立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計

立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計,立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計,立式,單面,數(shù)控,組合,鉆床,主軸,設計 大家好！謝謝各位老師來參加我的畢業(yè)答辯立式單面立式單面8軸數(shù)控組合鉆床軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計主軸箱設計 指導老師：王羽萍 姓名：葉孝武 學號：02122104主要設計內(nèi)容：針對被加工零件做組合鉆床的總體設計，根據(jù)零件圖繪制被加工零件工序圖，機床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖，以及繪制過程的重要點和注意點。由零件孔的位置和動力確定主軸箱內(nèi)各軸的齒輪之間的傳動關系，由各種參數(shù)繪制主軸箱總圖.數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 1.高精度 2.高速度 3.高柔性 4.高性能 5.模塊化 組合機床工藝方案的制定 2.1 工藝基面的分析 給 定 的 工 藝 基 準：N面（三 點）、62B11（一點）、L面（二點）夾壓部位：G面2.2 加工工藝的分析組合機床的總體設計 刀具布置圖的設計1 刀具的選擇2 切削用量的選擇3 接桿的選擇4 導向結構的選擇5 動力頭工作循環(huán)及其行程的確定機床尺寸聯(lián)系圖設計1.根據(jù)初步選定的主要通用部件（動力箱及其配套的滑座、床身或立柱），以及確定的專用部件的結構原理繪制。2.材料的裝料高度的確定3.主軸箱和夾具輪廓尺寸的確定組合機床主軸箱設計 主軸箱是用于布置機床工作軸及其傳動零件和相應的附加結構的。它通過按一定速比排布傳動齒輪，把動力從動力部件動力頭、動力箱、電動機等，傳遞給各工作主軸，使之獲得所要求的轉速和轉向等。齒輪傳動系統(tǒng)的設計 1.由主軸處布置起，最后再引到0軸上。傳動系統(tǒng)設計中應用盡可能少的傳動軸把各組軸聯(lián)接起來。2.根據(jù)0軸和主軸的切削用量，計算傳動軸的齒輪大小和軸徑。進行齒輪的傳動系統(tǒng)布置硬件電路原理圖設計 根據(jù)總體方案及機械結構的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制硬件電路控制圖。主要包括鍵盤、顯示器、存儲器及總線連接的設計。本次設計的工作量：1.工序圖 A1 1張2.刀具布置圖 A2 1張3.機床尺寸聯(lián)系圖 A0 1張4.主軸箱裝配圖 A0 1張5.單片機控制的硬件電路圖 A1 1張6.編寫設計說明書和翻譯外文資料各一份 結 束 ！謝 謝 老 師！ 畢業(yè)設計任務書 （工科及部分理科專業(yè)使用） 題 目： 立式單面8軸數(shù)控組合鉆床在主軸箱設計 學 院： 機電工程學院 系： 機制 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 023班 學 號： 02122104 學生姓名： 葉 孝 武 起訖日期： 2006年2月13日 指導教師： 王羽萍 職稱： 副教授 系分管主任： 審核日期： 說 明 1. 畢業(yè)設計任務書由指導教師填寫，并經(jīng)專業(yè)學科組審定，下達到學生。 2. 進度表由學生填寫，每兩周交指導教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)設計工作檢查的主要依據(jù)。 3. 學生根據(jù)指導教師下達的任務書獨立完成開題報告，3周內(nèi)提交給指導教師批閱。 4. 本任務書在畢業(yè)設計完成后，與論文一起交指導教師，作為論文評閱和畢業(yè)設計答辯的主要檔案資料，是學士學位論文成冊的主要內(nèi)容之一。 一、畢業(yè)設計的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求） 1、主要技術參數(shù)： 1）被加工工件 名稱：R180柴油機變速箱后蓋（圖號：12Y-37-137B）材料：QT450---10 2）工藝基準及夾壓部位：工藝基準：N面（三點）、φ62B11（一點）、L面（二點） 夾壓部位：G面 3）加工部位：4—M8—6H 、4—M14—6H螺紋底孔。 2、設計任務： 1）到工廠畢業(yè)實習，撰寫實習報告。 2）查閱文獻5篇以上；翻譯外文資料，譯文不少于2000漢字。 3）總體方案的擬定及可行性論證；撰寫開題報告。 4）繪制工序圖、刀具布置圖和機床尺寸聯(lián)系圖。 