关 键 词：

jp6 建筑 垃圾 破碎 设计 说明书 仿单 cad

资源描述：

【温馨提示】 购买原稿文件请充值后自助下载。

以下预览截图到的都有源文件,图纸是CAD，文档是WORD，下载后即可获得，所见即所得。

预览截图请勿抄袭，原稿文件完整清晰，无水印，可编辑。

有疑问可以咨询QQ：12401814

 

内容简介：

黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第1页可重构机器的设计原则摘要可重构机器是围绕一些特殊产品零部件和机器结构可以快速变化而设计的新机类。它的机器结构可以根据生产需求的变化而发生变化。这种可重构机器的功能的变化和它的可扩展性，与产量或操作速度的变化有关。可重构机器是机器的新类，它填补了高度的灵活性、完全灵活机器高成本和低的灵活性、完全专用机低成本之间的空白。它是一个由可重构制造系统衍生出来，主要用于大批量生产线机器的设计方法，可重构机器的设计原则也遵循了类似的理念。本文介绍了可重构机器的设计原则，这可能被应用在不同领域的制造业。在这些设计原则的基础上，三种类型的可重构机床被设计并用于各类生产经营，如加工，检验和装配。本文将展示在几个大型机器的原型设计和测试实验中，是如何利用这些设计原则的。关键词机械设计；可重构机器RM；可重构制造系统RMS；可重构机床RMT；可重构检查机RIM；可重构装配机RAM1简介在中等和高容量配件的生产制造行业中，有两个主要传统的方法是专门制造系统（DMS）1，2和柔性制造系统（FMS）35。DMS是在部分产品要求产量高，能持续生产，而且这部分产品不会改变时使用。FMS是在所需的数量相对较低，这部分产品在设计中的有许多可预见的修改，或多个类型的产品在一个生产线上生产时使用。定制生产的一个创新方法，被称为可重构制造系统（RMS）6。对于一部分产品的零部件来说，这种新方法的主要优点是系统的定制灵活性比FMS投资成本低。RMS的心脏7具有一组核心特征模块化，可扩展性，可积性，可兑换性，定制和诊断能力。在生产线上，一个典型的RMS包括传统的灵活机和被称为可重构机器（RM）的新型机器。通常，一般DMS是围绕一个大规模生产的特定产品所使用而设计的专用机。它的设计具有高可靠性、可重复性和高生产率，因此是相对简单，成本较低。而使用FMS设计的机器，可以以灵活的方式执行大多数操作。这些灵活的机器是用计算机控制（CNC），通过改变自己的计算机程序，可以完成许多不同的操作。由于大规模生产线黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第2页的要求机器具有高可靠性，可重复性和高生产率，所以为大批量生产而设计的灵活机器都比较昂贵。相比之下，RM是可以设计定制灵活性，而这部分灵活性也正是这部分特殊产品零部件所需要的7。RM可以执行为特殊零部件预先设计的一套具有高可靠性，可重复性和高生产力的操作。所以由RM设计定制的灵活性，可以降低投资成本。另一方面，RM对产品的变化响应速度快，这都代表经济效益。RMS和它的六个核心特征的创新理念，最初是为大规模生产线而提出的。因为设计RM要求RMS理论体系不断完善，所以新的设计原则的也不断发展。这些机器上使用RMS，从而延长RMS概念，即从系统水平到机器水平。在文学上，几个机械设计的一般原则已经被提出和讨论。例如，DOUBBEL提出了具体化设计的原则，如原则划分为任务，动力源和能量传输，以及安全性和可靠性等原则8。NORTON定义工程设计原则为“提供各种方法技巧的程序和典型机器的科学设计原则，这些程序或系统要足够的详细，保证它能被了解”，而且还介绍了设计过程的各个阶段9。SUH对工程使用的数学工具的设计进行深入的讨论，并举出机器设计的例子10。他提出了有关的功能要求矢量FR、设计参数DP和载体使用的矩阵A的设计方程。他使用这种方法去研究冗余设计和理想设计等不同的情况。其他研究人员的研究则主要集在用于制造业的机器的设计原则。ALTINTAS提出设计数控机床的基本原则11。它包括驱动电机选择标准，物理结构的配置和伺服控制的建模。KOREN详细介绍了数控机床的设计原则12。13对加工系统的设计原则，以及一个可升级的多主轴RM的设计原则进行了讨论。