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車床主軸箱體采用不同定位基準的孔（kǒng）徑加工精度的仿真

2016-11-17 來（lái）源：遼（liáo）寧科技大學（xué）機械工程與自動化學院作者：王梓卉敏（mǐn），梁楠，李（lǐ）潤強，柴紫維，徐澤寧

摘要：針對某型車床（chuáng）主軸箱體孔（kǒng）徑加（jiā）工的特點和采用不同的定（dìng）位（wèi）基準對（duì）孔與孔之間的（de）位置精度的直接影響，選擇3 種不同（tóng）的定位方式來進行對比，即以較大的孔（kǒng）為定（dìng）位基準（zhǔn）、以（yǐ）較小的孔為定位（wèi）基準和孔之間互為基準（zhǔn）進行仿真，選擇最佳的定位基準來提高某型主軸箱體主要孔徑的加工精度。研究（jiū）結果表明，采用小（xiǎo）孔為定（dìng）位（wèi）基準來保證孔與孔之間的位置精度優於較（jiào）大的孔為定位基（jī）準。

關鍵詞：主軸箱體；孔徑加（jiā）工；仿真分析；定位基準（zhǔn）；加工精度

車床（chuáng）主軸箱體的平麵孔係很多，通常（cháng）加工的計算量很大（dà），為快速解決（jué）平麵（miàn）孔係加工精度問題，查（chá）閱了大量的文獻資料，未見相關報道。因此，本文（wén）提出了關於平麵孔係采用不同孔徑作為定位基準進（jìn）行多孔加工對孔（kǒng）間加（jiā）工精度影響方麵的研究。在主軸箱體的平麵孔係加工過程前進行數控編程時，係統生（shēng）成孔的加工位置坐標，可自由變換不（bú）同定位基準。在仿真加工中（zhōng），並不斷優化其加工路徑，這樣不僅可以更好地保證孔間的位置精度，確（què）保設計的程序科學合理，同時節（jiē）省了大量的人力與（yǔ）財力（lì）。為實際的加工生產提供了可靠的依據。本文的主要研究內容是通過UG NX軟件進（jìn）行三維實體建模後，確（què）定加工仿真的方法和路（lù）線對某型箱體進行加工仿真，以不同方式進行孔的（de）定位，來對比孔間位置精度的相對誤差。

1.箱（xiāng）體的三維建模

以某型主軸箱體為例進行三維建模。建成的三維模型如圖1所示。

2.主軸箱體加工（gōng）仿（fǎng）真過程流程圖

實現對數控加工過程的仿（fǎng）真，首先需要在仿真軟件中構（gòu）建機床運動結構（gòu），配置相應的數（shù）控係統，加載毛坯、工裝夾具、刀具、數控程序等（děng）加工要素。主（zhǔ）軸箱體加工（gōng）仿真流程圖如圖2所（suǒ）示。

圖1 主軸箱體三維模型

3.某型（xíng）箱體平麵孔係位置精度仿真

當進行（háng）孔的加工模擬（nǐ）時，因為箱體表麵的（de）孔很多，所以會涉及到孔定位問（wèn）題。因此，選擇3 種不同的定位方式（shì），來對（duì）孔與孔之間的距離進行比較，選（xuǎn）取位置公差最小的方案，這樣可以有效地提高主要孔徑的位（wèi）置精度。

第一種：以箱體表麵較（jiào）大的（de）孔1 為定位基準，再加工（gōng）同一表麵其餘的孔。第二種：用孔之間互為基準的方式來定（dìng）位，再加（jiā）工（gōng）同一表麵（miàn）其餘的（de）孔（kǒng）。第三種（zhǒng）：利用箱體較小的孔10 進（jìn）行定位，再加工同一表麵其餘的孔。

圖2 主軸箱體加工流程圖（tú）

因為此平麵需要（yào）加工的孔較多，所以對其進行編號。編號如圖3所示。

圖（tú）3 孔徑（jìng）及編號

為了更加（jiā）直觀地觀察孔距之間的距離，截取孔（kǒng）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（shì）。圖5 為互為基準的定位中孔1-4，1-6，1-10 之間的（de）孔距（jù）。圖6 為以孔10 為定位（wèi）基準孔1-4，1-6，1-10之間的軸距測量（liàng）圖（tú）。

圖4 1-4，1-6，1-10 之間的仿（fǎng）真孔距

因篇幅所限，僅截取3 組孔距的對比圖（tú），其餘數據如表（biǎo）1~表3 所示。由表1~表（biǎo）3 可以（yǐ）計（jì）算出，采用（yòng）孔1 為定位基（jī）準得到的位置精度相對誤差的平均值為（wéi）0.254%，使用孔之間互為定位基準其值為0.401%，而以孔10 為基準時，得出的結果是0.169%。根據以上3 個表格，以不同（tóng）方式進行孔的定位，孔（kǒng）距之間的位置（zhì）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，以小孔10 作為定位基準得（dé）到的孔距（jù）位（wèi）置（zhì）精度相對誤差（chà）較小（xiǎo），以大（dà）孔（kǒng）1 為定位基準時，其（qí）值稍大一些，以孔互相（xiàng）定位的方式，其相對（duì）誤差最大。這（zhè）說（shuō）明，以小孔定位可以更好地保（bǎo）證箱（xiāng）體中孔與孔之間（jiān）的位置精度（dù）。

圖5 1-4，1-6，1-10 之間的仿真孔距（jù）

圖6 1-4，1-6，1-10 之間的仿真孔距

表1 以孔1 為定位基準的孔距（jù）

表2 互為定位基準（zhǔn）的孔距

表3 以孔10 為定位基準的孔（kǒng）距

圖7 不同定位方式孔位置精度相對（duì）誤差

4.結（jié）論

在某型箱體定位方式的選擇（zé）上，采用孔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，其值為0.401%，用孔10 為定位基準得（dé）到的值為0.169%。通過三者數值的比較可以發現，采用孔10 為定（dìng）位基準比孔1 為基準，位置精度提高了0.085%，比孔互為基準精（jīng）度提高了（le）0.232%，所以使用較（jiào）小孔為（wéi）定位基準，可以更好地保證孔與孔之間的（de）位置精度。因為采用較大（dà）的孔為定位（wèi）基準，孔本身的尺寸精度就有較大誤差，而使用孔互相（xiàng）定位的方法，產生的累積定位誤差很大，所（suǒ）以無法確（què）保孔徑（jìng）之間的位置精（jīng）度。

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