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本科生畢業(yè)設計 (論文)
外 文 翻 譯
原 文 標 題
Design and Application of Flexible Fixture
譯 文 標 題
柔性夾具的設計與應用
作者所在系別
機電工程學院
作者所在專業(yè)
機械設計制造及其自動化
作者所在班級
B13113
作 者 姓 名
郭宏達
作 者 學 號
20134011307
指導教師姓名
丁紅軍
指導教師職稱
講師
完 成 時 間
2017
年
3
月
3
北華航天工業(yè)學院教務處制
— 0 —
譯文標題
柔性夾具的設計與應用
原文標題
Design and Application of Flexible Fixture
作 者
Hui Li;
譯 名
李輝
國 籍
中國
原文出處
中國知網(wǎng)
譯文：
摘要：柔性夾具是因為它能適應工件的形狀和大小的變化，在許多領域的應用，如飛機的整體結構、零部件制造、表面和空氣的零件制造、飛機裝配。由于柔性夾具的使用，大大降低了制造成本，提高生產(chǎn)效率。在本文中，柔性夾緊平臺設計的研究和應用表明，例。通過比較模擬結果，發(fā)現(xiàn)柔性夾具的后續(xù)支持具有較高的精度。
關鍵詞：柔性夾具，多軸控制，
1.簡介
柔性夾具是數(shù)控機床或加工中心用于夾緊工件的不同。柔性夾具分為兩類：一是傳統(tǒng)的柔性夾具，和其他與創(chuàng)新原理和結構的現(xiàn)代柔性夾具。傳統(tǒng)的柔性夾具分為可調(diào)夾具和組合夾具，和現(xiàn)代柔性夾具主要包括：相變材料的夾具，夾具和夾具模塊化程序控制的自適應。因為低的靈活性，傳統(tǒng)的柔性夾具不能滿足高要求的現(xiàn)代制造業(yè)。現(xiàn)代柔性夾具系統(tǒng)以其靈活性高、擴展和重構的特點，精度高，已逐漸成為主流。
例如，美國、西班牙等國家率先采用模塊化程序控制夾具。柔性夾具系統(tǒng)和多了。在1991年，Horst Witte Geratebau在德國開發(fā)了化學模塊系統(tǒng)。在1994至2001，可公司研發(fā)的柔性夾具系統(tǒng)基于POGOunit，提供一個靈活、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制造的龍門機床夾具可重構系統(tǒng)。2004，M. Torres在西班牙開發(fā)了柔性工裝系統(tǒng)稱為老爹便和龍門銑床命名老爹的笑容，這都是在生產(chǎn)中的廣泛應用。
飛機的零件制造工藝復雜、類型。雖然對飛機制造的大尺度結構的廣泛應用，仍然有大量的中小型零件。傳統(tǒng)的模具由于其復雜性和獨特性，已不能應用于中小型結構?？芍貥嬆K化柔性夾具，可以解決這些問題。
本文的主要目的是設計一個由組合夾具單元組成的柔性夾具平臺。
2. 柔性夾具的組成
提高柔性，柔性夾具平臺采用模塊化的設計方法，提供一系列的工具模塊，可根據(jù)加工工件的特點，重構。
圖1顯示的柔性夾具平臺，主要模塊包括：定位模塊、自適應定位模塊，旋轉(zhuǎn)夾緊氣缸模塊、自適應抽油模塊，后續(xù)支持模塊和輔助模塊。定位模塊和自適應定位模塊通過螺栓調(diào)整位置高度實現(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螺栓來適應不同的夾持高度。自適應吸盤或后續(xù)支持模塊安裝在柔性支撐柱吸附或支持工件。
3.柔性夾具控制系統(tǒng)設計
柔性夾具系統(tǒng)的靈活性主要體現(xiàn)在重構和系統(tǒng)適應性強，盡可能地提高工裝控制系統(tǒng)可擴展性。刀具運動控制系統(tǒng)設計的關鍵是盡可能地提高系統(tǒng)的可擴展性、穩(wěn)定性和可靠性的工裝、控制系統(tǒng)。有三種方式實現(xiàn)多軸運動控制。1。伺服運動控制是基于數(shù)控系統(tǒng)；2。伺服運動控制是基于PC機和運動控制卡；3、伺服運動控制是基于PLC的脈沖產(chǎn)生module.cnc伺服系統(tǒng)主要用于數(shù)控機床，具有控制精度高、可實現(xiàn)多軸同步聯(lián)動，以及加速和減速功能F。PC運動控制卡的程序的成本低于它的數(shù)控伺服控制。用戶應插入PC板的運動控制卡為PCI插槽，然后調(diào)用由文特爾提供的庫函數(shù)的運動控制功能。方法應用廣泛，但軸的數(shù)量是有限的，一般不超過8 axes.plc脈沖產(chǎn)生模塊的控制，可以收集更多的點，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。
柔性夾具是因為它能適應工件的形狀和大小的變化，在許多領域的應用，如飛機的整體結構、零部件制造、表面和空氣的零件制造、飛機裝配。由于柔性夾具的使用，大大降低了制造成本，提高生產(chǎn)效率。在本文中，柔性夾緊平臺設計的研究和應用表明，例。通過比較模擬結果，發(fā)現(xiàn)柔性夾具的后續(xù)支持具有較高的精度。
考慮到靈活性和柔性夾具的可擴展性，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多軸運動控制方案。雖然硬件能夠?qū)崿F(xiàn)對位移的擴展，軟件不能添加支持模塊時，該軟件不能適應改造后的系統(tǒng)，需要結束寫。去除支撐模塊后，系統(tǒng)會報警，影響其他模塊的運行。該系統(tǒng)是分布式架構，和控制器的控制點和軸線控制命令。同時，該計劃要求的軸驅(qū)動模塊和I/O模塊支持總線模塊，這無疑會增加系統(tǒng)的成本
