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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)
外 文 翻 譯
原 文 標(biāo) 題
Design and Application of Flexible Fixture
譯 文 標(biāo) 題
柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
作者所在系別
機(jī)電工程學(xué)院
作者所在專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
作者所在班級(jí)
B13113
作 者 姓 名
郭宏達(dá)
作 者 學(xué) 號(hào)
20134011307
指導(dǎo)教師姓名
丁紅軍
指導(dǎo)教師職稱
講師
完 成 時(shí) 間
2017
年
3
月
3
北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制
— 0 —
譯文標(biāo)題
柔性?shī)A具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
原文標(biāo)題
Design and Application of Flexible Fixture
作 者
Hui Li;
譯 名
李輝
國(guó) 籍
中國(guó)
原文出處
中國(guó)知網(wǎng)
譯文：
摘要：柔性?shī)A具是因?yàn)樗苓m應(yīng)工件的形狀和大小的變化，在許多領(lǐng)域的應(yīng)用，如飛機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、零部件制造、表面和空氣的零件制造、飛機(jī)裝配。由于柔性?shī)A具的使用，大大降低了制造成本，提高生產(chǎn)效率。在本文中，柔性?shī)A緊平臺(tái)設(shè)計(jì)的研究和應(yīng)用表明，例。通過(guò)比較模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)柔性?shī)A具的后續(xù)支持具有較高的精度。
關(guān)鍵詞：柔性?shī)A具，多軸控制，
1.簡(jiǎn)介
柔性?shī)A具是數(shù)控機(jī)床或加工中心用于夾緊工件的不同。柔性?shī)A具分為兩類：一是傳統(tǒng)的柔性?shī)A具，和其他與創(chuàng)新原理和結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代柔性?shī)A具。傳統(tǒng)的柔性?shī)A具分為可調(diào)夾具和組合夾具，和現(xiàn)代柔性?shī)A具主要包括：相變材料的夾具，夾具和夾具模塊化程序控制的自適應(yīng)。因?yàn)榈偷撵`活性，傳統(tǒng)的柔性?shī)A具不能滿足高要求的現(xiàn)代制造業(yè)?，F(xiàn)代柔性?shī)A具系統(tǒng)以其靈活性高、擴(kuò)展和重構(gòu)的特點(diǎn)，精度高，已逐漸成為主流。
例如，美國(guó)、西班牙等國(guó)家率先采用模塊化程序控制夾具。柔性?shī)A具系統(tǒng)和多了。在1991年，Horst Witte Geratebau在德國(guó)開(kāi)發(fā)了化學(xué)模塊系統(tǒng)。在1994至2001，可公司研發(fā)的柔性?shī)A具系統(tǒng)基于POGOunit，提供一個(gè)靈活、敏捷的解決方案已被施加一些航空制造企業(yè)。1997，諾斯洛普公司在美國(guó)制造的龍門(mén)機(jī)床夾具可重構(gòu)系統(tǒng)。2004，M. Torres在西班牙開(kāi)發(fā)了柔性工裝系統(tǒng)稱為老爹便和龍門(mén)銑床命名老爹的笑容，這都是在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。
飛機(jī)的零件制造工藝復(fù)雜、類型。雖然對(duì)飛機(jī)制造的大尺度結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，仍然有大量的中小型零件。傳統(tǒng)的模具由于其復(fù)雜性和獨(dú)特性，已不能應(yīng)用于中小型結(jié)構(gòu)?？芍貥?gòu)模塊化柔性?shī)A具，可以解決這些問(wèn)題。
本文的主要目的是設(shè)計(jì)一個(gè)由組合夾具單元組成的柔性?shī)A具平臺(tái)。
2. 柔性?shī)A具的組成
提高柔性，柔性?shī)A具平臺(tái)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，提供一系列的工具模塊，可根據(jù)加工工件的特點(diǎn)，重構(gòu)。
圖1顯示的柔性?shī)A具平臺(tái)，主要模塊包括：定位模塊、自適應(yīng)定位模塊，旋轉(zhuǎn)夾緊氣缸模塊、自適應(yīng)抽油模塊，后續(xù)支持模塊和輔助模塊。定位模塊和自適應(yīng)定位模塊通過(guò)螺栓調(diào)整位置高度實(shí)現(xiàn)定位和功能安裝在輔助模塊。旋轉(zhuǎn)夾緊缸模塊也安裝在輔助模塊通過(guò)螺栓來(lái)適應(yīng)不同的夾持高度。自適應(yīng)吸盤(pán)或后續(xù)支持模塊安裝在柔性支撐柱吸附或支持工件。
3.柔性?shī)A具控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
