(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211010653.9 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 韩星会　华林　郑方焱　黄博　 庄武豪　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 朱宏伟 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01)B21D 31/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/22(2020.01) (54)发明名称 一种重载多自由度包络成形装备误差预测 方法 (57)摘要 本发明涉及一种重载多自由度包络成形装 备误差预测方法， 重载多自由度包络成形装备采 用六支链并联构型， 伺服电机通过连轴器与滚 珠 丝杆连接， 滚珠丝杆与滑块连接， 滑块与上球座 连接， 上球座与连杆的上球头形成球面副， 连杆 的下球头与下球座形成球面副； 误差预测方法包 括以下步骤： S1、 建立多自由度包络成形装备运 动学模型； S2、 确定多自由度包络成形装备误差 表达方法； S3、 确定多自由度包络成形装备误差 传递计算方法； S4、 进行多自由度包络成形装备 误差敏感度分析； S5、 确定多自由度包络成形装 备误差标定方案； S6、 确定多自由度包络成形装 备误差预测方法。 通过本发明可以显著提升装备 的运行与控制精度， 从而实现薄壁高筋极端结构 高精度成形。 权利要求书5页 说明书13页 附图4页 CN 115438435 A 2022.12.06 CN 115438435 A 1.一种重载多自由度包络成形装备误差预测方法， 重载多自由度包络成形装备采用六 支链并联构型， 伺服电机通过连轴器与滚珠丝杆连接， 滚珠丝杆与滑块连接， 滑块与上球座 连接， 上球座与连杆的上球头形成球面副， 连杆的下球头与下球座形成球面副； 六个完全相 同的支链按一定装配角度关系与上模座连接， 上模与上模座连接， 伺服电机、 滚珠丝杆、 滑 块和上球座 安装在成形装备机架上； 其特 征在于， 误差预测方法包括以下步骤： S1、 建立多自由度包络成形装备运动学模型； S2、 确定多自由度包络成形装备误差表达方法； S3、 确定多自由度包络成形装备误差传递计算方法； S4、 进行多自由度包络成形装备误差敏感度分析； S5、 确定多自由度包络成形装备误差标定方案； S6、 确定多自由度包络成形装备误差预测方法。 2.根据权利要求1所述的重载多自由度包络成形装备误差预测方法， 其特征在于， 在所 述步骤S1中， 在装备机架静平台上建立坐标系 坐标系原点为机架静平台 中心OA， zA轴垂直于机架静平台； 在装备上模座建立坐标系SC(OC‑xCyCzC)， 坐标系原点为上 模座中心OC， zC轴垂直于上模座； 滑块在机架静平台的初始位置为A1， A2， A3， A4， A5， A6， 滑块在 初始位置时坐标系SA， SC对应坐标轴相互平行； 连杆上球头 ‑上球座中心为B1， B2， B3， B4， B5， B6， 连杆下球头‑下球座中心为C1， C2， C3， C4， C5， C6； 装备没有加工装配误差时， A1， A2， A3， A4， A5， A6在坐标系SA中的位置矢量为 由式(1)确定： 式中， rA为A1， A2， A3， A4， A5， A6所在平面圆半径， 为A1， A2， A3， A4， A5， A6相邻两中心点对应的圆心角， 为装备6个滑块相对机架静平台的位 移量； 装备没有加工装配误差时， C1， C2， C3， C4， C5， C6在坐标系SC中的位置矢量为 由式(2)确定： 式中， rC为C1， C2， C3， C4， C5， C6所在平面圆半径， 为C1， C2， C3， C4， C5， C6相邻两中心点对应的圆心角； 装备没有加工装配误差时， 多自由度包络成形过程中上模中心点在坐标系SC(OC‑ xCyCzC)中的空间位置由式(3)表示： gp＝[αp， βp， γp， xp， yp， zp]T    (3) 式中， αp， βp， γp表示绕xCyCzC坐标轴的角度值， xp， yp， zp表示沿xCyCzC坐标轴的位置值； 根据式(3)， 装备没有加工装配误差时， SC到SA坐标变换矩阵 由式(4)表示： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115438435 A 2装备没有加工装配误差时， 装备支 链的矢量约束条件由式(5)确定： 式中， li是装备连杆的长度； 根 据 式 ( 1 ) ‑( 5 ) ，求 解 出 上 模 多 自 由 度 运 动 对 应 的 各 滑 块 位 移 量 3.根据权利要求2所述的重载多自由度包络成形装备误差预测方法， 其特征在于， 在所 述步骤S2中， 装备加工装配误差考虑丝杆 ‑丝杆缸、 上球座 ‑上球头、 连杆、 下球头 ‑下球座的 加工装配误差， 并用小位移旋量表达， 分别为每支链丝杆、 上球座、 下球座固定坐 标系， 丝杆坐标系原点 位于其轴线上， 上球座坐标系原点 位于其球座心， 下球座坐标 系原点 位于其球座心； 分别为每支链丝杠缸、 上球头、 下球头固定坐标系， 丝杆 缸坐标系原点 位于其轴线上， 上球头 坐标系原点 位于其球心， 下球头 坐标系原点 位 于其球心； 当装备没有加工装配误差时， 坐标系原点 分别与 重合， 当 装备有加工装配误差时， 坐标系 原点到坐标系 原点之间的误差分别为 即6个支链丝杠 ‑丝杠缸加工装配总误差为 6个支链上球座 ‑上球头加工装 配总误差为 6个支链下球头 ‑下球座加工装配总误差为 6个支链连杆加工总误差为 上述4项总误差分别用式(6)所示的小位移旋量表示： 进一步， 式(6)中的未知量由式(7)求出： 式(6)‑(7)中， 分别为各支链丝杆 ‑丝杆缸加工装配误差旋量， 分 别为各支链上球座 ‑上球头加工装配误差旋量， 分别为各支链下球头 ‑下球座加 工装配误差 旋量， 表示误差的幅值，权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115438435 A 3