在14中，研究了RM设计理念，对“模块化可重构机器”的目标进行研究与探讨。正如机械的模块化设计的主要特点，主要集中在分解，标准化和互换性。根据15，RMS的设计是基于建筑套件的原则，使其能够通过增加或去除机器系统去适应新的生产要求。一个设计可重构机床（RMT）的的综合方法16，17，通过输入的功能要求和流程计划，可以生成满足给定的要求规格的RMT。在18中，对具有RMS的机床的可扩展性进行深入研究和讨论。目前的研究重点是提高区域管理队的动态设计能力19和对RMT的伺服轴建模的模块化方法20。RMT的伺服轴的设计和控制，可用于派生的机床模型。当生产高容量的部分时，需要一个用于测量几何尺寸公差以及表面质量的检测设备，但它应该具有响应快和成本低的特点。通常情况下，高精度和高重复性设计专用量具是昂贵的，而且这些量具只能针对单一的产品21。因此，制造商更倾向于使用柔性三坐标测量机（CMM），可以测量许多不黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第3页同的零件22。通过一般的设计原则，SUH10提出了一个有趣的的方法，可以应用机械零件的检验选择测量系统23。利用这种方法，作者可以通过选择合适灵活性的CMM系统去完成自己的任务。本文的目的是介绍和解释RM的设计原则。遵循这些设计原则的前提下，提出的RMS理论的概念和发展6，7，并介绍一套完整实用的设计原则。这些设计原则的基础上，设计了几个RM。本文列举了机器的设计加工，检验和装配业务的三个例子。我们解释什么样设计原则能体现在每一台实际设计的机器上。金属切削，测量和装配代表不同的制造业务，然而，类似的设计原则已被用于设计这些操作的RM。两个全规模的RM原型建造（第3和第4条）。这些客户经理进行了实验测试，以评估他们的可重构特性以及其功能的表现。本文简要介绍了一些这些研究结果，希望读者能对我们的这些研究成果加以完善。第2节介绍并解释了RM的设计原则。第3，第4和第5分别描述了每个在第2节中所讨论设计原则的基础上设计的RM。首先是机器的简要说明，然后，在设计阶段的设计原则以及研究，并为每一台机器的应用进行了讨论。第6节总结本文，并提出结论性意见。2设计原则RM是一个专门用来处理一些特殊产品零部件的变型机。一个RM好的设计是使得它精通操作的变化，并简化了转换过程。RM的设计原则遵循了可重构制造系统的理念。RM的设计主要应用于大规模生产。而且RM是为允许定制灵活性、经济效益生产和检查这些零部件而设计的。如果一台机器的设计遵循必要的原则和几个主要原则如下文所述，它将被列为一个RM。必要的原则1、可重构机床是为特定产品零部件而设计的。主要原则可重构机床可以定制灵活性。3、可重构机床可以方便和快速的变换其结构。4、可重构机床具有可扩展性允许增加或删除元素，提高生产力或运作效率。黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第4页5、可重构机床的可以在生产线的几个地点使用相同的基本结构通过重新配置的机器结构来执行不同的任务。6、可重构机器的设计应采用模块化概念，即使用常见的“积木”和通用接口。阐明备注1、第一个原则是一台机器定义为一个RM必要的条件。其他五个原则是关键原则，他们指定的是RM的本质。2、在原则1中产品零部件是一组具有类似特征的零件。一个特点是区分性质，例如材料，几何尺寸，形状或颜色。但相似性根据性质难以衡量。两部分可能有一组属性类似，但换一种思维，它们就存在其他不同点。当一些机械零件经过检查，合格品的几何形状是相同的。不同发动机的缸盖可能会被认为是同一类零部件。同样，几种类型的发动机缸体的也可能是同一类零部件。然而，发动机缸盖和缸体都相同的发动机可能不属于同一类零部件。在24中可能找到零部件的严格的定义和讨论。一类零部件在我们的上下文中的定义是广泛的，让每一个制造企业定义其自己的零部件，并设计一个根据其具体零部件所需要的RM。3、原则2中所提到的定制灵活性，这意味着一台机器仅拥有有限数量的灵活性，这些灵活性是设计说明书根据其功能所要求的。一般的灵活性是指一个单一的灵活机可以处理很多种类的产品，如在计算机数控（CNC）机床和通用坐标测量机（CMM）。4、第三个原则是“容易和快速变换”，要求其结构可以容易并快速的改变，可以快速增加或移除元素和快速设置时间。