基于熱力耦合變形的機(jī)床主軸公差建模方法研究

梁健偉,黃美發(fā),2,唐哲敏,茍國秋

(1.桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣西桂林 541004；2.廣西制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541004)

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公差模型反映的是理想零件與實(shí)際零件的幾何差異，機(jī)床主軸作為機(jī)床系統(tǒng)最重要的零件，根據(jù)公差模型進(jìn)行公差設(shè)計是其生產(chǎn)制造過程中必不可少的步驟。傳統(tǒng)的公差建模通常把零件視為剛性體，忽視零件因?qū)嶋H工況引起的微小變形對其功能要求的影響。實(shí)際上，機(jī)床主軸在工作過程中，不僅會受到軸承轉(zhuǎn)動摩擦引起的溫升變形，還會受到加工過程中由切削力引起的微小變形，最終導(dǎo)致機(jī)床主軸的工作性能無法滿足要求。

目前，基于零件剛性體的定義，楊將新等提出了基于裝配定位約束的公差規(guī)范設(shè)計，但分析的定位類型和定位信息有限。在此基礎(chǔ)上，QIN等提出了基于本體案例推理的計算機(jī)輔助公差規(guī)范設(shè)計方法，但這類研究均未考慮零件變形對公差設(shè)計的影響。為了使公差設(shè)計更符合工程實(shí)際，張為民等在利用Jacobian-Torsor(雅可比旋量)進(jìn)行實(shí)際工況的建模時，考慮了靜力載荷的影響。BENICHOU、JEANG等研究了熱載荷引起的零件變形對公差分析的影響，分析了不同溫度場對零件局部變形與公差設(shè)計的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，JAYAPRAKASH等提出了考慮熱沖擊影響的機(jī)械產(chǎn)品的最佳公差設(shè)計方法。為了進(jìn)一步研究，ZENG和RAO研究了機(jī)械產(chǎn)品實(shí)際工況的裝配偏差模型，應(yīng)用ANSYS分析了零件因溫升引起的局部變形，通過Jacobian-Torsor建立了考慮變形的裝配偏差模型。……