機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)含開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、任務(wù)書(shū)

機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)含開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、任務(wù)書(shū),機(jī)床,夾具,常用,經(jīng)常使用,計(jì)算,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文,文獻(xiàn),綜述,任務(wù)書(shū) 機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 附錄1：外文翻譯 原文 中尺度機(jī)床多道工序的優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析 樸賢旭·樸斌英·梁.史提芬 2010年6月25日發(fā)出/2011年1月4日收到 2011年施普林格出版社倫敦有限公司 摘要 由于這種方法產(chǎn)生的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的機(jī)床正在被微型化。除了這些優(yōu)勢(shì)外，市場(chǎng)化的中尺度機(jī)床反應(yīng)時(shí)間也逐漸縮短。因此，在早期設(shè)計(jì)階段這方面的進(jìn)一步發(fā)展將需要一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案以減少主觀條件影響?；趥€(gè)人建模和關(guān)鍵參數(shù)的模擬，比如體積誤差和機(jī)器的工作空間，以及靜態(tài)、熱、和動(dòng)態(tài)剛度參數(shù)方面的綜合設(shè)計(jì)策略，本文介紹了一個(gè)小型銑床結(jié)構(gòu)上的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。微型銑床在優(yōu)化設(shè)計(jì)中使用基于數(shù)字化模型的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)處理函數(shù)來(lái)決定它的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。這種集成方法使用的分析法進(jìn)行開(kāi)發(fā)，然后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文還討論了各種敏感性加權(quán)因素，從而來(lái)確定哪一個(gè)加權(quán)因素是最有效的優(yōu)化解決方案。這項(xiàng)研究有助于發(fā)展更可靠的中尺度機(jī)床。 關(guān)鍵詞： 多工序的優(yōu)化設(shè)計(jì)；中尺度機(jī)床；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；靜態(tài)/動(dòng)態(tài)剛度；體積誤差 1 簡(jiǎn)介 由于對(duì)微尺度零件和部件的需求，加工工業(yè)和學(xué)術(shù)行業(yè)在中尺度機(jī)床方面已經(jīng)做出很多的研究。雖然與其他機(jī)械制造加工技術(shù)相比，微細(xì)加工技術(shù)仍然是一個(gè)相對(duì)年輕的研究領(lǐng)域，但是隨著迅速變化和高競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)領(lǐng)域的發(fā)展，未來(lái)的幾十年里在生存的行業(yè)中它最終將成為一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，為了滿足日益嚴(yán)格的要求和期望，新的設(shè)計(jì)概念、程序、和機(jī)器配置將會(huì)被需要。支撐以理論和定量為基礎(chǔ)的微制造，在這個(gè)領(lǐng)域中傳統(tǒng)機(jī)床的微型化成為一個(gè)重要的研究區(qū)域。 微型化所帶來(lái)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)激發(fā)了多樣微型機(jī)床模型的建立。大多數(shù)研究在這一領(lǐng)域的工作重點(diǎn)集中在對(duì)合適的小型機(jī)床和組件配合于特定的微型零件的開(kāi)發(fā)。這些微型機(jī)床的模型可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的微型零件。然而，現(xiàn)有的對(duì)于微型機(jī)床設(shè)計(jì)的研究是不夠的；因此，在這些系統(tǒng)微型化過(guò)程中我們需要積累相對(duì)貧乏的理論知 識(shí)或經(jīng)驗(yàn)。盡管經(jīng)過(guò)多次嘗試，迄今為止系統(tǒng)的微型化最優(yōu)設(shè)計(jì)大部分還是不成功的，但是對(duì)于這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究為了其進(jìn)一步發(fā)展是必須的。 在早期的微型化設(shè)計(jì)研究中，三島由紀(jì)夫等人提出了一個(gè)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)方法。和田口方法結(jié)合，運(yùn)用一個(gè)運(yùn)動(dòng)代表機(jī)構(gòu)去評(píng)估每一個(gè)局部誤差分量所起作用，在此過(guò)程中這個(gè)方法扮演一個(gè)指導(dǎo)角色。陳等人開(kāi)發(fā)出了一種新型的虛擬工具機(jī)（虛擬制造技術(shù)）集成設(shè)計(jì)環(huán)境，其中運(yùn)動(dòng)功能是嵌入在描述的所屬組件中。對(duì)于微型機(jī)床虛擬制造技術(shù)結(jié)構(gòu)結(jié)果的分析類似于配置傳統(tǒng)機(jī)床零部件。在這些研究中，對(duì)于各種各樣機(jī)械配置的體積誤差在微型機(jī)床評(píng)定合適的配置中被用來(lái)作為一個(gè)關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)。李等人負(fù)責(zé)進(jìn)行了對(duì)于一個(gè)中度尺寸機(jī)床動(dòng)態(tài)行為特征的測(cè)量，從實(shí)驗(yàn)和數(shù)值上調(diào)查了機(jī)床尺寸大小的一項(xiàng)工作?