5）繪制機床夾具裝配圖。 6）繪制用單片機控制的硬件電路原理圖。 7）撰寫畢業(yè)論文，論文8000字以上。 3、設計的要求 1）所繪制的機械裝配圖和硬件電路原理圖要求正確、合理、圖面整潔、符合標準。 2）畢業(yè)論文應簡明扼要、計算準確、條理清楚、圖文并茂并全部用計算機打印后裝訂成冊。 二、畢業(yè)設計圖紙內(nèi)容及張數(shù) 1、繪制工序圖 Ａ2 1張 2、繪制刀具布置圖 A1 1張 3、繪制機床尺寸聯(lián)系圖 A1 1張 4、繪制機床夾具裝配圖 A0 1張 5、繪制用單片機控制的硬件電路原理圖 Ａ0 1張 三、畢業(yè)設計實物內(nèi)容及要求 無 四、畢業(yè)設計進度計劃 序號 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備注 1 畢業(yè)實習 撰寫實習報告 查閱文獻5篇以上 翻譯外文資料 撰寫開題報告 2月13日--2月24日 2周 2 繪制工序圖 2月27日--3月10日 2周 3 繪制刀具布置圖 3月13日--3月24日 2周 4 繪制機床尺寸聯(lián)系圖 3月27日--4月7日 2周 5 繪制機床主軸箱圖 4月10日--4月21日 2周 6 繪制硬件電路原理圖撰寫畢業(yè)論文 4月24日--5月5日 2周 7 畢業(yè)答辯 5月8日--5月12日 1周 五、主要參考資料 1、 組合機床設計。 2、組合機床設計資料(復印)。 六、畢業(yè)設計進度表（本表每兩周由學生填寫一次，交指導教師簽署審查意見） 第一、二周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第三、四周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第五、六周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第七、八周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第九、十周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第十一、十二周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第十三、十四周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第十五、十六周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 第十七、十八周 （ 月 日至 月 日） 學生主要工作： 指導教師審查意見： 年 月 日 七、其他（學生提交） 1．開題報告1份 2．外文資料譯文1份（2000字以上，并附資料原文） 3．論文1份（8000字以上） 指 導 教 師： 學科組負責人： 學生開始執(zhí)行 任務書日期： 學生姓名： 送交畢業(yè)設計日期： 實 習 報 告 實習內(nèi)容：□ 認識實習（社會調(diào)查） □ 教學實習（□生產(chǎn)□臨床□勞動） □ 畢業(yè)實習 實習形式：□ 集中 □ 分散 學生姓名： 葉孝武 學 號： 021222104 專業(yè)班級： 機制023班 實習單位： 江鈴汽車廠 實習時間： 2月16日 2006年 2 月 16 日 一、??實習目的 大學只是學習的一個階段，畢業(yè)以后還是要加強自身的學習過程不斷提高自身的素養(yǎng)，要求大家不斷加強自身的學習，要不斷地學習使自己更加完善，更加符合未來社會和企業(yè)的要求?！睂嵙暤哪康氖牵海?）培養(yǎng)學生對工作認真負責、一絲不茍精神；培養(yǎng)學生對事物能潛心考察、勇于開拓、勇于實踐的基本素質(zhì)；培養(yǎng)學生勇于探索、嚴謹推理、實事求是、用實踐檢驗理論、全方位地考慮問題等科學技術人員應具有的基本素質(zhì)。（2）培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立完成科研或實驗課題，解決生產(chǎn)實際問題的工作能力。（3）培養(yǎng)學生從文獻、科學實驗、生產(chǎn)實踐和調(diào)查研究獲取知識的能力，提高學生從別人經(jīng)驗、從其它學科找到解決問題的新途經(jīng)的悟性。（4）培養(yǎng)學生根據(jù)條件變化而調(diào)整工作重點的應變能力。（5）對學生的知識面、掌握知識的深度全面考察，對學生運用理論去處理問題的能力、實驗能力、外語水平、計算機運用水平、書面及口頭表達能力進行綜合訓練。 二、?實習內(nèi)容 我們?nèi)チ私徠嚬緟⒂^實習，觀看我們的畢業(yè)任務，關于組合機床，使我們對組合機床有一個更具體實在的認識，在以前的抽象基礎上有個客觀印象。