数控机床两种几何误差建模方法有效性试验研究

数控机床在制造行业中有着广泛的应用,数控机床精度对保证被加工零件质量起着关键作用,对机床平动轴几何误差进行补偿是进一步提升数控机床加工精度能力的重要手段。几何误差建模是几何误差补偿的基础,通常采用18项或21项几何误差建模方法,基于这两种建模方法,进行误差检测、辨识与补偿。但这两种建模方法对误差补偿的不同影响还没有系统的验证研究,根据验证结果指导采用更适宜的几何建模方法,对于改善误差补偿效果有着至关重要的意义。通过已经建立的数控机床的两种几何误差建模方法建模,开展了基于这两种误差模型的数控机床平动轴几何误差检测、辨识和补偿的仿真和试验研究,并对这两种误差补偿的有效性进行了系统性的分析比较。试验研究发现,18项几何误差建模方法能够精简地描述三轴数控机床的全几何误差项,21项几何误差建模方法则存在3项冗余角度误差项,造成精度预测模型的准确性降低。当通过建立精度预测模型进行机床空间误差补偿,试验研究发现采用18项几何误差建模方法的误差补偿效果优于采用21项几何误差建模方法的误差补偿效果,即18项几何误差建模方法更适用于三轴数控机床几何误差的软件补偿方法。该研究结论对于进一步提升数控机床加工精度的能力具有理论和实际的指导意义。

民用飞机外形全参数化设计研究

作为飞机概念设计的重要工具,飞机外形的参数化模型由于参数多,结构复杂,一直是人们研究的重点。本文根据飞机外形设计的具体要求,深入分析飞机部件外形特征,提取几何定位参数,对飞机外形的数学模型用二次曲线、样条曲线和基于形状函数/分类函数变换等几何建模方法和物理意义明确的参数在CATIA平台上建立了一套结构层次清晰的飞机外形全参数化设计模型。建立的民用飞机总体外形全参数化模型可以把原来飞机外形复杂的画图过程转化为以飞机参数驱动的几何外形自动化设计过程,从而提高飞机外形设计的可设计性和可计算性并为以后进一步实现民用飞机多学科设计优化系统打下基础。