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几何精度建模
3.几何精度建模理论发展 4.多体误差分析与建模运动学理论概述 多体系统几何结构（描述方法：1.基于图论；2.低序体阵列） 作用：几何描述 （典型体Bj相对于Bi的运动情况—方阵—多体系统坐标系） 转变矩阵（理想运动） 坐标变换，平移，旋转
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几何精度建模
转变矩阵（实际运动） 函数变分概念 变分阵=应变阵+旋转阵+纯平移阵 静止状态——误差取决于联接精确性和内外因素影响 运动状态——误差取决于运动精确性和运动量 线误差和角误差的变换阵 5.多体系统动力学方程 零级运动方程？（理想和实际） 6.多体系统约束 结构约束（自由度） 相对运动约束（约束方程）
3.精密车削的建模和分析
拓扑结构和特征矩阵 刀具模型方程-车刀轨迹参数方程 仿真
4.非球面面形建模和分析 a.杯形砂轮（加工陡度高）；b.平行砂轮；c.球形砂轮（修整） d.离轴非球面的加工方式 误差分析：加工残留误差直接影响工件的面形精度 砂轮形状误差（磨损，安装倾角）
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5.单点超精密车削
刀具及加工表面形貌建模
误差辨别过程：测量误差——建立方程——求解 3.十二线法（9条边+3条对角线） 4.试验系统 结论：九线法与十二线法的结果比较接近， 只有垂直度误差差距较大。
初始点出发3条边——位移误差 另外6条边——颠摆和偏摆误差 3条对角线——滚摆误差
九线法，十二线法，十四线法，十五线法，二十二线法
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1.虚拟加工
2.精密机床的发展和误差描述 加工的尺寸、形状精度： 精密加工技术：0.1~1μm，Ra≤30nm 超精密加工技术：0.1~100nm，Ra≤10nm
超精密加工条件 误差分析：外部误差，内部误差。 建模目的：主要建立机床几何误差和刀具成形误差的模型。 机床几何误差项（每个轴有6项基本误差） 精密和超精密机床加工精度要求
致谢感恩
THANKS TO
学习汇报
CONTENTS
学习进度
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遇到问题
未来计划
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学习进度
1
学习进度
超精密机床知识学习
1.几何精度建模 2.精度模型和应用 3.刀具及加工表面形貌建模 4.激光干涉仪误差检验 5.虚拟加工技术
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几何精度建模
1.误差的基本知识 精准度，重复度，分辨率的概念 误差特性和分类（系统，时变，随机性，过失） 表面粗糙度（参数）及评价
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1.激光干涉仪基本原理
激光干涉仪误差检验
机床误差检验与性能评价：1.综合误差检验评定；2.单向误差检测评定 a.双频激光干测量仪 b.新型单频激光干涉测量仪 应用：鉴定检验仪器，机床的反馈元件 光线受环境条件约束
2.九线法 基本思想：利用工作台坐标系中9条直线上的位移误差和直线度误差来识别三轴机床的所有21项基本 几何误差
虚拟加工技术
构成：虚拟加工环境，虚拟机床加工系统，虚拟加工过程和可视化加工精度评定系统 2.虚拟加工过程
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3.误差补偿பைடு நூலகம்略
虚拟加工技术
修正数控：1.直接计算出实际数控指令；2.在理论数控指令上叠加一个附加指令。
虚拟加工仿真
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响应面法 1.响应面：输出响应变量 Y与一组输入变量x（x1，x2…xn）之间的 函数关系。 作用：1.模型近似；2.设计空间探索；3.优化问题的准确表达；4.优化方法的支持。 构造：1.在设计空间内采集点，形成设计点集S； 2.仿真计算，获得响应数据集Y； 3.根据不同的算法由S和Y构造不同的响应面模型。 使用时考虑的因素：1.响应面的精确度；2.源模型的仿真估值次数；3.构建和优化响应面的时间 4.响应面占用的储存空间；5.利用响应面模型对给定点的估值数速度。 2.实验设计方法 1.经典采样：（1）全因子试验：将试验的各个因素在各个不同水平下的完全组合来做试验的方法。 （2）部分因子试验 （3）中心复合试验（二次多项式响应面模型） 2.全空间分布采样：（1）网络采样；（2）拉丁超立方采样；（3）正交表设计 3.自适应序列试验设计法 4.常用响应面模型 （1）多项式回归模型RSM （2）标准kriging模型