江鈴汽車股份有限公司由1968年成立的江西汽車制造廠發(fā)展而來,2004年產(chǎn)銷量6.7萬輛,在中國所有汽車制造商中位列第十四位。 我們主要觀看了組合機床的結構，對我們的畢業(yè)設計有十分重要的幫助，更好的認識了主軸箱結構。在工廠的實習,了解了目前制造業(yè)的基本情況,只是由于機械行業(yè)特有的技術操作熟練性和其具有的較大風險性,很遺憾地,不能多做一些具體實踐的操作,但是觀察了一臺機床的各個零件的生產(chǎn)加工過程及其裝配過程,使許多自己從書本上學的知識鮮活了起來,明白了本專業(yè)在一些技術制造上的具體應用. 三????實習總結 實習期間，除了淺層次地學習了專業(yè)技能外，我還感受和體會到了很多技能之外的東西。首先是江鈴人的敬業(yè)和那種生機蓬勃的工作氛圍。走進這樣的一個集體中，你的心會不由自主地年輕起來，你的腳步會不由自主地跟著大家快起來，而你的工作態(tài)度更會變得努力、認真，再認真一些，再努力一點。也許，這就是一個集體的凝聚力，這就是一個企業(yè)寫在書面之外的“特殊文化”！?了解這些工廠的生產(chǎn)情況，與本專業(yè)有關的各種知識，各廠工人的工作情況等等。第一次親身感受了所學知識與實際的應用理論與實際的相結合，讓我們大開眼界,也是對以前所學知識的一個初審.通過這次生產(chǎn)實習，進一步鞏固和深化所學的理論知識，彌補以前單一理論教學的不足,為后續(xù)專業(yè)課學習和畢業(yè)設計打好基礎. 市場的開放性和全球化使機床產(chǎn)品的競爭日趨激烈。而決定機床產(chǎn)品競爭力的指標是產(chǎn)品的開發(fā)時間(Time ) ， 產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，會更多的追求較低的價格和較短的交貨周期。美國制造業(yè)在20世紀50至60年代主要以擴大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素，而在70年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場響應速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，增強競爭力。 機床制造業(yè)是國家重要的基礎工業(yè)之一，機床制造業(yè)的基礎是機床。機床是眾多機械制造的母機，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關系，關系到國家機械工業(yè)以至整個制造業(yè)的發(fā)展水平.機床是先進制造技術的基本單元載體，機械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對市場的應變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于機床的效能。因此，機床制造業(yè)對于一個國家經(jīng)濟發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家. 近年來組合機床在汽車，柴油機，電機，儀器，儀表，航空，紡織機械等部門已經(jīng)獲得廣泛的應用。組合機床及其自動線將獲得更加迅速的發(fā)展。它的發(fā)展 趨勢可以歸結為“四個化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化.即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要,使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性,使生產(chǎn)推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制造靈活多變的靈捷化,還有使制造過程物耗,人耗大大降低,高自動化生產(chǎn),追求人的智能于機器只能高度結合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價值的信息化. 當然機械制造業(yè)的四個發(fā)展趨勢不是單獨的，它們是有機的結合在一起的，是相互依賴，相互促進的。同時由于科學技術的不斷進步，也將會使它出現(xiàn)新的發(fā)展方向。前面我們看到的是機械制造行業(yè)其自身線上的發(fā)展。然而，作為社會發(fā)展的一個部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結合。2１世紀機械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動，智能化促進柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應能力。