高精度五轴龙门数控加工中心综合误差建模与辨识

针对五轴数控机床在加工过程产生的多类别融合误差影响着机床加工精度的问题,提出一种基于误差耦合的综合误差模型建立方法。从误差源的角度出发,分析影响机床加工精度的主要因素,探究不同误差对机床加工精度的影响。在此基础上建立了目标机床的拓扑结构和低序体阵列,从而完成了基于多体系统理论的理想状态和实际状态下的综合误差齐次坐标变换矩阵的推导,由此建立起目标机床的综合误差模型,并给出了综合误差模型正确性的验证。提出了一种先插值后拟合方法对五轴数控机床误差进行拟合。实验结果表明,该方法可有效地处理误差波动较大的数据,相较而言,拟合偏差降低了3.04%,提高了五轴数控机床综合误差模型精度。

轴刚度和预紧力的分析与计算

目前一些关于轴承预紧和刚度的资料国产轴承基本没有。进口品牌轴承会有一些的参考数据可作参考,但并不完整,特别是对于高速电主轴前后DT+定压预紧这种结构形式并没有太多的资料可参考。而且咨询相关的轴承供应商,似乎对于这类结构的刚度和预紧关系也不太清晰,部分主轴厂商似乎对此问题也理解不准确。鉴于此我们针对高速电主轴这种常用结构做了详细分析论证,以便给后续主轴的设计更多的指引数据来确认主轴的性能,指引设计方向。

五自由度并联包装机器人运动学及工作空间分析

伴随科技技术水平的提高,机器人广泛应用于生产制造中,提高了生产效率,降低了劳动者工作强度。与串行机器人相比,并联机器人机构具有刚度好、精度高和承载能力强等优点,但工作空间具有局限性。以5-SPS-UPU并联机器人为研究对象,系统地推导了五自由度并联机器人运动学、工作空间和灵巧性。首先利用坐标变换理论、微分法推导了运动学方程及雅可比矩阵的逆解。其次通过软件的边界搜索法对该机器人的工作空间进行研究,对机器人的姿态和位置工作空间的变化进行数值分析。然后结合案例研究了机器人的灵巧性。由案例分析结果可知,该机器人最佳运动灵巧度为1.1,具有较大的有效工作空间和灵活度,可广泛应用于包装机器人领域。

高速全自动LED金线键合机解耦机构关键件结构优化

高速LED金线键合机焊头在XYZ三维空间内高加速度工况下频繁往复、启停,要求其核心部分X/Y运动平台上解耦机构质量小,静动态特性良好。以某金线键合机的关键构件解耦板与交叉滑台为研究对象,将简化后构件模型利用有限元软件进行拓扑优化;对优化前后的解耦板与交叉滑台进行静力学、动力学分析,并对质量、静位移和1、2阶固有频率进行计算及对比,研究优化前后各对象的构件性能。结果表明:优化后的解耦板与交叉滑台最大静位移分别减小40.69%和35.29%,质量分别减少0.20051kg和0.09369 kg,轻量化效果显著;优化后解耦板1阶固有频率提高17.13%,交叉滑台的固有频率小幅下降。研究结果可为键合机运动平台结构进一步优化提供参考。

小型高精龙门雕铣机静动态特性分析及拓扑结构优化

针对小型精密件加工装备数控机床本体结构的高精度、高刚度、高精度保持性和绿色化等新要求,分析了小型高精龙门雕铣机初始方案,考虑不改变原方案的机床模型基本结构、不降低静动态特性的前提下,尽可能减轻整机质量,减少材料消耗。为此对原整机模型进行了简化处理,采用ANSYS Workbench进行静力学和模态分析;然后对几个关键大件进行拓扑结构优化,并对立柱进行谐响应分析;最后对优化后重建的整机模型进行静动态分析,并与优化前的整机性能进行对比分析。结果表明:优化后整机质量减少了89.90 kg;整机总变形下降了约0.653 5%;1阶、2阶固有频率均有小幅提升。