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关于专用加工机床定位方案设计探究

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　　何欢+王宇
　　摘 要：数控机床定位精度是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动部件所能达到的目标位置的准确程度。各运动部件的运动是在数控装置的控制下完成的，各运动部件在程序指令控制下所能选到的精度直接影响加工零件的精度，它反映在行程内任意定位点的定位稳定性，所以定位精度是一项很重要的检测内容，本文就专用加工机床定位方案设计了进行了探究和分析。
　　关键词：加工机床;定位设计;数控装置
　　对于专用加工机床定位支撑方案的优选需要从技术性指标、经济性指标和社会性指标相融合的角度进行优选分析，需要对定位支撑方案设计过程中的多层次、多因素和多类型的优选指标进行决策分析，因此专用加工机床定位支撑方案的优选是一个复杂的系统决策分析过程。目前，国内外已有很多学者对复杂的系统决策分析方法进行了研究，并取得了一定的研究成果。但是，目前的多属性系统决策分析方法对于处理含有不确定性设计信息的处理还具有一定的局限性，如在决策分析前已将设计决策信息精确化不能有效地对模糊问题进行决策分析; 不能够有效处理模糊区间内设计信息的相关性决策分析等等。
　　一、专用加工机床定位方案
　　专用加工机床一般包含有承载装置、定位支撑装置、夹紧装置、传动装置、执行装置等关键组成部分，一方面定位支撑装置与承载装置关联，将系统载荷有效地传递到承载装置，进行系统载荷的平衡和减震;另一方面定位支撑装置与夹紧装置和执行装置进行关联，通过对夹紧装置和执行装置的有效定位和支撑，减少和降低工件夹紧和加工变形，在保证定位精度的条件下实现工件加工精度的要求，因此，定位支撑装置在整个加工机床系统中起到承上启下的关联枢纽作用，定位支撑方案设计的好坏将直接影响到专用加工机床的加工性能。一旦加工机床定位支撑系统发生故障和将会造成巨大的损失，不仅仅会使得加工机床的加工精度降低，严重时将使得加工机床整体功能失效。因此，提高加工机床定位支撑系统的可靠性与安全性，特别是对于面向高速、高效和复合加工型式的专用加工机床设计，是保证加工机床关键性能参数的最重要的环节。论文从技术性准则、社会性准则和经济性准则三个方面对工机床定位支撑方案设计性能进行分析，并通过与相关的加工机床设计专家和工程设计师进行技术交流，对不同准则层下的具体优选指标进行了分析与细化，从而建立了专用加工机床定位支撑方案优选指标体系。
　　二、加工机床方案优选模型
　　本文针对专用加工机床定位设计方案的多属性、多层次、多类型指标的优选决策分析问题进行了研究，给出了一种改进的专用加工机床定位设计方案可拓优度模型与算法。论文首先对专用加工机床定位设计方案实施过程中的性能约束参数进行了分析，并基于此建立了对应的多定位实施方案的优选指标体系，通过构建优选指标体系下的不同类型优选指标理想域，并获取改进的定位实施方案与各优选指标理想域之间的可拓距与可拓关联函数，并在此基础上构建出了定位实施方案的可拓优度，从而获得最优的定位实施方案。该模型物理意义明确，分辨能力高，同时计算较为简单，具有较好的可执行性和可操作性，为计算机辅助加工机床智能化设计的顺利实施提供了有力的支持。
　　（一）多类型定位设计
　　专用加工机床定位支撑方案的设计需要基于特定的设计需求参数进行分析和论证，同时，在其方案设计和论证阶段具体的性能参数并不是一个确切的数值，往往具有模糊不确定性;并且，在专用加工机床定位支撑方案设计阶段，有的性能参数对于定位支撑系统的性能起到正向支持的作用，而有的性能参数对于定位支撑系统的性能起到逆向制约的作用，有的性能参数可以通过定量数值描述，而有的性能参数则只能给出定性的描述。因此，对含有多层次、多属性、多类型的优选指标需要进行统一标度的规范化处理。若优选性能参数为具有模糊不确定性的定性描述，则采用模糊评语的形式给出对应的模糊隶属程度。由此，经过上述的优选指标规范化处理后，所有定位设计方案优选指标参数值、对应的经典域和节域具有统一测度标准，消除了不同类型优选指标之间的差异性，从而更利于定位设计方案优选分析的准确性。
　　（二）定位设计方案
　　可拓学是一门用形式化的模型去研究事物之间或事物内部矛盾问题的规律和方法，属于一门新的智能设计学科，具有形式化、逻辑化和数学化的特点，在很多领域都有着相应的工程应用成果，形成了具有工程特色的可拓工程方向。关联距作为可拓逻辑的核心对多属性优选决策分析具有较好的借鉴意义，本文通过对经典的可拓距进行改进，给出一种定位设计方案优选可拓优度计算模型。本文以某大型圆形薄壁加工工件的专用加工机床定位设计方案为例进行模型和算法的分析和说明。该大型薄壁圆形加工工件的专用加工机床的设计需要能够加工圆形薄壁工件的不同端面，能够保证加工后具有较高的加工粗糙度和加工坡角，能够实现直径尺寸和高度尺寸变换范围很大的圆形薄壁工件加工，其定位设计方案的难点在于圆形薄壁工件重量较大、加工过程中容易受力变形、加工精度要求较高以及为了保证加工工件的力量生产要求具有操作方便性和可维护性。针对上述需求，通过相关设计专家和工程设计人员的技术方案设计，初定了三种可行的母线定位支撑方案，即轨道式、立式和卧式三种型式。
　　三、结束语
　　专用加工机床的设计一般需要满足特定的加工设计需求，其总体结构布局方案和定位支撑方案往往具有独特的和严格的技术要求，在其设计过程中需要综合考虑多种设计制约因素，特别是其定位支撑方案的选取对专用加工机床整体设计具有重要的影响。专用加工机床定位支撑方案的确定需要综合考虑到专用加工机床的设计需求、结构型式、承载特性、加工性能、维修维护性、设计成本、工作环境等各种因素，因此，对于满足特性设计需求的专用加工机床定位支撑方案的优选问题研究将具有十分重要的意义。
　　参考文献：
　　[1]郭莉.数控非接触式超光滑光学元件加工机床的设计[J].江西社会科学，2014（7）.
　　[2]尹晓敏.广义加工空间概念的机床动态特性分析[J].思想教育研究，2014（2）.
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