當然這一切還需要我們大家進一步的努力. 隨著科學技術不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。 高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床也實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。 我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開發(fā)周期長，應變能力差。為了縮小與世界先進水平的差距，有關專家建議機床企業(yè)應在以下6個方面著力研究：1．加大力度實施質(zhì)量工程，提高數(shù)控機床的無故障率。2．跟蹤國際水平，使數(shù)控機床向高效高精方面發(fā)展。3．加大成套設計開發(fā)能力上求突破。4．發(fā)揮服務優(yōu)勢，擴大市場占有率。5．多品種制造，滿足不同層次的用戶。6．模塊化設計，縮短 開發(fā)周期，快速響應市場。 數(shù)控機床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進技術進步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。 歷時將近一個星期的實習結束,該次實習,真正到達機械制造業(yè)的第一前線,了解了我國目前制造業(yè)的發(fā)展狀況也粗步了解了機械制造也的發(fā)展趨勢.在新的世紀里,科學技術必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個領域中,而這一切都將大大拓寬機械制造業(yè)的發(fā)展方向. 密級： 公開 NANCHANG UNIVERSITY 學 士 學 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （2002 — 2006 年） 題 目 立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計 學 院： 機電工程學院 系 機制 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機制023 學 號： 02122104 學生姓名： 葉 孝 武 指導教師： 王羽萍 起訖日期： 2月20日——6月1日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目： 立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設計 學 院： 機電學院 系 機制 專 業(yè)： 機械設計制造及自動化 班 級： 機制023班 學 號： 02122104 姓 名： 葉孝武 指導教師： 羅良玲 填表日期： 2006 年 3 月 12 日 一、 選題的依據(jù)及意義： 正確合理地選題是做好畢業(yè)設計的首要環(huán)節(jié)，此次畢業(yè)設計選題緊緊圍繞高等教育大綱的培養(yǎng)目標進行。選題依據(jù)有以下幾點： 1. 選題符合本專業(yè)培養(yǎng)目標和教學的基本要求，可以使我們在所學專業(yè)的基礎上能夠結合運用所學知識和技能，解決工程技術.產(chǎn)品開發(fā)設計問題。 2. 選題具有科學性.技術先進性.實用性.工藝性及可行性。該選題結合生產(chǎn).科研和社會實踐等具有實際運用價值的課題，可以增強我們的責任感.緊迫感和經(jīng)濟觀念。 3. 選題既注意課題內(nèi)容的先進性和經(jīng)濟上的可行性，又符合學生實際能力；既有理論分析.設計計算.圖紙設計，又有一定試驗.制作加工.上機. 選題的主要意義有： （1） 選題是畢業(yè)設計和畢業(yè)論文的寫作的戰(zhàn)略起點一切科學研究，都是先提出問題，經(jīng)過對問題的分析和研究，最后解決問題，折射事物發(fā)展的客觀規(guī)律。 （2） 選題可以規(guī)劃論文與設計的方向，叫的和范圍 同其他科學一樣，學畢業(yè)論文不外乎兩個問題，一個是寫什么一個是怎樣寫。只這兩個問題明確下來了，設計方案就容易確定，畢業(yè)論文就好寫了。在寫什么與怎樣寫這兩個問題中，解決寫什么是前提， （3） 選題是確立畢業(yè)設計方案和論文的質(zhì)量與價值的重要方面選題不僅僅給設計與論文下個題目和簡單的劃個范圍，而是作者初步研究所得成果或已獲取知識的一種“確定”。 （4） 通過選題可以提高設計與論文的質(zhì)量影響設計與論文質(zhì)量的因素是多方面的，其中一個重要因素是取決于作者的主觀能動性的發(fā)揮程度。