设计者应事先设计机器的快速重构方法。他或她应该决定如何快速找到紧固件和连接器，如何为不同的机器上设计几个可选择的位置，以及如何在自动化的控制过程中，不但速度在提高，而且保持它的精确性。5、原则5是指一个RM的基本结构设计的要求，即为了放置在沿生产线的不同位置可以允许其结构配置进行变换。各个配置的RM将在每个位置执行该位置的特定任务。换言之，原本相同的RM可能包括不同的结构，如主轴，传感器或夹持器以及不同的软件配置（硬件）。6、模块化设计是一个广泛的原则，一般好的机器设计惯例都用了这种做法。在我们的情况下，模块化应该让机器具有高效的可重构性。标准的电气，机械，控制和软件接口应该可以快速整合共同的元素，或事先设计或选择的“基石”。黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第5页3可重构机床（RMT）ERC/RMS的研究人员提出机床的创新概念25和发展研究RMT的几个概念。其中两个已经建成，他们目前已经用于研究26，27。在本文中，我们将只集中在一台机器上，即“弓型RMT”27。31弓型RMT的简要说明图1弓型RMT弓型RMT的，如图1A所示，围绕一个产品零部件的倾斜的表面，例如在一些汽车发动机的缸体或缸盖。它为倾斜面的铣削和钻孔的大规模生产线而设计。黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第6页机床可沿三个方向控制其自由度，沿主轴、沿纺锤轴和沿表轴。有一个额外的被动运动的主轴，根据在不同的倾斜面的加工角度，将主轴的角度位置可以分为五个预先设计的位置重新配置。因此，弓型RMT的是一种非正交的机器，每个机器的配置可能有不同的特点。根据这样一种方式，该机器可以设计成垂直于倾斜表面，然后再进行钻和磨。32RM的设计原则，在弓型RMT的应用原则1弓型RMT可以完成V6和V8汽车气缸头等带有倾斜面零件的加工，如图2所示。这些部件的制造过程中需要钻孔，攻丝或铣倾斜面。目前，典型的专用生产线，是专为一个特定零件的大规模生产。专用生产线上运行的机器，即是建立在一个特定的角度，执行的的单一操作，如铣或钻。弓型RMT的引进将改变专门的生产线为可重构生产线，这个生产线将完成不同的倾斜角度零部件的生产，而且无需更换机器。图2RMT部分厂家的2个汽车汽缸头V8（左）和V6（右）原则2弓型RMT的建成只是定制的灵活性。它的倾向角度可能从15度开始，一次增加15度，直到最大45度，如图1B所示。原则3弓型RMT的主轴从一个角度到另一个角度快速、便捷的变换，是通过机械化手段来控制，以保证其固定在准确的位置。当电机带动来主轴转动到所需的位置时，主轴定位块由螺栓附加到拱板，使其停止时更好的结构刚度和精度。原则5在生产线一个位置，弓型RMT能够在磨一个倾斜的表面，并在另一个位置，它可以对该平面进行铣，钻孔或攻丝。33弓型RMT的设计研究和验证RMT的设计阶段，我们主要关注的是将主轴从水平位置移动到45度的位置时，对机床的动态稳定性和性能有什么样的影响。机器制造好之后，RMT的动态特性要经过锤击试验和切削试验的验证18。这些实验结果经过分析后表明，机床的频率响应函数（法国法郎）的主频来自刀架总成，在600赫兹以上，无论主轴角位置。图3A显示在0黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第7页和45度切割时机床的稳定性曲线。点“A”代表稳定条件下的切削，点“B”不稳定的状况。我们用点“A”和“B”表示参数，已经进行了切割实验。图3B显示，切削进给方向为水平方向时，稳定的加工过程中力量的快速傅立叶变换（FFT）。图3C显示FFT在水平方向切削进给时不稳定的情况下的力量。不稳定的切削过程中，约在650HZ时我们得到了一个清晰的信号，这个频率正对应着刀架的频率。在45度的倾角，重复类似切削实验结果表明有类似的特征。有趣的是，这些结果表明在机械结构进行重新配置，不影响弓型RMT的稳定性。图3RMT动态特征除了在水平位置，弓型RMT是作为一个非正交机床的设计的。在设计阶段，设计理念和与此相关的控制问题进行深入研究28。有人提出一个新型的交叉耦合控制器。