；舻热艘惭芯苛艘粋€(gè)綜合設(shè)計(jì)方法來(lái)處理，從而決定微型機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能，并把它應(yīng)用到頂部臺(tái)置式微型銑床機(jī)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。不過(guò)。在早期設(shè)計(jì)階段，這方面進(jìn)一步的發(fā)展需要一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案來(lái)有效地減少主觀性判斷和提高優(yōu)化效率。 在傳統(tǒng)和微型機(jī)床設(shè)計(jì)中所有關(guān)鍵元件的概念設(shè)計(jì)階段是很重要的。這一階段決定了傳統(tǒng)和微型機(jī)床的特征和性能。因?yàn)槲⑿蜋C(jī)床所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品整體尺寸明顯小于傳統(tǒng)機(jī)床制造生產(chǎn)的，所以對(duì)于微型機(jī)床而言，這個(gè)階段的設(shè)計(jì)占據(jù)著越來(lái)越重要的作用。微機(jī)床的設(shè)計(jì)必須與機(jī)床可能的有影響的因素的重點(diǎn)分析相結(jié)合，比如靜剛度、動(dòng)剛度和熱剛度，還有機(jī)器精度和工作空間。 這項(xiàng)研究的方式就是建立一個(gè)理論模型，對(duì)于可能的微型機(jī)床設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)分析，并由重錘撞擊試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試補(bǔ)充。通過(guò)一個(gè)微型機(jī)床尺寸函數(shù)在設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)考慮機(jī)床三個(gè)不同方向的尺寸參數(shù)來(lái)測(cè)試它們的變化。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量固有頻率和阻尼比來(lái)模擬連接處的動(dòng)態(tài)屬性。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)為微銑床運(yùn)行建立理論模型，對(duì)于在這個(gè)階段設(shè)計(jì)機(jī)器設(shè)備的最佳尺寸最小化提供了依據(jù)。提案的設(shè)計(jì)模型如圖1所示，通過(guò)此模型來(lái)獲取微銑床的最佳尺寸。 考慮到靜剛度、熱剛度和動(dòng)剛度因素的影響，以下部分對(duì)微銑床的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了評(píng)估。通過(guò)計(jì)算對(duì)于不同機(jī)床尺寸大小的體積誤差和工作空間的大小來(lái)完成評(píng)估工作，反過(guò)來(lái)，計(jì)算的同時(shí)它也引導(dǎo)一臺(tái)微銑床多學(xué)科方面的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2 結(jié)構(gòu)性能評(píng)估 一臺(tái)機(jī)床的結(jié)構(gòu)是由固定部件和移動(dòng)部件組成。一臺(tái)機(jī)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的決策，因?yàn)闄C(jī)床的機(jī)構(gòu)決定了機(jī)床上一些組件連接的的方式，它需要考慮到所生產(chǎn)產(chǎn)品多樣性的許多方面，比如機(jī)床的主軸和工作臺(tái)。因?yàn)楝F(xiàn)存資源的不確定性，機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作比較具有挑戰(zhàn)性，譬如由于幾何裝配產(chǎn)生的誤差、熱力變形誤差和由載荷引起的誤差都會(huì)影響機(jī)器的最終性能。為了去提供更加可靠的機(jī)床性能和高的制造質(zhì)量，在設(shè)計(jì)階段一些關(guān)鍵因素，比如靜剛度、熱剛度和動(dòng)剛度，機(jī)器精度和工作空間必須考慮到。 2.1 靜剛度評(píng)估 在機(jī)器運(yùn)行時(shí)，微機(jī)床所受到的外在力將會(huì)影響機(jī)床結(jié)構(gòu)的變形。這種變形影響了機(jī)床的精度等級(jí)。在這項(xiàng)研究中，復(fù)雜的微型機(jī)床簡(jiǎn)化成一個(gè)受中等載荷的懸臂梁，如圖2a所示。在這個(gè)概念模型中包括一個(gè)計(jì)算模型的滑動(dòng)力和力矩，這將引起機(jī)器連接處力矩傳遞的損耗。假設(shè)F1和F2是相等的，微機(jī)床的靜剛度可以表示為 （A1） 其中、代表機(jī)器的尺寸，代表力矩?fù)p耗，代表彈性模量，代表慣性力矩。對(duì)于這臺(tái)微機(jī)床，靜態(tài)剛度數(shù)值的計(jì)算數(shù)值如圖2b所示。圖2b表明，隨著機(jī)器中心高度的減小，它的靜剛度值隨之增加。這個(gè)增加是由于懸臂梁長(zhǎng)度相對(duì)于它整體尺寸減小引起。靜剛度大小也高度依賴于連接處的剛度。 2.2 熱剛度評(píng)估 如果周圍的溫度是恒定的，一臺(tái)微機(jī)床的主要熱源就是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸，它可引起微銑床大約10°的溫度變化，如圖3a所示。主軸與B部件相連，這樣熱剛度數(shù)值大小與機(jī)器的尺寸線性變化數(shù)值相關(guān)，其值可表示為 （A2） 其中代表熱膨脹系數(shù)。 在這項(xiàng)研究中使用的材料是36號(hào)合金鋼，它的熱膨脹系數(shù)為。熱剛度數(shù)值計(jì)算通過(guò)公式A2計(jì)算，圖3b表明熱剛度大小隨著主軸懸臂梁長(zhǎng)度變化情況。圖像表明，一臺(tái)機(jī)床對(duì)周圍環(huán)境溫度的熱膨脹能力可以通過(guò)減小機(jī)床尺寸的大小改變，因?yàn)闄C(jī)床整體容積的減小。機(jī)器尺寸減小的比例與熱剛度增加的比例接近于1。這樣結(jié)果表明，具有較低的力變形能力和熱敏感性的尺寸較小的機(jī)器可以通過(guò)這個(gè)途徑提高它的性能。 附錄2：外文原文