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问题反馈
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问题反馈
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零级运动方程的来源
问 题
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目前看到响应面法还是比较抽象，就懂得一些表面的理论，至于如何构造还不
是很清楚
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未来计划
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未来计划
计 划
第一阶段：先把握好基础学习，看看相关的论文，学习一下别人的一些实验方法， 误差测量方法和响应面法优化方法。 第二阶段：做实验，然后用学到的知识分析，判断加工表面的形成过程，误差的形成 过程，然后列出方程公式，最后用响应面法优化方程，得到最优解。 第三阶段：组织好语言，写成论文。
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精度模型和应用
传动机构的摩擦 摩擦机理：弹性滞后，塑性变形，界面粘着，界面微滑 传动机构的反向间隙 静态间隙和动态间隙 开环系统：“切顶”现象 （半）闭环系统：对系统稳定性和输出轨迹光滑性的影响 超精密加工必须消除传动间隙——预紧法 滚珠丝杠对直线度的影响（变形，自重……）
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1.建模
刀具及加工表面形貌建模
本章主要结合了刀具的几何形状、进给速度、主轴转速、刀具与工件的相对振动等影响因素，进行建模仿真 建模方法：1.有限元法；2.分子动力学模拟法；3.运动学和切削机理的分析方法 2.刀具模型和轮廓加工误差 切削刃：单点刃刀具，线形刃刀具，面形刃刀具 直线轮廓误差：实际位置与刀具指令直线轨迹的最小偏差。 曲线轮廓误差 自由曲面轮廓误差 误差表达方法。
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几何精度建模
7.多轴机床成形运动 运动轴命名—机床分类 成形运动（刀具与零件的相对运动） 成形点，刀具轨迹，成形函数 Y TTTRR
Z
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精度模型和应用
1.超精密车床和大型超精密五轴机床成型运动和空间误差建模 拓扑结构、低序体阵列和特征矩阵（与第一章基础类似，运用到实际机床中）
主要误差：工件装夹误差，主轴误差，导轨误差，工作台定位误差，机床 非刚体误差 机床的特征矩阵（理想与实际运动）—成形函数与运动约束方程
2.超精密回转轴系的误差建模 6项基本误差：定位误差，滚转误差，位移误差，颠转误差，偏转误差（误差识别） 测量方法：回转误差——在用三个传感器进行零件和主轴误差的分离 主轴偏角误差——打表找正，试车法，检测盘然后误差分离 3.滚珠丝杠的特性和精度分析 微动特性：丝杠在传递微米甚至纳米级的运动时表现出来的特性 宏观运动特性：丝杠在传递宏观运动时表现出来的运动特性 结论：丝杠的轴向受力变形和扭转变形均是线性的，唯有滚珠与滚道之间的接触变形是非线性的。 滚珠与丝杠，滚珠与螺母之间是弱刚度环节，刚度和预紧力是非线性的。 机床进给机构中的接触刚度决定了机床进给机构的刚度。
影响加工表面形貌：切削刃的几何形状、进给速度、主轴转速以及振动（刚度） 刀具干涉：过切和欠切现象 刀具干涉与切削参数包括切削刃圆弧半径，进给量以及振动频率幅值有关。 6.飞切加工三维形貌仿真 飞切加工表面形貌建模算法 7.超精密车削表面特性分析与相对振动 FFT分析表面轮廓 径向轮廓：a.进给量对工件表面频谱的影响 b.振动对工件表面频谱的影响 周向轮廓：振动的影响 螺旋方向：进给量内的起始点相关