基于ANSYS分析的机床综合静态误差分析与建模.pdf

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1、2014年9月机床与液压Sep．2014第42卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．17．046基于ANSYS分析的机床综合静态误差分析与建模邢志伟，张涛(1．中国民航大学航空自动化学院，天津300300；2．中国民航大学特种设备研究基地，天津300300)摘要：利用ANSYS软件对刚度因素引起的误差变量进行了筛选和测量，并考虑其在运动过程中发生的变化，根据多体运动学理论，建立静态误差数学模型。将理论误差量与实际测量误差量相对比，验证了此

2、建模方案是可行的，为机床静态误差建模提供了新的参考方向。关键词：焊接机床；静态误差；Pro／E；ANSYS中图分类号：TH161+．5文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)17—172—4ModelingandAnalysisonSyntheticStaticErrorofMachineBasedonANSYSXINGZhiwei．ZHANGTao(1．AeronauticalAutomationCollege，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China；2．Groun

3、dSupportEquipmentResearchBase，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：TheerrorvariablecausedbythefactorofstiffnesswasfilteredandmeasuredbyusingANSYSsoftware，meanwhileitschangesoccurredintheprocessofmovementwereconsidered．Thenmathematicalmodelofthisstatic

4、errorisestablishedaccordingtomulti—bodykinematicstheory．Theerorsoftheoreticalandactualmeasurementwerecomparedtovalidatethatthismodelschemeislea—sible，whichprovidesanewreferencedirectionformodelingofstaticerrorforthemachine．Keywords：Weldingmachine；Staticerror；Pro／E；ANSYS航空发动

5、机叶片工作环境温度和压力环境恶劣，使用过程中经常发生叶片各种损伤，并且航空发动机叶片形状复杂”。所设计的叶片自动焊接机床要求焊接成型精度在0．002mm以内，修复后钛合金叶片无裂纹，无夹杂，气孔直径小于0．001mill，气孔间距大于7mm。在静态误差建模时，因刚度引起的误差，不仅变量较小不易测量，特别是与其他误差也有一定的耦合关系，这就为误差建模增加了很多困难。在以往机床静态误差建模过程中，一般都采用固定变量进行建模，但是机床刚度变形量是随着位置的不同而发生变化的。为了使数学模型的精度进一步提高，本文作者采用Pro／E软件对实体进行建模，然

6、后利用ANSYS软件对实体进行分析。通过分析对变量进行初步筛选，再对仿真数据进行拟合。1飞机发动机叶片焊接机床结构分析图1机床结构简化图该焊接机床运动支架结构如图1所示，焊接机床2静态误差分析建模主要由两个运动链组成：机床床身A、滑动平台B、2．1模型误差变量分析滑动平台c、导轨D组成焊枪运动链；机床床身A利用软件分析因刚度因素产生的误差时，对基座和夹具平台E组成工件运动链。该焊接机床采用四标采取建立装配图时的坐标系方向。轴联动机械系统，用来保证焊枪运动满足发动机叶片收稿日期：2013—07—14作者简介：邢志伟(1970一)，男，博士，教授

7、，从事飞机地面特种设备的研究。通信作者：张涛，E—mail：skd—zt123@163．com。·174·机床与液压第42卷对与z轴体坐标系的坐标为。为了使焊接面接近水度误差的沿轴运动的变化矩阵为：平位置，从而使焊丝与焊接面保持合适的夹角，夹具100cO(。)平台沿床身Y轴做旋转运动。010cO(z)：=：：=：=2．2焊枪运动链传递矩阵建模分析0016：()(1)当机床B平台运动时000l10O0角度误差()对机床床身造成的运动误差变CS2．3工件运动链误差传递矩阵建模分析换矩阵为：／L{呈，L夹具的运动参考坐标系与机架A的体坐标系重000

8、／L／L合，夹具台的体坐标系Y轴与旋转轴中心线重合，、、，一、J、sin(0~())夹具台的体坐标系原点为旋转轴端面的中心。夹具台AT=(())=一co~(0x()