復雜的系統決策分析方法進行了研究，并取得了一定的研究成果。但是，目前的多屬性系統決策分析方法對于處理含有不確定性設計信息的處理還具有一定的局限性，如在決策分析前已將設計決策信息精確化不能有效地對模糊問題進行決策分析; 不能夠有效處理模糊區間內設計信息的相關性決策分析等等。

一、專用加工機床定位方案

專用加工機床一般包含有承載裝置、定位支撐裝置、夾緊裝置、傳動裝置、執行裝置等關鍵組成部分，一方面定位支撐裝置與承載裝置關聯，將系統載荷有效地傳遞到承載裝置，進行系統載荷的平衡和減震;另一方面定位支撐裝置與夾緊裝置和執行裝置進行關聯，通過對夾緊裝置和執行裝置的有效定位和支撐，減少和降低工件夾緊和加工變形，在保證定位精度的條件下實現工件加工精度的要求，因此，定位支撐裝置在整個加工機床系統中起到承上啟下的關聯樞紐作用，定位支撐方案設計的好壞將直接影響到專用加工機床的加工性能。一旦加工機床定位支撐系統發生故障和將會造成巨大的損失，不僅僅會使得加工機床的加工精度降低，嚴重時將使得加工機床整體功能失效。因此，提高加工機床定位支撐系統的可靠性與安全性，特別是對于面向高速、高效和復合加工型式的專用加工機床設計，是保證加工機床關鍵性能參數的最重要的環節。論文從技術性準則、社會性準則和經濟性準則三個方面對工機床定位支撐方案設計性能進行分析，并通過與相關的加工機床設計專家和工程設計師進行技術交流，對不同準則層下的具體優選指標進行了分析與細化，從而建立了專用加工機床定位支撐方案優選指標體系。

二、加工機床方案優選模型

本文針對專用加工機床定位設計方案的多屬性、多層次、多類型指標的優選決策分析問題進行了研究，給出了一種改進的專用加工機床定位設計方案可拓優度模型與算法。論文首先對專用加工機床定位設計方案實施過程中的性能約束參數進行了分析，并基于此建立了對應的多定位實施方案的優選指標體系，通過構建優選指標體系下的不同類型優選指標理想域，并獲取改進的定位實施方案與各優選指標理想域之間的可拓距與可拓關聯函數，并在此基礎上構建出了定位實施方案的可拓優度，從而獲得最優的定位實施方案。該模型物理意義明確，分辨能力高，同時計算較為簡單，具有較好的可執行性和可操作性，為計算機輔助加工機床智能化設計的順利實施提供了有力的支持。

（一）多類型定位設計

專用加工機床定位支撐方案的設計需要基于特定的設計需求參數進行分析和論證，同時，在其方案設計和論證階段具體的性能參數并不是一個確切的數值，往往具有模糊不確定性;并且，在專用加工機床定位支撐方案設計階段，有的性能參數對于定位支撐系統的性能起到正向支持的作用，而有的性能參數對于定位支撐系統的性能起到逆向制約的作用，有的性能參數可以通過定量數值描述，而有的性能參數則只能給出定性的描述。因此，對含有多層次、多屬性、多類型的優選指標需要進行統一標度的規范化處理。若優選性能參數為具有模糊不確定性的定性描述，則采用模糊評語的形式給出對應的模糊隸屬程度。由此，經過上述的優選指標規范化處理后，所有定位設計方案優選指標參數值、對應的經典域和節域具有統一測度標準，消除了不同類型優選指標之間的差異性，從而更利于定位設計方案優選分析的準確性。

（二）定位設計方案

可拓學是一門用形式化的模型去研究事物之間或事物內部矛盾問題的規律和方法，屬于一門新的智能設計學科，具有形式化、邏輯化和數學化的特點，在很多領域都有著相應的工程應用成果，形成了具有工程特色的可拓工程方向。關聯距作為可拓邏輯的核心對多屬性優選決策分析具有較好的借鑒意義，本文通過對經典的可拓距進行改進，給出一種定位設計方案優選可拓優度計算模型。本文以某大型圓形薄壁加工工件的專用加工機床定位設計方案為例進行模型和算法的分析和說明。該大型薄壁圓形加工工件的專用加工機床的設計需要能夠加工圓形薄壁工件的不同端面，能夠保證加工后具有較高的加工粗糙度和加工坡角，能夠實現直徑尺寸和高度尺寸變換范圍很大的圓形薄壁工件加工，其定位設計方案的難點在于圓形薄壁工件重量較大、加工過程中容易受力變形、加工精度要求較高以及為了保證加工工件的力量生產要求具有操作方便性和可維護性。針對上述需求，通過相關設計專家和工程設計人員的技術方案設計，初定了三種可行的母線定位支撐方案，即軌道式、立式和臥式三種型式。

三、結束語

專用加工機床的設計一般需要滿足特定的加工設計需求，其總體結構布局方案和定位支撐方案往往具有獨特的和嚴格的技術要求，在其設計過程中需要綜合考慮多種設計制約因素，特別是其定位支撐方案的選取對專用加工機床整體設計具有重要的影響。專用加工機床定位支撐方案的確定需要綜合考慮到專用加工機床的設計需求、結構型式、承載特性、加工性能、維修維護性、設計成本、工作環境等各種因素，因此，對于滿足特性設計需求的專用加工機床定位支撐方案的優選問題研究將具有十分重要的意義。

參考文獻：

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