而選題是調(diào)動與發(fā)揮人的主觀能動性的一個重要環(huán)節(jié)。 二 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢： 市場的開放性和全球化使機床產(chǎn)品的競爭日趨激烈。而決定機 床產(chǎn)品競爭力的指標是產(chǎn)品的開發(fā)時間(Time ) ， 產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，會更多的追求較低的價格和較短的交貨周期。美國制造業(yè)在20世紀50至60年代主要以擴大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素，而在70年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場響應速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，增強競爭力。 機床制造業(yè)是國家重要的基礎工業(yè)之一，機床制造業(yè)的基礎是機床。機床是眾多機械制造的母機，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關系，關系到國家機械工業(yè)以至整個制造業(yè)的發(fā)展水平.機床是先進制造技術的基本單元載體，機械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對市場的應變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于機床的效能。因此，機床制造業(yè)對于一個國家經(jīng)濟發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家.根據(jù)德國機床工業(yè)協(xié)會(VD W )2000年機床統(tǒng)計資料，在主要的機床生產(chǎn)國家中，中國排名為世界第五位。但是在國際市場競爭中仍處于較低水平:即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢:一方面國內(nèi)市場對各類機床產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機床滯銷積壓，國外機床產(chǎn)品充斥市場。 近年來組合機床在汽車，柴油機，電機，儀器，儀表，航空，紡織機械等部門已經(jīng)獲得廣泛的應用。組合機床及其自動線將獲得更加迅速的發(fā)展。其發(fā)展方向： 1. 提高生產(chǎn)率 為了減少自動線的停車損失，提高自動線的柔線，采用電子計算機進行自動線的管理。 2. 擴大工藝范圍 現(xiàn)在組合機床及其自動線一般不是完成一個工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。 3. 提高加工精度 為了自動線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自動測量和刀具自動補償技術，做到調(diào)刀不停車。 4. 提高自動化程度 組合機床向全自動方向發(fā)展。重點是解決工件夾壓自動化和裝卸自動化。 5. 創(chuàng)制超小型組合機床 為了適應儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)制超小型組合機床。 三 本課題研究內(nèi)容 設計用于鉆R180柴油機變速箱后蓋的螺紋底孔4—M8—6H，4—M14—6H的立式單面8軸數(shù)控組合機床的主軸箱設計。R180柴油機變速箱后蓋材料QT450—10。 確定加工方案、繪制工序圖 對給定工件的加工工藝的制定、分析；根據(jù)工藝選擇刀具及確定刀具的布置、繪制刀具布置圖；確定鉆床的聯(lián)系尺寸 由刀具的切削力、最大進給力來確定組合鉆床的一系列參數(shù) 如滑臺的型號、臺面寬、電機型號、傳動裝置、立柱、立柱側底座；由孔的位置確定齒輪的排列，確定各主軸的傳動。根據(jù)刀具的動作確定控制線路即硬件電路。 四 本課題研究方案 由零件圖繪制機床聯(lián)系尺寸圖.被加工零件工序圖，加工示意圖。在繪制加工示意圖之前，首先確定刀具，繪制刀具布置圖。根據(jù)以上的三張圖進行主軸箱的設計。 五 研究目標、主要特色及工作進度 研究目標：提高生產(chǎn)效率，自動化程度提高，生產(chǎn)成本下降。 主要特色：在一臺機床可以完成許多種工序，提高了生產(chǎn)率。，能比較好的保證各孔的精度要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量?？