箱体工件形状误差在机检测规划及评定

作     者：张强 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：预行程误差 半径补偿 检测规划 模拟植物生长算法 误差评定 

摘      要：设计、制造和检验是任何工业领域内的三个主要生产程序。现代科技已经依靠CAD/CAM系统,将繁琐的手工设计绘图转变计算机辅助绘图,以及利用数控加工尽可能地取代手工车间操作。随着日益激烈的全球市场竞争,产品质量控制业已成为制造业中最突出的问题之一。通常零部件在结束加工后,需要借助其他辅助设备对其进行测量,此过程由于出现二次装夹而不可避免地降低了制造精度,且延长了加工工时。鉴于此,在机检测的概念应运而生。本文以箱体工件形状误差为研究对象,为了规划其在机检测策略和制定误差评定办法,重点对以下内容进行了研究:首先,分析了触发式测头及其工作原理,在概括总结出影响测头精度的若干因素后,基于测头内部结构对其中影响力较大的预行程误差建立数学模型,并在此基础上对模型主要参数的影响状况采取仿真分析;同时构建测头标定与半径补偿的理论基础,采用VB6.0编写、开发了标定的程序代码和工作界面。然后,明确箱体工件基本几何要素关于测量信息的主要提取项目,完成测头工作参数的设置,并在基本几何要素实现拟合的条件下提出工件坐标系的建立及对齐方法;之后研究了相关的检测采样策略,将数理统计法、Hammersley序列、蚁群算法分别应用于测点的数目确定、排列分布与测头路径优化;最后针对一般棱柱类和外圆类工件,提出了相应的避障策略。其次,基于VB6.0实现了对SolidWorks的二次系统开发,完成箱体工件二维形状误差在机检测规划系统的代码编制,着重介绍了软件系统的总体设计情况,即功能分析、功能模块设计和相关程序;另外搭建了虚拟数控检测仿真平台。另外,将模拟植物生长算法应用于平面度、圆柱度误差评定的问题中,阐述了算法的基础理论,根据误差评定原理建立其最小区域数学模型;通过Matlab、VB6.0为算法设计开发出对应的软件代码和操作界面,同时分析了最终的评定结果。最后通过平面铣削加工和检测实验验证了相关算法的有效性。最后,对论文的研究内容做出总结和展望。