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車床主軸箱體采用不同定位基準（zhǔn）的孔徑加工精度的仿真

2016-11-17 來源：遼寧科技大（dà）學機械（xiè）工程（chéng）與自（zì）動化學院作者：王梓卉敏，梁楠，李潤強，柴紫維，徐澤寧

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

關鍵詞：主軸箱體（tǐ）；孔徑加工；仿真分析；定位基準；加工精度

車床主軸箱體的平麵孔係很多，通（tōng）常加（jiā）工的計算量很大，為快（kuài）速解決平麵孔係加工精度問題，查閱了（le）大量的文獻資料，未見相關報道。因此，本文提（tí）出了（le）關於平麵孔係采用不同孔（kǒng）徑作為（wéi）定位基準進行多孔加工對孔間（jiān）加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，係統生成孔（kǒng）的加工位置坐（zuò）標，可自由變換不同定位基準。在仿真加工中，並不斷（duàn）優（yōu）化其加工路徑，這樣不僅可以更好地保（bǎo）證孔間的位置精度，確保設計的程序科學合理，同時節省了（le）大量的人力與財力。為（wéi）實際的加工生產提供了可靠的依據（jù）。本文的主要研究內容是通過（guò）UG NX軟（ruǎn）件進行三維實體建模後，確定加工仿真的方法和（hé）路線對某（mǒu）型箱體進行（háng）加工仿真，以不（bú）同方式（shì）進行孔的定位，來對比孔間位置精度的（de）相對誤（wù）差。

1.箱體的三維建模

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（zhǔ）軸箱（xiāng）體加（jiā）工仿真過程流程圖

實現對（duì）數控加工（gōng）過程的仿真，首先需要在（zài）仿真（zhēn）軟件中構建機床運動結構，配置相應的數控係統，加載毛（máo）坯、工裝夾具（jù）、刀具、數控（kòng）程（chéng）序等加工（gōng）要素。主軸箱體加工仿真流程圖如圖2所示（shì）。

圖1 主軸箱（xiāng）體三維模型

3.某型箱體平麵孔（kǒng）係位置精度仿真

當進（jìn）行孔的（de）加工模擬時，因為箱（xiāng）體表麵的孔很多，所以會涉及到孔定位問題。因（yīn）此，選（xuǎn）擇3 種不同的定位方式，來對孔與孔之間的（de）距離（lí）進行比較，選取位置公差最小的方案，這樣可以有效地（dì）提高主要孔徑的位置精度（dù）。

第一種：以箱體表麵（miàn）較大（dà）的孔1 為定位基準，再加工同一表麵（miàn）其餘的孔。第二種：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。第三種：利用箱體較小的孔10 進行（háng）定位，再加工同（tóng）一表麵（miàn）其餘的孔。

圖2 主（zhǔ）軸箱體加工流程圖

因為此平麵需要加工（gōng）的孔較多，所（suǒ）以對其進（jìn）行編號。編（biān）號（hào）如圖3所示。

圖3 孔徑及編號

為了更加直觀地觀察孔距之間（jiān）的距離，截取孔1-4，1-6，1-10 之間的孔距。以孔1 為（wéi）基準得到的（de）結果如圖4 所示。圖5 為互為基準的（de）定位（wèi）中孔1-4，1-6，1-10 之間的孔（kǒng）距。圖6 為以孔10 為（wéi）定位（wèi）基準孔1-4，1-6，1-10之間的軸距測量（liàng）圖。

圖4 1-4，1-6，1-10 之間的仿真孔距

因篇（piān）幅（fú）所限，僅截（jié）取3 組孔距的對比圖，其餘數據如表1~表3 所示。由表1~表3 可以計算出，采（cǎi）用孔1 為定位基準得到的位置精度相對（duì）誤差（chà）的平均值為0.254%，使用孔之間互為定（dìng）位基準其值為0.401%，而（ér）以孔（kǒng）10 為基準時，得出的結果是0.169%。根據以（yǐ）上3 個表格，以不（bú）同方（fāng）式進行孔的定位，孔距之間的位置精度相對誤差（chà）的（de）變化如圖7。依據圖7 的曲線變化可以得出（chū），以小（xiǎo）孔（kǒng）10 作為定位（wèi）基（jī）準得到的孔距位（wèi）置精度相對誤差較小，以大孔1 為定位基準時，其值稍大一些，以（yǐ）孔互相定位的方式，其相（xiàng）對誤差最大。這說明，以小孔定位可以更好（hǎo）地保證箱體中孔與孔之間的位置精度。

圖5 1-4，1-6，1-10 之間的仿真孔距

圖6 1-4，1-6，1-10 之間的仿真孔距（jù）

表1 以孔1 為（wéi）定位（wèi）基準的孔距

表2 互為定位基（jī）準的（de）孔距

表3 以孔10 為定位基準（zhǔn）的孔距

圖7 不同定位方式孔位置精度相對誤差

4.結論

在某（mǒu）型箱體定位（wèi）方式的選擇上，采（cǎi）用（yòng）孔1 為定（dìng）位基準時，位置（zhì）精度（dù）相（xiàng）對（duì）誤差平均值為0.254%，使用孔之間互相定位時，其（qí）值為0.401%，用孔10 為定位基準得到的值為0.169%。通（tōng）過三者數值的比較可以發現，采用孔（kǒng）10 為定位基準比孔1 為基準，位置精度（dù）提高（gāo）了0.085%，比孔互為基準精度提高了0.232%，所以使用較小孔為定位基準，可（kě）以更好地保證孔（kǒng）與孔之間的位置（zhì）精度。因為采用較大的孔為定位基準，孔本身的尺寸（cùn）精度（dù）就有較大誤差，而使用孔互（hù）相定位的方法，產生的累積定位誤差很大，所以無法確保孔徑之間（jiān）的位置精度。

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