柔性?shī)A具系統(tǒng)的靈活性主要體現(xiàn)在重構(gòu)和系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，盡可能地提高工裝控制系統(tǒng)可擴(kuò)展性。刀具運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是盡可能地提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和可靠性的工裝、控制系統(tǒng)。有三種方式實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制。1。伺服運(yùn)動(dòng)控制是基于數(shù)控系統(tǒng)；2。伺服運(yùn)動(dòng)控制是基于PC機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡；3、伺服運(yùn)動(dòng)控制是基于PLC的脈沖產(chǎn)生module.cnc伺服系統(tǒng)主要用于數(shù)控機(jī)床，具有控制精度高、可實(shí)現(xiàn)多軸同步聯(lián)動(dòng)，以及加速和減速功能F。PC運(yùn)動(dòng)控制卡的程序的成本低于它的數(shù)控伺服控制。用戶應(yīng)插入PC板的運(yùn)動(dòng)控制卡為PCI插槽，然后調(diào)用由文特爾提供的庫(kù)函數(shù)的運(yùn)動(dòng)控制功能。方法應(yīng)用廣泛，但軸的數(shù)量是有限的，一般不超過(guò)8 axes.plc脈沖產(chǎn)生模塊的控制，可以收集更多的點(diǎn)，具有良好的穩(wěn)定性。但脈沖產(chǎn)生模塊的數(shù)量可以配備每個(gè)PLC的限制。為了控制更多的軸，方法是增加PLC。所以多軸控制系統(tǒng)，成本較高。
柔性?shī)A具是因?yàn)樗苓m應(yīng)工件的形狀和大小的變化，在許多領(lǐng)域的應(yīng)用，如飛機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、零部件制造、表面和空氣的零件制造、飛機(jī)裝配。由于柔性?shī)A具的使用，大大降低了制造成本，提高生產(chǎn)效率。在本文中，柔性?shī)A緊平臺(tái)設(shè)計(jì)的研究和應(yīng)用表明，例。通過(guò)比較模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)柔性?shī)A具的后續(xù)支持具有較高的精度。
考慮到靈活性和柔性?shī)A具的可擴(kuò)展性，顯然，傳統(tǒng)的非總線控制方式在控制系統(tǒng)的要求，因此適合采用guc-t多軸運(yùn)動(dòng)控制方案。雖然硬件能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)位移的擴(kuò)展，軟件不能添加支持模塊時(shí)，該軟件不能適應(yīng)改造后的系統(tǒng)，需要結(jié)束寫(xiě)。去除支撐模塊后，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，影響其他模塊的運(yùn)行。該系統(tǒng)是分布式架構(gòu)，和控制器的控制點(diǎn)和軸線控制命令。同時(shí)，該計(jì)劃要求的軸驅(qū)動(dòng)模塊和I/O模塊支持總線模塊，這無(wú)疑會(huì)增加系統(tǒng)的成本
該控制方案在某些方面有所改進(jìn)，總線節(jié)點(diǎn)控制層添加到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使軸回到零或加速和減速。控制節(jié)點(diǎn)層接收和解碼的控制命令執(zhí)行相應(yīng)的操作電腦。PC坐標(biāo)軸的位置關(guān)系而不是控制軸的特定動(dòng)作協(xié)調(diào)通信系統(tǒng)的功能。此外，放棄高層次的總線協(xié)議在上述程序。CAN總線控制而不是可以開(kāi)放協(xié)議適用于該程序，因?yàn)榭梢詏penp協(xié)議過(guò)于復(fù)雜，要在程序中使用。根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一系列的協(xié)議實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)使總線負(fù)載互連達(dá)到最低值。由于節(jié)點(diǎn)控制層的增加，降低了PC控制的實(shí)時(shí)性，使得PC機(jī)作為上位機(jī)。另一方面，主機(jī)發(fā)送和接收軟件通過(guò)以太網(wǎng)通信較CNC系統(tǒng)，另一方面，它作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)行為的主要作用。改進(jìn)后的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
OPC服務(wù)器和客戶端在數(shù)控機(jī)床的PCU運(yùn)行，而PC機(jī)控制軟件在PC機(jī)上軸位置坐標(biāo)的運(yùn)行和切換命令的形成軌跡規(guī)劃模塊封裝成可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊的數(shù)據(jù)格式。他們將被發(fā)送到PC的USB端口，然后轉(zhuǎn)化到CAN數(shù)據(jù)幀。CAN節(jié)點(diǎn)接收并解析CAN數(shù)據(jù)幀驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。
