立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,立式,加工,中心,主軸,組件,結(jié)構(gòu)設(shè)計 南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 姓 名： 朱露 學(xué) 號： 060104233 (用外文寫) 外文出處： Journal of Mechanical Design SEPTEMBER 1999, Vol. 121 / 359—367 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語： 譯文基本上翻譯出原文的意思，層次分明，具有條理，語句基本通順，翻譯質(zhì)量稍差。少數(shù)的中文表達(dá)欠妥，一些專業(yè)術(shù)語翻譯不準(zhǔn)。 簽名： 年 月 日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 附件1：外文資料翻譯譯文 帶自動換刀裝置加工中心的配置綜合方法 本論文的目的是提出帶自動換刀裝置加工中心的配置綜合的設(shè)計方法，以滿足所需的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動特性。根據(jù)坐標(biāo)系的概念、圖論、概括化、具體化和運動合成，提出了這種設(shè)計方法并計算機(jī)化，而且綜合了帶有多達(dá)8個連桿的自動換刀裝置的加工中心。結(jié)果，對于有鼓型刀庫的加工中心，具有6連桿、7連桿和8連桿的加工中心的配置數(shù)分別為2、13和20。同樣，對于有線型刀庫的加工中心，具有5連桿、6連桿、7連桿和8連桿的加工中心的配置數(shù)分別為1、5 、20和60。此外，這項工作還提供了一種系統(tǒng)方法用于綜合帶拓?fù)浜瓦\動要求的空間開鏈機(jī)構(gòu)。 引言 加工中心運動學(xué)可以被看作是開鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)，他們具有特定拓?fù)涮卣鞯奶厥夤δ?。有關(guān)平面機(jī)構(gòu)問題的創(chuàng)意設(shè)計在過去的幾年里一直是許多項研究課題 （約翰遜，1965；弗羅伊登施泰因和真希，1979，1983；厄爾德曼等。1980年，嚴(yán)和徐，1983；嚴(yán)和陳，1985；嚴(yán)，1992年）。但是，空間運動開鏈型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計方法不可得到。 過去的幾年里，只有少數(shù)幾篇文章涉及加工中心配置的設(shè)計。杉村（1981年）等，使用分析調(diào)查方法設(shè)計機(jī)床。伊藤和信乃（1982年，1983年和1987年），通過使用定向圖機(jī)床法產(chǎn)生結(jié)構(gòu)配置。列舍托夫和波特曼（1988）提出了綜合的具有相同成型機(jī)床的功能配置代碼。該概念廣泛使用在合成5軸機(jī)床上（石澤等，1991； 坂本和稻崎，1992年）。然而，自動換刀系統(tǒng)并沒有在考慮范圍。 在主軸與加工中心刀庫之間自動執(zhí)行換刀操作的系統(tǒng)稱為自動換刀裝置(ATC)。ATC為減少加工過程中機(jī)器閑置的時間發(fā)揮了重要作用，從而提高了生產(chǎn)率。 本論文的目的是提出帶有自動換刀裝置加工中心的所有可能的配置系統(tǒng)產(chǎn)生的設(shè)計方法，該加工中心是一種開鏈?zhǔn)娇臻g機(jī)構(gòu)的受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動限制空間。 拓?fù)涮卣? 1.空間開鏈?zhǔn)蕉嘧杂啥葯C(jī)構(gòu)。 2.有固定的連桿（支架）。 3.有單連桿。 4.有在主軸和工作臺之間有4個接頭的工作臺。 5.有刀庫，該刀庫為從位于支架的連桿到主軸頭的單一連桿分支。 6. 單一連桿可以是主軸，刀庫或者工作臺。此外，單一連桿不能超過3個。 7. 主軸產(chǎn)生的接頭必須是轉(zhuǎn)動副。 8. 主軸端和工作臺之間的接頭必須是棱柱副。 9. 刀庫和分支連桿的接頭是轉(zhuǎn)動副，棱柱副，或圓柱副。如果有回轉(zhuǎn)副或圓柱副，則必須依附于刀庫。 設(shè)計過程 圖2是提出的開鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)配置的設(shè)計過程。該設(shè)計理念進(jìn)程啟動現(xiàn)有機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，并推定出其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動特性。設(shè)計過程的第二個步是基于樹形圖表現(xiàn)出的觀念，鏈接鄰接矩陣，和機(jī)構(gòu)分配矩陣描述現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第三步是把這些機(jī)構(gòu)根據(jù)進(jìn)程具體化變成其相應(yīng)的廣義樹圖。第四步是獲取給定數(shù)量邊和基于列舉圖的頂點所有可能的樹形圖。第五步是分配一些連桿和鏈接給有效的樹形圖來經(jīng)過專業(yè)化以滿足拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在設(shè)計過程的最后一步是獲得機(jī)構(gòu)圖集指定運動機(jī)構(gòu)。 以下，以自動換刀加工中心作為例子來詳細(xì)說明這種設(shè)計方法。 現(xiàn)有機(jī)構(gòu) 在設(shè)計過程的第一步是研究現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)并推定它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動特性。 加工中心是由4個基本部件組成的機(jī)床：軸，刀庫，換刀機(jī)構(gòu)，以及包括動力軸運動的機(jī)床結(jié)構(gòu)。那個機(jī)床結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了加工表面精度，剛度和動力性能。主軸旋轉(zhuǎn)該工具加工工件所需的表面。該工具庫儲存工具并在機(jī)械加工操作中移動它們到合適位置來使用。該換刀機(jī)構(gòu)在工具庫和主軸工具間執(zhí)行刀具轉(zhuǎn)換。最簡單的ATC是沒有換刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計，且在工具庫和主軸間的相對運動中實現(xiàn)換刀。圖3（a）和（b）分別顯示兩個 3軸鼓型和直線型工具庫的臥式加工中心。 為了代表和分析加工中心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動特性，基于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織中心（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，1974）定義了坐標(biāo)系來描述加工中心的每個運動軸的配置。 本標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系是右手矩形笛卡兒之一，相關(guān)的工件安裝在與主要線性橫向?qū)R的機(jī)器。對機(jī)器的組成部分運動產(chǎn)生有利趨勢，這給工件帶來更多的優(yōu)勢。臥式加工中心的結(jié)構(gòu)圖附加ISO標(biāo)準(zhǔn)圖如圖3所示。 通過分析提供現(xiàn)有3軸無換刀機(jī)構(gòu)的臥式加工中心，我們可以總結(jié)出如下拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動特性（陳燕，1995年）。 圖2 設(shè)計過程 （a） （b） 圖3 三軸水平加工中心 結(jié)論 總之，本文提出了受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動的限制的帶自動換刀裝置加工中心配置設(shè)計。設(shè)計過程已計算機(jī)化，已綜合所有多達(dá)8加工中心可能的配置。從找到的配置中，設(shè)計者可以根據(jù)設(shè)計要求，專利權(quán)，機(jī)床結(jié)構(gòu)和空間限制選擇有用的。這種設(shè)計方法可以綜合加工中心的可能的不同類型的機(jī)床結(jié)構(gòu)配置，如4軸、垂直軸、或不同分配運動軸。此外，這項工作的成果可以擴(kuò)展和應(yīng)用于開鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)和運動要求結(jié)構(gòu)配置的綜合，如機(jī)器人、車床、磨床，...等 。