梢约猩a(chǎn)，降低了制造的成本。 工作進度：１－２周 完成總體方案的擬定及可行性論證，查閱與設計有關的相關文獻資料。 3- --4周 繪制工序圖及刀具布置圖 5 – 6周 繪制機床尺寸聯(lián)系圖 7 – 8周 繪制主軸箱裝配圖 9 –10周 繪制用單片機控制的硬件電路原理圖 11 周 編制設計說明書和翻譯外文資料 六 參考文獻： 1.〈〈專用機床設計與制造〉〉 哈爾濱工業(yè)大學編寫組 黑龍江人民出版社 1979年 2..〈〈組合機床設計〉〉第一冊 機械部分 大連組合機床研究所編 機械工業(yè)出版社 1975年 3.<<組合機床設計參考圖冊〉〉 大連組合機床研究所 編 機械工業(yè)出版社 4.〈〈機械制造工藝裝備設計手冊〉〉 袁長良 主編 中國計量出版社 1992年 5. <<機械設計手冊>> 上冊 第二分冊 第二版 化學工業(yè)出版社 1991年 6. <<機械設計>> 第七版 濮良貴 紀名剛 主編 高等教育出版社 2001年 - 3 - 引導曲線參數(shù)曲線基于的插值法計劃為精確度 CNC 用機器制造 摘要 實時參數(shù)插值法扮演了在計算機機械用具控制裝備的一個關鍵角色。 達到最高的質(zhì)量零件,引起的彈道準確地不僅描述渴望的路徑。而且有光滑的動力學外形。 本文提出參數(shù)校對 根據(jù)指南曲線。 關系在幾何學物產(chǎn)和運動學物產(chǎn)之間首先被談論。然后, 以曲線道路曲度的重要作用的考慮在用機器制造的動力學, 一個對應的慣例,哪些描述最大值的聯(lián)系允許飼料加速度減速和最大允許的變化率曲度的半徑道路, 被修造。 因而, 根據(jù)近的弧參數(shù)化和通過修改曲度半徑曲線應付角落,關鍵地區(qū)和其它案件, 能適應的進料速率日程表被完成根據(jù)被重建的光滑的曲度半徑曲線。 結果,被限制的 弦錯誤, 角落在道路和加速度機械工具的減速能力是同時考慮和合并指南曲線根據(jù)了參數(shù)插值法系統(tǒng)沒有使用看向前計劃。模仿結果表明提出的插值法方法的可行性和精確度。 在高精度和高速北卡羅來納用機器制造,移動的切削刀的運動學和幾何學物產(chǎn)插值法不可避免地存在不受歡迎的弱點這樣當校對波動和過份反射在過程中 用機器制造曲線。 總之, 動力學性能問題變得奇怪地重要在北卡羅來納特別是用機器制造高速用機器制造。 為高速和優(yōu)質(zhì)機器的零件, 我們必須考慮機器動力學當控制弦錯誤在確定之下容忍。 否則, 由于機器的局限工人的能力, 失敗在維護的命令 進料速率 反之將導致破損工具聊天。 結果, 參數(shù)校對是顯現(xiàn)出消滅不利線性圓校對。 當前, 一致的插值法[ 1 ] 并且 恒定的速度插值法[ 2 ] 是最共同半新方法。 雖然一致的插值法方法滿足錯誤容忍要求, 進料速率 和加速度減速不是在控制之下。 在相反, 恒定的速度插值法焦點 維護一恒定的進料速率, 但錯誤容忍控制不被考慮在插值法計劃。 它是不驚奇弦錯誤是在之外允許用機器制造的要求。有重要作用在效率和質(zhì)量機器零件。 但是, 用機器制造的動力學經(jīng)常是忽略在當前的路徑世代方法和校對 計劃。 在這種情況下, 任何間斷性道路可能導致不受歡迎的高頻率泛音在參考彈道, 哪些極端是害處對機械工具, 用機器制造的表面質(zhì)量和伺服操縱系統(tǒng)。 同時, 常規(guī)CNC機器經(jīng)常支持唯一直線校對 。 3 最近, 一些改善的參數(shù)插值法方法被開發(fā)了。 達到最高質(zhì)量零件, [ 3 ] 提出了常數(shù)飼料和被減少的有角加速度插值法算法為、軸 用機器制造。 位置和取向多槽軸由算法生產(chǎn)是C2 連續(xù)和獨立機械工具動力學。 使用通報略計方法, Yeh 和Hsu [ 4 ] 提供了能適應哺養(yǎng)插值法算法為參數(shù)曲線以被限制的 弦錯誤。 生產(chǎn)光滑運動學外形為參數(shù)曲線, 反射被限制彈道并且被開發(fā)了通過提前 計劃[ 5-7 ] 。 Farouki 建議的易變進料速率CNC interpolators 為恒定的物質(zhì)撤除對估計Pythagorean Hodograph 曲線[ 8 ] 。 以后, 一非定常進料速率日程表, 哪些是特別有用的在容納嚴密加速度減速要求高速用機器制造的應用, 并且體會由實時CNC 校對 算法為酸堿度彎曲[ 9 ] 。Bahr 等開發(fā)了一個計算方法為連續(xù)和優(yōu)選地變化的進料速率 和紡錘加速在CNC 用機器制造NURBS 曲線期間[ 10 ] 。通過連續(xù)改變進料速率在任意位置根據(jù)曲線曲度, 曲率補償校對 計劃提議為的目的保留恒定的切口裝載[ 11 ] 。 但是, 校對不采取機器的加速度減速能力。 就此, 校對 也許增加減少在之外用機器制造了能力以便它導致惡化準確性和過份反射。 