外文翻译--组合机床的合成及其控制设计 中文版

《外文翻译--组合机床的合成及其控制设计 中文版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《外文翻译--组合机床的合成及其控制设计 中文版（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

外文资料名称 : 文资料出处 : 8109 { 附 件 : 指导教师评语： 签名： 年 月 日 (用外文写 ) 组合机床的合成及其控制设计 D. M. 提博瑞 和 S. 库塔 臧倩 译 摘要 : 在本文中，我们讲述了组合机床的设计程序系统和相关的控制系统。该设计的出发点是实现部分操作的自动化。这些操作可分解为一系列的机器必须执行的功能，这些功能再映射到每个有相关的机械控制模块的模板上。机床一旦被组装好，它的控制模块就被连接在一起了，操作顺序控制模块，用户界面控制模块，以及模式转换逻辑控制设计模块。一体化的机械和控制设计以及重组机床将在本文中详细说明。 关键词 : 组合机床、机械设计、模块选择、控制设计。 一．引言 在当今竞争激烈的市场，制造系统必须迅速响应不断变化的客户需求，减少产品的生命周期。传统的传输线是专为大批量的生产，固定的自动化模式设计的，因此，不能轻易适应变化的产品设计。另一方面，传统的数控系统为基于“弹性”的广义制造系统可提供的灵活性，但通常是缓慢和昂贵的，因为他们没有任何特别的优化产品或产品系列。 美国密歇根大学正努力发展加工系统 [ 3 ] [ 4 ]的理论和技术 ，以取代以往每次生成新产品时都要从头建立新系统的做法，使现有的系统可以重组产生新的部分。在本文中，我们描述了如何综合机械和控制设计的战略在机床上的应用，操作快速，轻松。 组合机床是为了满足新产品系列的需要而准 确提供相关功能而设计的，鉴于一系列操作的执行，它还可以配置适当的组装机模块，其中的每个作用模块在程序上配有一个与它相关的控制模块，当这些机械模块组装好以后，控制模块便连接在一起了，机器就可以开始工作，因此，大规模的操作缓慢的专一控制系统的设计将不再需要。第二部分介绍了如何设计机器的一套基本模块以及模块间的准确连接，第三部分介绍了如何控制程序库中的相似组装模块。文章最后提出了今后的工作情况说明。 二．机械设计 密歇根大学正在进行制造系统配置方面的演讲，主要问题是关于系列产品的描述和生产中提取时所需的加工工 序部分的讲解 [ 6 ] 。这些操作根据工件的配合公差，执行顺序和期望的系统周期被分组，其目的就是实现每个操作“组”在一台单独机器 上的生产工作。该操作组在这里能够钻出一系列与 8气缸盖上的凸轮塔配合的孔，如图 1所示。组合机床输入的设计程序是操作组的加工工序，刀位生产过程能够产生相关数据。 组合机床设计过程包括三个主要阶段：明确任务，模块的选择和评价 [11 ] 。经过简短的文献回顾，这三个阶段将在本节中概述。 由于重构在加工系统中是一个比较新的概念，即使有的话，已经出版的有关组合机床设计的文学作品也是很少的。但是，组合机床已在市场上好几年了，一些以往发表的有关组合机器人，组合机床和装配的文章的确与重组机床有一定关系。例如， 14 ] ， [ 15 ] ， [ 16 ] ， [ 17 ]提出过一种机床结构配置的方法，他们把机床结构分解成简单的几何形式，例如：箱，缸等。 18], [1]把这种方法扩展到了加工中心的结构设计中。 人 [ 9 ]把 这种方法应用到了组合机床系统中，形成了一种机床模块的列举法。 12]明确了最适合执行的模块化装配配置的特定任务。 2]找到了一个最佳的配置结构用于处理问题的特定任务，他的步骤是根据组装的关联矩阵，并采用传统算法来解决优化问题。在系统方面， 13]论述了重组制造系统的意义， 10 ]开发了一种用于教育的模块化重组制造系统综合计划。 在我们的运作中，运动图和布局结构（即螺旋理论，图论等）是用来捕获组合机床特点的传统方法。