[發明專利]一種介觀尺度零件加工誤差預測以及控制方法

有效

• 申請號: 201410494301.4
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104298171B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 焦黎;王西彬;余璐云;譚方浩;高守峰;劉志兵;梁志強;解麗靜
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 高燕燕,仇蕾安

1.一種介觀尺度零件加工誤差預測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、針對待預測的介觀尺度零件進行特征分析，提取加工特征的加工精度要求，并根據該加工精度要求確定關鍵零件特征KPC；

步驟2、獲取所述待預測的介觀尺度零件加工的多工位加工制造過程中每一道工序中的刀具信息、機床信息、裝夾信息以及切削參數信息；

步驟3、對于第k道工序，其包括l個特征面的加工過程；根據裝夾信息預測夾具誤差根據機床信息確定切削時的刀具跳動、顫振狀態，結合刀具信息及切削參數信息預測銑削力，并計算因銑削力作用引起的刀具變形量和工件變形量同時計算得到第k道工序中刀具誤差傳遞矩陣以及第k道工序中工件誤差傳遞矩陣

則刀具變形誤差u(k)m1=A(k)4d(k)m1;]]>

工件變形誤差u(k)m2=A(k)5d(k)m2;]]>

A(k)4=(N(k),1)T(N(k),2)T...(N(k),l)TT;]]>對于i∈[1,l]，i為正整數，N_(k),i為第k道工序中加工第i個特征面時的刀具誤差傳遞矩陣，N(k),i=(R(k),itool)T-(R(k),itool)T·t(k),itool0(R(k),itool)T;]]>和分別為刀具坐標系到第i個特征面坐標系的齊次變換矩陣中的旋轉變換矩陣和平移變換矩陣；

A(k)5=(M(k),1)T(M(k),2)T...(M(k),l)TT,]]>M_(k),i為第k道工序中加工第i個特征面時的工件誤差傳遞矩陣,其中對于i∈[1,l]，i為正整數，I為單位矩陣；

步驟4、根據待預測的介觀尺度零件的多工位加工制造過程，建立動態工序流誤差傳遞狀態空間模型：x(k)=A(k)x(k-1)+B(k)fu(k)f+B(k)mu(k)m+w(k)q(k)=C(k)x(k)+μ(k);]]>

其中x_(*)為第*道工序中產生的工件表面加工特征制造誤差，為第k道工序中重定位誤差傳遞矩陣，為第k道工序中基準誤差傳遞矩陣，為第k道工序中夾具誤差傳遞矩陣，為第k道工序中計算誤差傳遞矩陣，為第k道工序中計算所有新生成特征的誤差傳遞矩陣，和均在多工位加工制造過程中計算獲得；x_(k-1)表示第k-1道工序中產生的工件表面加工特征制造誤差，A_(k)為x_(k-1)在第k道工序中的動態工序流傳遞矩陣，表示第k道工序中的夾具誤差，為第k道工序中的動態工序流傳遞矩陣表示與切削過程中產生的刀具變形誤差和工件變形誤差，u(k)m=u(k)m1u(k)m2T,]]>為第k道工序中的動態工序流傳遞矩陣，B(k)m=A(k)7A(k)4A(k)5;]]>為第k道工序的制造過程中的噪聲，w_(k)～N(0,W_k),其中W_k為w_(k)的方差；C_(k)x_(k)表示在不考慮測量誤差時測量得到的第k道工序中關鍵零件特征KPC的誤差值，C_(k)為系數；μ_(k)為測量噪聲，μ_(k)～N(0,U_k),其中U_k為μ_(k)的方差；

步驟5、將所述動態工序流誤差傳遞狀態空間模型進行線性化，獲得第k道工序的KPC的誤差預測結果q_(k)：

q(k)=C(k)Φ(k)1x(0)+C(k)Σj=1kΦ(k)j+1B(j)fu(j)f+C(k)Σj=1kΦ(k)j+1B(j)mu(j)m+C(k)Σj=1kΦ(k)j+1w(j)+μ(k)]]>

式中，為狀態轉移矩陣，且其中j＝1,2,…,k-1，當j＝k時，Φkk+1=I.]]>