何歡+王宇

摘 要：數(shù)控機(jī)床定位精度是指機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控裝置控制下運(yùn)動(dòng)部件所能達(dá)到的目標(biāo)位置的準(zhǔn)確程度。各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)是在數(shù)控裝置的控制下完成的，各運(yùn)動(dòng)部件在程序指令控制下所能選到的精度直接影響加工零件的精度，它反映在行程內(nèi)任意定位點(diǎn)的定位穩(wěn)定性，所以定位精度是一項(xiàng)很重要的檢測(cè)內(nèi)容，本文就專用加工機(jī)床定位方案設(shè)計(jì)了進(jìn)行了探究和分析。

關(guān)鍵詞：加工機(jī)床;定位設(shè)計(jì);數(shù)控裝置

對(duì)于專用加工機(jī)床定位支撐方案的優(yōu)選需要從技術(shù)性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和社會(huì)性指標(biāo)相融合的角度進(jìn)行優(yōu)選分析，需要對(duì)定位支撐方案設(shè)計(jì)過程中的多層次、多因素和多類型的優(yōu)選指標(biāo)進(jìn)行決策分析，因此專用加工機(jī)床定位支撐方案的優(yōu)選是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)決策分析過程。目前，國內(nèi)外已有很多學(xué)者對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)決策分析方法進(jìn)行了研究，并取得了一定的研究成果。但是，目前的多屬性系統(tǒng)決策分析方法對(duì)于處理含有不確定性設(shè)計(jì)信息的處理還具有一定的局限性，如在決策分析前已將設(shè)計(jì)決策信息精確化不能有效地對(duì)模糊問題進(jìn)行決策分析; 不能夠有效處理模糊區(qū)間內(nèi)設(shè)計(jì)信息的相關(guān)性決策分析等等。

一、專用加工機(jī)床定位方案

專用加工機(jī)床一般包含有承載裝置、定位支撐裝置、夾緊裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置等關(guān)鍵組成部分，一方面定位支撐裝置與承載裝置關(guān)聯(lián)，將系統(tǒng)載荷有效地傳遞到承載裝置，進(jìn)行系統(tǒng)載荷的平衡和減震;另一方面定位支撐裝置與夾緊裝置和執(zhí)行裝置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過對(duì)夾緊裝置和執(zhí)行裝置的有效定位和支撐，減少和降低工件夾緊和加工變形，在保證定位精度的條件下實(shí)現(xiàn)工件加工精度的要求，因此，定位支撐裝置在整個(gè)加工機(jī)床系統(tǒng)中起到承上啟下的關(guān)聯(lián)樞紐作用，定位支撐方案設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到專用加工機(jī)床的加工性能。一旦加工機(jī)床定位支撐系統(tǒng)發(fā)生故障和將會(huì)造成巨大的損失，不僅僅會(huì)使得加工機(jī)床的加工精度降低，嚴(yán)重時(shí)將使得加工機(jī)床整體功能失效。因此，提高加工機(jī)床定位支撐系統(tǒng)的可靠性與安全性，特別是對(duì)于面向高速、高效和復(fù)合加工型式的專用加工機(jī)床設(shè)計(jì)，是保證加工機(jī)床關(guān)鍵性能參數(shù)的最重要的環(huán)節(jié)。論文從技術(shù)性準(zhǔn)則、社會(huì)性準(zhǔn)則和經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則三個(gè)方面對(duì)工機(jī)床定位支撐方案設(shè)計(jì)性能進(jìn)行分析，并通過與相關(guān)的加工機(jī)床設(shè)計(jì)專家和工程設(shè)計(jì)師進(jìn)行技術(shù)交流，對(duì)不同準(zhǔn)則層下的具體優(yōu)選指標(biāo)進(jìn)行了分析與細(xì)化，從而建立了專用加工機(jī)床定位支撐方案優(yōu)選指標(biāo)體系。

二、加工機(jī)床方案優(yōu)選模型

本文針對(duì)專用加工機(jī)床定位設(shè)計(jì)方案的多屬性、多層次、多類型指標(biāo)的優(yōu)選決策分析問題進(jìn)行了研究，給出了一種改進(jìn)的專用加工機(jī)床定位設(shè)計(jì)方案可拓優(yōu)度模型與算法。論文首先對(duì)專用加工機(jī)床定位設(shè)計(jì)方案實(shí)施過程中的性能約束參數(shù)進(jìn)行了分析，并基于此建立了對(duì)應(yīng)的多定位實(shí)施方案的優(yōu)選指標(biāo)體系，通過構(gòu)建優(yōu)選指標(biāo)體系下的不同類型優(yōu)選指標(biāo)理想域，并獲取改進(jìn)的定位實(shí)施方案與各優(yōu)選指標(biāo)理想域之間的可拓距與可拓關(guān)聯(lián)函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出了定位實(shí)施方案的可拓優(yōu)度，從而獲得最優(yōu)的定位實(shí)施方案。該模型物理意義明確，分辨能力高，同時(shí)計(jì)算較為簡(jiǎn)單，具有較好的可執(zhí)行性和可操作性，為計(jì)算機(jī)輔助加工機(jī)床智能化設(shè)計(jì)的順利實(shí)施提供了有力的支持。