另外, 根據(jù)離線 校對敏感角落的偵查, 一個速度錯誤受控校對被提供[ 12 ] 。校對僅限制弦錯誤在之內(nèi)被指定容忍, 而且控制速度和加速度用機器制造的減速在插值法過程期間。但是, 當切削刀接近角落路徑, 優(yōu)選和合理的減速起動點不要是非常顯然的。 實際上, 他們經(jīng)常被處理簡單地預先設定一個保守的減速距離或插值法的數(shù)字事先指向。 總之,曲線校對獲取了寬應用在北卡羅來納用機器制造和方法那自動地調(diào)整進料速率 根據(jù)曲度曲線道路的物產(chǎn)捉住了研究員的注意。 然而現(xiàn)有的方法沒有同時考慮了弦錯誤進料速率 和加速度減速。 另外, 為處理角落和進料速率 敏感區(qū)域, 看向前 計劃經(jīng)常使用在現(xiàn)有的方法避免加速度的變動出于機器能力。 對a了不起的程度它增加計算的復雜, 并且并且關心怎么確定減速起動點以便得到最大值用機器制造的效率。 根據(jù)早先研究, 本文提出新插值法算法與被限制的 弦錯誤和光滑運動學外形。 提出的方法被說明在無花果。 1.通過角落和鑰匙地區(qū)的離線偵查, 這方法日程表進料速率 根據(jù)指南曲線沒有使用看向前設施。 并且在理論上它是 表示, 提出的方法保證最大化用機器制造的效率當同時壓抑弦錯誤和飼料加速度。 2. 插值法計劃的發(fā)展 這個部分首先解釋弦的關系錯誤和進料速率, 碾碎的動態(tài)特征逗人喜愛和角落和鑰匙地區(qū)的定義。第二, 修改曲線慣例被談論,被曲度半徑曲線修改跟隨和重建。 終于, 這個部分提出指南曲線基于的參數(shù)插值法方法獲取光滑機器 2.1. 弦錯誤和進料速率動力學以拘束的弦錯誤。 當前, 一個共同的半新方法計算弦錯誤被顯示在無花果。 2 可能被表達如下[ 13 ] Ki 和ri 是曲度和半徑曲度在參數(shù)值ui, 各自地。 當切削刀行動與同樣速度通過整個長度, 速度是表示為vZLi=Ts (2)在精確度用機器制造, 它是意想不到的極端大曲度存在在路徑 計劃, 在其他詞, d/r, 然后上述等式可能近似地是給它表示, 進料速率 以被限制的弦錯誤有與方根的線性略計關系曲度半徑道路。 如果曲度的方根得到小, 進料速率應該相應地減少命令保留弦錯誤常數(shù)。 2.2. 角落和關鍵地區(qū) 所有間斷性在接觸或曲度將干擾機械工具的行為在toolpath 期間后續(xù)[ 14 ] 。 在這些角落, 切削刀必須通過通過以被減少的速度或臨近休息為了限制等高錯誤和減少慣性。 除角落之外,那里存在一些關鍵地區(qū)曲度改變的地方顯著在曲線道路。 從道路曲度自然與加速度有合作關系減速切削刀的物產(chǎn), 某一曲線段曲度變動容易地并且顯著導致加速度的劇烈的變動減速對一些程度。 為達到進料速率 日程表以好動力學我們需要薪水對這些角落和鑰匙的更多注意地區(qū)。查出關鍵地區(qū)在指定的路徑, 我們假設路徑由曲線 代表近形成弧光長度參數(shù)化。 近的弧長度參數(shù)化能由各種各樣的方法獲得。 一個簡單的方法是做參數(shù) 根據(jù)弦參數(shù)化。 因而, 關鍵地區(qū)的偵查可能進行根據(jù)關系在幾何學物產(chǎn)之間并且曲度半徑的運動學物產(chǎn)彎曲。假設, 切削刀連續(xù)增加進料速率從vi 對viC1 以最大值允許加速度A然后根據(jù)動力學等式我們有那里李是距離以便當前的進料速率 可能是增加由渴望的進料速率 決定以加速度amax 。 因為在弧長度附近參數(shù)化被使用這里,距離有一個接近的線性關系與曲線參量。 在之中慣例, l 是常數(shù), ui 和uiC1 是參量對應于起動點和這的終點加速度過程。 如果參量u 然后正?；愣ǖ膌 與路徑 的長度將是相等的。然后從Eq 。 我們有當參量ui 不確定地是緊挨uiC1, 進料速率 vi 不確定地并且接近viC1 。 因而, 讓參考易變的曲線傾斜在參量ui 是zmax 。然后我們有表示, 最大允許的傾斜改變與參考可變物的變異。 如果真正的傾斜在一些點在參考易變的曲線比它的最大值大的允許的傾斜, 加速度將是在最大值外面允許的加速度當哺養(yǎng)與拘束的弦錯誤。 同樣, 為曲度半徑曲線被給道路。 從上述等式我們能看最大值允許的傾斜是常數(shù)。 因此, 如果最大值準許加速度amax, 采樣時間茶匙和弦錯誤d被給事先, 通訊員最大值允許傾斜并且這時是堅定的。這里, 最大值允許的傾斜叫做參考傾斜。 如果真正的傾斜在一些點在被測量的道路比參考大的傾斜, 點被觀看作為一個關鍵。 相應地,曲線段是呼叫鍵區(qū)域如果任一點在這中曲線段是一個關鍵。機械工具國際學報& 制造46 (2006) 235-242 237 2.3. 指南曲線根據(jù)了插值法 從對運動學和幾何學物產(chǎn)的分析,它表示, 幾何不變特別是曲度有明顯的作用在機器動力學。 