通过对控制系统的稳定性进行了研究，再模拟不同类型的控制器进行比较。弓型RMT的是专为快速和便捷的变换而设计的。移动主轴从15的倾斜角度到45度，黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第8页是对它能否固定在一个精确的位置进行了测试。在实验室中，它只需不到5分钟就完成的重新配置过程。弓型RMT在生产线的一个位置，可以在45度的倾斜表面上钻孔；而在另一个位置，另一台类似的弓型RMT的只是以不同的配置，就能够铣一个15度的倾斜面。在设计阶段，有计划引入模块化的特点，通过使用标准接口，以便弓型RMT能够更容易变换主轴的位置。我们在这方面的努力没有成功，因为它需要和主轴供应商密切合作。在15中，机床主轴的接口模块化设计是一个突出的例子，其中的主轴有标准接口电源，媒体，数据，对齐方式和工具的变化，这些都利用了“多耦合”的概念和模块化原则。4重构检查机（RIM）41简述可重构检验机（RIM）是为一些缸盖类零部件加工时，可以快速检查其性能而设计的。RIM最初开发时是用于测量几何特征，如发动机缸盖的顶面、结合面的平面度，平行度和轮廓度2931。根据不同的配置，不仅可以对几何特征进行检查，RIM也可以对缸盖表面的毛孔和其他表面纹理缺陷进行检查。RIM使用了商业激光传感器和高清晰度的线扫描相机，并结合计算机视觉技术和其他市场销售的非接触式传感器的非接触式测量方法。RIM的原型如图4A。在伺服驱动单轴运动阶段，通过配备了1微米的高精度线性规模的传感器沿直线轴视察的部分动作。按照议案阶段所需的采样密度和检验周期，以及探头采样频率进行检查。议案阶段沿轴向线性位置的每个测量点，检测速度变化对零件表面的精确度影响的映射记录。RIM一般在工业环境中使用。它位于相邻的加工生产线，包括部分转让的加工生产线，总周期时间一般被认为是大约40秒。无线电频率（RF）技术在实验室用于读取位于零件的夹具上射频标签并加以进行评估，以确定特定的零件编号。在完成测量和功能评价后，将评价结果存储在射频标签和RIM的数据库。博克图的RIM系统结构如图5。黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第9页图4可重构检查机黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第10页图5RIM系统结构42RM的设计原则，在RIM的应用原则1，RIM是围绕一个发动机缸盖，在大规模生产的需要进行检查的部分零部件。属于这部分零部件的典型零件如图6。不同类型的发动机，它们的缸盖由不同的公司生产。然而，他们都有共同的特点，如平面的精密加工和一系列棱柱形状的螺纹孔。原则2，RIM只有定制的灵活性。机器是能够测量各种规格的气缸头的各种功能，但是它的设计不是用来衡量其中的一部分的所有功能，或来衡量是不相同的零部件的功能。图6部分厂家的发动机气缸头原则3，RIM可以快速和方便的变换其结构，在需要时，可以通过添加传感器或者通过改变现有传感器的位置，来达到同一零件的不同部位或不同的功能的检查的要求。原则4，RIM被设计成具有可扩展性的，即允许不同的探头安装在不同的地点。可扩展性可以高效测量不同的功能。原则5，RIM是能够在沿生产线的一个位置测量的表面平整度；在另一沿线的位置，黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第11页测量两个功能之间的中心距离，如图7。图7RIM的综合生产线43RIM设计的研究和验证在本节中，我们展示了RM的设计原则及其对RIM设计的影响。此外，RIM作为一种非接触式检验机进行了实验验证。可重构检查机设计中心正如我刚才解释的发动机汽缸头的零部件。为了检测每个缸头，设计和使用了不同的装置。为了获取每一个缸头的所有性能，激光传感器的位置，以及视觉系统的位置都被重新配置。RIM可以测量立体几何的功能如两个表面之间的平行度，表面之间的边缘距离和相关的三维特征之间的距离和表面平整度。然而，RIM的设计不能测量零件的圆柱度，因为气缸盖不检查圆柱度。我们已经用实验的方法测试了RIM的测量的质量。表1列出RIM的重复性实验测量参考的一部分测试结果。测量结果表明RIM的可重复性好。