（一）多類型定位設(shè)計(jì)

專用加工機(jī)床定位支撐方案的設(shè)計(jì)需要基于特定的設(shè)計(jì)需求參數(shù)進(jìn)行分析和論證，同時(shí)，在其方案設(shè)計(jì)和論證階段具體的性能參數(shù)并不是一個(gè)確切的數(shù)值，往往具有模糊不確定性;并且，在專用加工機(jī)床定位支撐方案設(shè)計(jì)階段，有的性能參數(shù)對(duì)于定位支撐系統(tǒng)的性能起到正向支持的作用，而有的性能參數(shù)對(duì)于定位支撐系統(tǒng)的性能起到逆向制約的作用，有的性能參數(shù)可以通過定量數(shù)值描述，而有的性能參數(shù)則只能給出定性的描述。因此，對(duì)含有多層次、多屬性、多類型的優(yōu)選指標(biāo)需要進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)度的規(guī)范化處理。若優(yōu)選性能參數(shù)為具有模糊不確定性的定性描述，則采用模糊評(píng)語的形式給出對(duì)應(yīng)的模糊隸屬程度。由此，經(jīng)過上述的優(yōu)選指標(biāo)規(guī)范化處理后，所有定位設(shè)計(jì)方案優(yōu)選指標(biāo)參數(shù)值、對(duì)應(yīng)的經(jīng)典域和節(jié)域具有統(tǒng)一測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)，消除了不同類型優(yōu)選指標(biāo)之間的差異性，從而更利于定位設(shè)計(jì)方案優(yōu)選分析的準(zhǔn)確性。

（二）定位設(shè)計(jì)方案

可拓學(xué)是一門用形式化的模型去研究事物之間或事物內(nèi)部矛盾問題的規(guī)律和方法，屬于一門新的智能設(shè)計(jì)學(xué)科，具有形式化、邏輯化和數(shù)學(xué)化的特點(diǎn)，在很多領(lǐng)域都有著相應(yīng)的工程應(yīng)用成果，形成了具有工程特色的可拓工程方向。關(guān)聯(lián)距作為可拓邏輯的核心對(duì)多屬性優(yōu)選決策分析具有較好的借鑒意義，本文通過對(duì)經(jīng)典的可拓距進(jìn)行改進(jìn)，給出一種定位設(shè)計(jì)方案優(yōu)選可拓優(yōu)度計(jì)算模型。本文以某大型圓形薄壁加工工件的專用加工機(jī)床定位設(shè)計(jì)方案為例進(jìn)行模型和算法的分析和說明。該大型薄壁圓形加工工件的專用加工機(jī)床的設(shè)計(jì)需要能夠加工圓形薄壁工件的不同端面，能夠保證加工后具有較高的加工粗糙度和加工坡角，能夠?qū)崿F(xiàn)直徑尺寸和高度尺寸變換范圍很大的圓形薄壁工件加工，其定位設(shè)計(jì)方案的難點(diǎn)在于圓形薄壁工件重量較大、加工過程中容易受力變形、加工精度要求較高以及為了保證加工工件的力量生產(chǎn)要求具有操作方便性和可維護(hù)性。針對(duì)上述需求，通過相關(guān)設(shè)計(jì)專家和工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)方案設(shè)計(jì)，初定了三種可行的母線定位支撐方案，即軌道式、立式和臥式三種型式。

三、結(jié)束語

專用加工機(jī)床的設(shè)計(jì)一般需要滿足特定的加工設(shè)計(jì)需求，其總體結(jié)構(gòu)布局方案和定位支撐方案往往具有獨(dú)特的和嚴(yán)格的技術(shù)要求，在其設(shè)計(jì)過程中需要綜合考慮多種設(shè)計(jì)制約因素，特別是其定位支撐方案的選取對(duì)專用加工機(jī)床整體設(shè)計(jì)具有重要的影響。專用加工機(jī)床定位支撐方案的確定需要綜合考慮到專用加工機(jī)床的設(shè)計(jì)需求、結(jié)構(gòu)型式、承載特性、加工性能、維修維護(hù)性、設(shè)計(jì)成本、工作環(huán)境等各種因素，因此，對(duì)于滿足特性設(shè)計(jì)需求的專用加工機(jī)床定位支撐方案的優(yōu)選問題研究將具有十分重要的意義。

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