該控制方案在某些方面有所改進，總線節(jié)點控制層添加到電機驅(qū)動器使軸回到零或加速和減速?？刂乒?jié)點層接收和解碼的控制命令執(zhí)行相應的操作電腦。PC坐標軸的位置關系而不是控制軸的特定動作協(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放協(xié)議適用于該程序，因為可以openp協(xié)議過于復雜，要在程序中使用。根據(jù)本系統(tǒng)的特點，開發(fā)了一系列的協(xié)議實現(xiàn)節(jié)點使總線負載互連達到最低值。由于節(jié)點控制層的增加，降低了PC控制的實時性，使得PC機作為上位機。另一方面，主機發(fā)送和接收軟件通過以太網(wǎng)通信較CNC系統(tǒng)，另一方面，它作為網(wǎng)絡協(xié)調(diào)節(jié)點行為的主要作用。改進后的控制系統(tǒng)的結構如圖3所示。
OPC服務器和客戶端在數(shù)控機床的PCU運行，而PC機控制軟件在PC機上軸位置坐標的運行和切換命令的形成軌跡規(guī)劃模塊封裝成可以通過驅(qū)動模塊的數(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)點接收并解析CAN數(shù)據(jù)幀驅(qū)動模塊來實現(xiàn)相應的功能。
4. 柔性夾具應用實例
框架結構作為一個整體，如圖4所示，是中性的臉。傳統(tǒng)的工具是很難支持對方在支持一方的工件，當它被切割，和柔性夾具重構模具的加工工件的快速。
型薄壁框架結構，柔性夾具平臺將被重構為下圖所示。長度和工件的寬度約為760×670mm。工件的材料7050-t7351鋁合金預拉伸板。工件支撐和固定的支撐柱四真空吸盤。在處理區(qū)分開，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)支持球應該是在理想狀態(tài)下的工具，但實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。因為實際的滯后時間小于，如果進給量為600mm／min，后續(xù)支撐點就落后的工具小于10mm。在這種情況下，有限元模擬可以計算出工件的夾具
工件被壓縮的殼和殼吸附安裝球里面，所以工件夾緊點簡化為固定約束的有限元模型。的尼龍球的下部是假設為固定約束。在圖6中，當后續(xù)支撐點后面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0.014mm符合要求的加工公差范圍。由于工件的特點，中間部分的剛度較高。沒有后續(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，當研磨工件邊緣不支持，在加工點處的變形將2.5mm，不滿足加工精度要求。在邊框固定的支撐柱，當距離加工點和支撐柱力達60mm之間，變形是0.32mm，不滿足加工精度要求（圖9）。因此，添加動態(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支持滿足要求。而假設加工進給速度為600mm／min和后續(xù)的支撐點，將在工具小于10mm，工件在切削點的變形量小于0.03mm，充分滿足為支持和工件系統(tǒng)的改進，六階固有頻率的有限元分析如表1和圖12所示的分析。
當主軸轉(zhuǎn)速為10000r/min，銑削工具3螺旋圓柱銑刀的銑削力的時期，為500。工件的變形顯示為圖13.
工件的最大變形量為遠離加工區(qū)，0.28mm。加工點附近的最大變形量小于0.03mm，滿足加工要求。銑削力頻率對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。當頻率330hz，變形達到最大值和工件產(chǎn)生共鳴與支持系統(tǒng)。當頻率為400Hz，變形達到最小值。然后在640hz頻率達到最大值后減小。因此，當選擇銑削速度，避免工件的固有頻率和支持系統(tǒng)，防止共振。
5. 結論
柔性夾具模塊具有高彈性的特點，高度的靈活性和可擴展性強，符合要求，在加工特殊工件。操作簡單方便，大大提高了工作效率。但它只能用于組合以西門子840D數(shù)控系統(tǒng)。它未能實現(xiàn)跨操作系統(tǒng)平臺，這是未來研究的重點。
的設計思想，模塊化柔性夾具控制系統(tǒng)及系統(tǒng)重構提供參考現(xiàn)代夾具設計。目前，一些柔性支承柱模塊集成了位移傳感器和力傳感器，反饋回來的變形和力過程控制器來實現(xiàn)加工過程中的變形控制?？刂品桨傅募嫒菪缘臄U張也是未來研究的重點。
指 導 教 師 評 語
外文翻譯成績：
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注：1. 指導教師對譯文進行評閱時應注意以下幾個方面：①翻譯的外文文獻與畢業(yè)設計（論文）的主題是否高度相關，并作為外文參考文獻列入畢業(yè)設計（論文）的參考文獻；②翻譯的外文文獻字數(shù)是否達到規(guī)定數(shù)量（3 000字以上）；③譯文語言是否準確、通順、具有參考價值。
2. 外文原文應以附件的方式置于譯文之后。
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