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車床主軸箱體采用不同定位基準的孔徑加工精度的仿真

2016-11-17 來源：遼寧科技大學機械工程與自動化學院作者：王梓卉敏，梁楠，李潤強，柴紫維，徐澤寧

摘（zhāi）要：針對（duì）某型車床主軸箱體孔徑加工的（de）特點和采用不同的定位基準對孔（kǒng）與孔之間（jiān）的位置精度的直接影（yǐng）響，選擇3 種不同的定位（wèi）方式來進行對（duì）比，即以較大的孔為定位基準、以較小的孔為定位基準和孔之間互為基準進行仿真，選擇（zé）最（zuì）佳的定位基準來（lái）提高某型主軸箱體主要孔徑的加工精度（dù）。研究結果表明（míng），采用小孔為定位基準來（lái）保證孔與孔之間的位置精度（dù）優於較大的孔（kǒng）為（wéi）定位（wèi）基準。

關鍵詞：主軸箱體；孔徑加工；仿真分析；定位基準；加工（gōng）精度

車床主軸箱體的平麵孔係很多，通常加工的計算量很大（dà），為快速解決平麵孔係加工精度問題，查閱了（le）大量的文獻資料（liào），未（wèi）見相關報道。因此，本文提出了關於平麵（miàn）孔係采用不同孔徑作為定位基準進（jìn）行多孔加工對孔間加工精度影響方麵的研究。在主軸箱體的平麵孔係加（jiā）工過程前進行數（shù）控編（biān）程時，係統生成孔的加（jiā）工位置坐標，可自由變換不同定位基準。在仿（fǎng）真加工中，並不斷優化其加工（gōng）路徑，這樣不（bú）僅可以更好地保證孔間（jiān）的位（wèi）置精度，確保設計的程序科學合（hé）理，同時節省了（le）大（dà）量（liàng）的人（rén）力與（yǔ）財力（lì）。為實際的加工生產提供了可靠（kào）的依據。本文（wén）的主要研（yán）究內容是（shì）通過UG NX軟件進行三維實體建模後，確定加工仿真的方法（fǎ）和路線對某型箱體進行加工（gōng）仿真，以不（bú）同方式進行孔的定位，來對比孔間位置精度的（de）相對誤差（chà）。

1.箱體的三維建模

以某型主軸箱體為（wéi）例進行三維建模。建成的三維模型如圖1所（suǒ）示。

2.主（zhǔ）軸箱體加工仿真過程流程圖

實現對數控加工過程的仿真，首先需要在仿真軟件中構建機床運動結（jié）構，配置相應的數（shù）控係統，加載（zǎi）毛坯、工裝（zhuāng）夾具、刀具、數控程序等加工（gōng）要素。主軸（zhóu）箱體（tǐ）加工仿真流程圖如圖2所示。

圖1 主軸（zhóu）箱體三維模型

3.某型箱體平麵孔係（xì）位置精（jīng）度仿真

當進行孔的加工模擬時，因（yīn）為箱體表麵（miàn）的孔很多，所以會涉及（jí）到孔定位問題。因此，選擇3 種不同的定位方（fāng）式，來對孔與孔之間（jiān）的距離進行比較，選取位置公差最小的方（fāng）案（àn），這樣（yàng）可以有效地提高主要孔徑的位置精度。

第一種：以箱體表麵較大的孔1 為定位基準，再加工同一表麵其餘的孔。第二（èr）種：用孔之間互為基準的方式來定位，再加工同一表麵其餘的孔。第三（sān）種：利用箱體較（jiào）小的孔10 進行（háng）定位，再加工同一表麵其餘（yú）的孔。

圖2 主軸箱體加工（gōng）流程圖

因為此平麵需要加工的孔較多，所以對（duì）其進行編號。編號如圖3所示。

圖3 孔徑及編號

為了更加直觀（guān）地觀察孔距之間的距離，截取孔1-4，1-6，1-10 之間的孔距。以孔1 為基準得到的結果如圖4 所示。圖5 為互為基準的定位中孔1-4，1-6，1-10 之間的孔距。圖6 為以孔10 為定位（wèi）基（jī）準孔1-4，1-6，1-10之間的軸距（jù）測量圖。

圖4 1-4，1-6，1-10 之間的仿（fǎng）真孔距

因篇幅所（suǒ）限（xiàn），僅截取3 組（zǔ）孔距的對比圖，其餘數據如（rú）表1~表3 所示。由表1~表3 可以計算出，采用孔1 為定位基準得到的位置精度相對誤差的平均值為0.254%，使用孔之間互為定位（wèi）基準其值（zhí）為0.401%，而以孔（kǒng）10 為基準時，得出的結果是0.169%。根據（jù）以（yǐ）上3 個表格，以不同方式進行孔的定位，孔距之間的位置精度相對誤差的變化如圖7。依據圖7 的曲線變化可以得出，以小（xiǎo）孔10 作為定位基準得到的孔距位置精度相對誤差較小，以大孔1 為（wéi）定位基準時，其值稍大一些，以孔互相定位的方式，其（qí）相對誤差最大。這說明，以小孔定（dìng）位可（kě）以更好地（dì）保證箱體中孔與孔之（zhī）間的位（wèi）置精度。

圖5 1-4，1-6，1-10 之間的仿真孔距（jù）

圖（tú）6 1-4，1-6，1-10 之（zhī）間的仿真孔距（jù）

表1 以孔1 為定位（wèi）基準的孔距

表2 互為定位基（jī）準的孔距

表3 以孔10 為定位（wèi）基準的孔距

圖7 不同（tóng）定位方式孔位置精度相對誤差

4.結論

在某（mǒu）型箱體定（dìng）位方式的選擇上，采用孔（kǒng）1 為定位基準時，位置精度相對誤差平均值為0.254%，使用孔之間互相定位時，其值（zhí）為0.401%，用孔（kǒng）10 為（wéi）定位基準得到的值為0.169%。通過三者數值的比較可（kě）以發現，采用孔10 為（wéi）定位基準比孔1 為基（jī）準，位置精度提高了0.085%，比（bǐ）孔互為基準精度提（tí）高了0.232%，所以使用較小孔為定位基準，可以更好地保證孔與孔之間的位置精度。因為采用較大的孔為定位基準，孔本身的尺寸精度就有較大誤差，而使用孔互相定位的方法（fǎ），產生的累積定位誤差很大，所以無法確保孔徑之間的位置精度。

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