在過程中預定的進料速率, 它非常重要考慮幾何物產(chǎn)譬如角落, 關鍵地區(qū)和道路的曲度變異事先。 在這種情況下, a指南曲線基于的參數(shù)插值法方法是 提議。 一次角落和鑰匙的離線偵查地區(qū)被完成, 曲度半徑修改操作然后進行。 結果, 插值法被完成根據(jù)被重建的光滑曲度指定的路徑 的半徑曲線。 3. 模仿和結果 模仿進行了使用恒定的進料速率方法和提出的參數(shù)插值法方法。所有模仿節(jié)目被寫在視覺CCC 和執(zhí)行在一臺個人計算機。 依照被顯示在結果。 5(a)并且6(a), 路徑 段被使用為測試是a曲線道路與壁角和卵形形狀的曲線。最大允許的進料速率 被給作為1000 毫米s 和允許的進料速率 在角落是100 毫米s 。 弦錯誤容忍被設置在0.001 毫米并且采樣時間被設置在0.001 s 。 加速度和減速極限定在30,000 和20,000 毫米s2, 各自地。 根據(jù)Eq 。最大允許的參考易變的價值和允許的參考易變的價值參考各自地。 最大允許的傾斜曲度半徑曲線被計算根據(jù)慣例(10) 。 在重建曲度過程中半徑曲線, 曲線被塑造了使用終點內(nèi)插B 多槽軸。 為簡單化, 最初加速度和結尾減速不被考慮本文。用機器制造曲線路徑 段與a角落被模仿了為供給率在100 的范圍1000 毫米s 。 曲度最大允許的傾斜半徑曲線是堅定的并且這外形然后被調(diào)整滿足加速度和減速極限。 比較以常規(guī)方法, 恒定的進料速率e方法并且被測試在本文里。 5(b) 顯示弦錯誤 提出的方法和恒定的進料速率 的曲線方法。 提出的方法的最大弦錯誤0.001026mm 。 比較最大弦錯誤恒定的進料速率方法的0.004708 毫米, 錯誤減少78.21% 。 同時, 常數(shù)的弦錯誤進料速率 方法在壁角點是0.1990 毫米, 但提出的方法的弦錯誤只這時是 0.0115 毫米。 結果根據(jù)弦錯誤和機器動力學表示, 提出的算法執(zhí)行得很好。模仿并且顯示那常數(shù)弦錯誤進料速率插值法動搖沒有克制。 進料速率 由于被減少的速度在高曲度點在路提出的方法有更小的慣性比存在方法。 另外, 運用提出的方法機時是261 抽樣的倍。 比較恒定的進料速率 方法的224 抽樣的倍,雖然機時增加一點由于被減少的進速率 在角落和鑰匙地區(qū), 更好用機器制造的精確度和機器動力學可能達到在高速用機器制造之下。用機器制造卵形形狀的路徑 段是模仿為供給率在500-1000 毫米的范圍s。 6(b) 顯示進料速率變異與提議方法。 弦錯誤和加速度減外形并且被給在無花果。 6(c) 和(d) 。 結果展示那進料速率 被減少在角落和鑰匙地區(qū)。同時弦錯誤并且是在邊框 之內(nèi)容忍。 需要提及那, 在某種程度上弦錯誤可能輕微地超出集合極限由于圓略計在預定進料速率 和泰勒略計在計算下個參量價值。 結果并且表示, 提出的指南曲線算法達到高準確性當變化進料速率在拘束的加速度或減速之內(nèi)對估計看見在1 。 雖然有一些劇烈的曲度地區(qū)在原始的toolpath 段, 最大值加速度減速對20,000 毫米仍然被限制s2并且不是在preset 率外面通過修改和重建曲度半徑曲線。 結論 參數(shù)插值法有好好處線性插值法。 它非常重要得到優(yōu)越機器動力學特別是在高速用機器制造。 在這種情況下,弦錯誤, 進料速率 和加速度應該是同時改善受控為用機造高質(zhì)量零件。 我們的工作的主要貢獻在在建立幾何物產(chǎn)和動力學的聯(lián)系物產(chǎn)和提出新指南曲線根據(jù)參數(shù)插值法方法。 新參數(shù)插值法計劃根據(jù)離線偵查和角落和鑰匙地區(qū)的修改在指定的曲度半徑曲線。 使用這種方法, 進料速率自然隨指南曲線變化與相關道路曲度。因而, 弦錯誤被限制對被預先決定的容忍。同時, 加速度減速并且是下 控制和不是出于機器能力以便沒有超越和下射錯誤。在被開發(fā)的指南曲線根據(jù)了校對, 它是多余確定開始的參數(shù)值為減速和加速度。 指定的聯(lián)系慣例在指南曲線的最大允許的傾斜之間和切削刀的最大允許的加速度做了它可能合并角落和鑰匙地區(qū)處理入進料速率 日程表系統(tǒng)。 因而, 曲線校對可能被自動化執(zhí)行了根據(jù)指定的曲線 道路和指南曲線。 此外, 路徑 曲線和指南曲線可能并且被合并入a4D曲線。 提出的插值法計劃很大地減少插值法計算的復雜并且同時滿足了弦的要求錯誤和用機器制造的動力學沒有使用看向前戰(zhàn)略。 同時, 在理論上它并且被保證用機器制造的效率被利用在最大程度上與容忍和用機器制造的動力學限制。 鳴謝 這研究由全國科學支持中國的基礎在津貼第號50405044 之下。 作者會想感謝?劉Jian 教授可貴的討論和建議。