这些数学方案常用于综合布局，功能分解，和绘图程序；具体细节可以在 [ 7 ]找到 。 (a) 缸盖 (b) 缸盖 图 1 2 明确一台组合机床设计的任务，需要分析刀具位置数据，以确定完成所期望的运动所必需的一系列功能。分为三个步骤：首先，用产生的曲线图来抽象的表示运动，然后，把这些图表分解成功能，最后，这些功能再映射到程序库中的机器模块上。 图 2 机床的基本功能是通过工具和工件间的物理运动来描述的。 这些运动功能可由类似变化的模块 [ 8 ]来表示 ，我们期望的机床功能将被编码到模块 T 上，然后根据操作顺序进行必要的加工运动来完成加工任务。例如，第一运动可被分解为： 于定位，而 以得出，任何两个相邻的位置的运动转换可以可以被分解为： 其他的运动描述可以类似表示。 对于各种类型的加工操作，模板常被作为一个起点，用来确定进行加工任务所需要的不同运动功能。例如，模板铣削和钻井作业表明运动功能所必需的主轴旋转，工具进给和工具定位。通过使用此模 板，我们可以把精确的进给和定位信息提供给加工过程，便可以得出确切的必要的运动参数，如工具旋转， Y， Z 轴方向的进给运动，以及 具定位运动如图 4所示 。 在运动分解阶段每一个被确定的运动函数都会被映射在如上所示的曲线图上，不同位置的特定函数可以生成多种解决方案。由于理论上的直线运动是交替出现的，所以他们在图形中的顺序也是交替变化的。在函数的绘制中，螺旋运动（包括纯转动运动）和机床结构的布局是最重要的信息。 图 3 图 4 3 我们可以根据任务明确阶段绘制到图表中的 运行情况在模块库中选择商品模块，模块库中的存储数据包含代表其运动或结构功能的同质变换矩阵，各种运动信息的变化矢量，代表模块刚度的规则矩阵，模块连接的信息，和电源要求（如轴和滑块等活动模块） 。 图 5. 如图 4 所示结构可以被认为是不同模块的选择 . 图 6 配有 表格 ( a ) （ b） 块选择的第一步是比较模块间的相似变换矩阵，进行适 当的选择以满足任务的要求，该产品的所有模块矩阵应等于预期的任务矩阵： T= 次，对于某一特定模块的结构配置我们会有许多可能的选择。图 5显示了不同的滑块，轴和一些结构要素，可以根据图 3进行组装。 一个配有 所示。它能够在一个方向上做直线运动，通过变量μ 1表明次运动在其变换矩阵内。它的数据库记录如表 1所示，不仅存储着其变换矩阵，而且还有制造商 ,模块名称，初始位置，功率大小和运动范围等。一些变量参数可根据模块的最小限量，初始値，最大位移等信息而被扩大。 图 三 . 控制设计 由于机器是根据模块组成原理配置的，因此我们可以控制它的运作。在这项工作中，我们把重点放在逻辑控制的顺序安排和机器模块的协调性上；有些机床具有独立的系统形式 [ 5 ] ，它可以控制着每一个运动构件，这就是我们提及到的机械控制模块。在机械设计方面，我们常把从动件与主动件连接在一起。而在控制设计方面，还必须用“胶水”模块把机器控制模块连接起来。组合机床的总体控制系统结构如图 8 所示：与图 7的两个机器结构类似，但它没有 图所示，机器控制模块处于最低层，直接作用于机械系统。用户界面控制模块是在最高层，与用户按钮和显示屏相连接。控制模块的操作联接可以被界定为某部分加工的高水平的操作联接，如图 2所示。 四 . 结论和未来的工作 从历史上看，机床设计已具有一定的经验基础。在这项研究中，我们介绍了一种基于数学基础上的综合机械和组合机床的相关性能评价以及其相关的控制设计。这项研究工作已被应用到新一代机床配置和模块化设计中去，该系统的设计工序是以加工要求为出发点的。 方法 指出，合成机床可以配有机器模块的程序库以便于数据的收集与存储，自动控制，并准备把它用于任何机械设计。该方法还能够确保将所有的可行运动和一些差异明显的构造进行系统的列举，以减少错失一个良好设计的机会。 我们已经开发了一个基于 械设计加工的自动化程序，目前，我们正准备把控制设计程序并入到现有的框架内。我们也扩大了现有的设备和控制模块库，连续变量控制的独立区域也正在逐渐正规化。