4. 柔性?shī)A具應(yīng)用實(shí)例
框架結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體，如圖4所示，是中性的臉。傳統(tǒng)的工具是很難支持對(duì)方在支持一方的工件，當(dāng)它被切割，和柔性?shī)A具重構(gòu)模具的加工工件的快速。
型薄壁框架結(jié)構(gòu)，柔性?shī)A具平臺(tái)將被重構(gòu)為下圖所示。長(zhǎng)度和工件的寬度約為760×670mm。工件的材料7050-t7351鋁合金預(yù)拉伸板。工件支撐和固定的支撐柱四真空吸盤(pán)。在處理區(qū)分開(kāi)，中間支撐柱的末端執(zhí)行器的后續(xù)支持如下的軌跡球工具增加局部剛度和減小加工變形。
在圖5中，后續(xù)支持球應(yīng)該是在理想狀態(tài)下的工具，但實(shí)際上它是由于的采集控制部分的遲滯現(xiàn)象的工具背后的位置。因?yàn)閷?shí)際的滯后時(shí)間小于，如果進(jìn)給量為600mm／min，后續(xù)支撐點(diǎn)就落后的工具小于10mm。在這種情況下，有限元模擬可以計(jì)算出工件的夾具
工件被壓縮的殼和殼吸附安裝球里面，所以工件夾緊點(diǎn)簡(jiǎn)化為固定約束的有限元模型。的尼龍球的下部是假設(shè)為固定約束。在圖6中，當(dāng)后續(xù)支撐點(diǎn)后面10mm左右的工具，最大變形發(fā)生在刀具的前。在這種情況下，最大的不超過(guò)0.014mm符合要求的加工公差范圍。由于工件的特點(diǎn)，中間部分的剛度較高。沒(méi)有后續(xù)的支持，加工區(qū)域的最大變形量小于0.11mm（圖7），也符合要求。因此，后續(xù)支持在加工區(qū)不重要。
在圖8中，當(dāng)研磨工件邊緣不支持，在加工點(diǎn)處的變形將2.5mm，不滿足加工精度要求。在邊框固定的支撐柱，當(dāng)距離加工點(diǎn)和支撐柱力達(dá)60mm之間，變形是0.32mm，不滿足加工精度要求（圖9）。因此，添加動(dòng)態(tài)支持
由于工件邊緣的剛度，后續(xù)支持而不是單一的固定點(diǎn)支持滿足要求。而假設(shè)加工進(jìn)給速度為600mm／min和后續(xù)的支撐點(diǎn)，將在工具小于10mm，工件在切削點(diǎn)的變形量小于0.03mm，充分滿足為支持和工件系統(tǒng)的改進(jìn)，六階固有頻率的有限元分析如表1和圖12所示的分析。
當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為10000r/min，銑削工具3螺旋圓柱銑刀的銑削力的時(shí)期，為500。工件的變形顯示為圖13.
工件的最大變形量為遠(yuǎn)離加工區(qū)，0.28mm。加工點(diǎn)附近的最大變形量小于0.03mm，滿足加工要求。銑削力頻率對(duì)工件變形的影響如圖14所示。在低頻區(qū)，工件變形與銑削力的頻率增加。當(dāng)頻率330hz，變形達(dá)到最大值和工件產(chǎn)生共鳴與支持系統(tǒng)。當(dāng)頻率為400Hz，變形達(dá)到最小值。然后在640hz頻率達(dá)到最大值后減小。因此，當(dāng)選擇銑削速度，避免工件的固有頻率和支持系統(tǒng)，防止共振。
5. 結(jié)論
柔性?shī)A具模塊具有高彈性的特點(diǎn)，高度的靈活性和可擴(kuò)展性強(qiáng)，符合要求，在加工特殊工件。操作簡(jiǎn)單方便，大大提高了工作效率。但它只能用于組合以西門(mén)子840D數(shù)控系統(tǒng)。它未能實(shí)現(xiàn)跨操作系統(tǒng)平臺(tái)，這是未來(lái)研究的重點(diǎn)。
的設(shè)計(jì)思想，模塊化柔性?shī)A具控制系統(tǒng)及系統(tǒng)重構(gòu)提供參考現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)。目前，一些柔性支承柱模塊集成了位移傳感器和力傳感器，反饋回來(lái)的變形和力過(guò)程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的變形控制?？刂品桨傅募嫒菪缘臄U(kuò)張也是未來(lái)研究的重點(diǎn)。
指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ)
外文翻譯成績(jī)：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
注：1. 指導(dǎo)教師對(duì)譯文進(jìn)行評(píng)閱時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：①翻譯的外文文獻(xiàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主題是否高度相關(guān)，并作為外文參考文獻(xiàn)列入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的參考文獻(xiàn)；②翻譯的外文文獻(xiàn)字?jǐn)?shù)是否達(dá)到規(guī)定數(shù)量（3 000字以上）；③譯文語(yǔ)言是否準(zhǔn)確、通順、具有參考價(jià)值。
2. 外文原文應(yīng)以附件的方式置于譯文之后。
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