表1重复测量的部分参考值检查编号宽度平行平坦结合面平坦覆盖面1118,97519395932118,97518787883118,97528887874118,97518584855118,97511019395平均值118,9751918990重复性行01151110单位是M重复性定义为每行5个测试点所测得最大值和最小值之间的差值。目前，坐标测量机（CMM），是工业的加工零件的检查标准工具。它采用了05至20毫米直径的球做触摸探头。RIM利用CONOPROBE的传感器，它的激光束具有典型的20M的直径。因此，人们可能期待使用这两种类型的传感器与非完美的加工表面时出黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第12页现不同的读数。为了比较RIM和坐标测量机（CMM）的测量结果，“虚拟球”的方法被开发和实施32。它诠释了非接触式激光测量，仿佛他们已通过CMM接触式探针进行测试。33中比较RIM和CMM测量和可重复性的结果。图4B显示了一个典型的的RIM结构的固定装置和可以自由变换的设计。设计包括一系列的螺纹孔，允许快速和容易的搬迁检查所需的各种传感器和配件。为了测量不同类型的缸盖的不同特点，我们已经改变传感器的装置和位置的许多次。当对不同缸盖进行测量师，一个典型的传感器改变其结构和位置所需的时间不到一个小时。传感器的校准过程后，RIM的重新配置过程34在实验室中成功地完成。图8机器表面的孔为了证明该系统的可扩展性，RIM的测试用了不同数量的传感器。我们开始用两个黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第13页激光传感器检验面平整度，后来我们增加了四个激光传感器进行测量35。我们也在用机器视觉系统的行扫描相机的基础上，并用4K和8万像素版本。我们可以使用的每个类型的传感器，单独或共同在缸盖表面进行扫描。视觉系统的一个重要的应用是测量表面缺陷，如铸造加工表面的毛孔36。如图8是一个典型的缸盖表面的毛孔。图8A显示了的边缘的一个孔，而图8B有一个“孤立的孔隙”。对于每个孔，我们可以分析其大小和位置与给定的资料的相比较。基于我们的孔隙率检测的研究，一个ERC/RMS工业合作伙伴，目前正在建设一个全面的机器生产线来取代目测的缸盖生产线。5可重构装配机51简述本文中所描述的可重构装配机（RAM）是研究汽车热交换器（散热器）37的组装机。MEHRABI博士和他的研究生进行了RAM的研究和概念设计。热交换器是长方矩阵，包括管和鳍头和侧面，如图9所示。装配过程，开始喂食管和鳍片核心建设者面积的。管是在栈的形式而鳍中包含每个散热片所需数量的托盘提供核心建设者喂。机器，然后把一个一个从各自的来源和过程迭代，直到达到所需数量的鳍和管翅片管。收集管和松散一起举行的鳍被称为“松散矩阵”。这种松散的基质，然后转移到总装区，在那里与方头封顶后，被压缩到正确的尺寸和对齐检查。管被压入提供的插槽，保证他们的对齐是相当重要的。被命名为“核心”从总装地区收到成品。之前的核心可以从装配区中删除，它是使用黄铜框架。一个框架的目的是要执行任务放置到装配夹具头和方支持。重构新框架设计，导致在最后的装配时间大幅减少。在图10提出的概念设计的核心。现有的组装机在各种产品之间几何特征的相似之处。在管与鳍片间组装数量大的热交换器需要一个更大的宽度在45到60秒之内。RAM的设计目标是减少装配时间到30秒，并允许利用可重构的设计原则属于相同的零件种类组装各类热交换器。黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第14页图9热交换机图10核心建设者52RM的设计原则，在RAM中的应用原则1设计了不同尺寸和不同数量的RAM。这是一个组装机，供汽车散热器生产厂家使用。许多不同类型的散热器，可以通过内存组装，鉴定和分类三个组定义“零件种类”37。本主题将在下一节中进一步解释。原则2本机是专为灵活性定制的，因为它只能执行一些有关这些热交换器的组装任务。黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第15页原则3RAM是专组装不同尺寸的热交换器。如更换、回升和夹紧夹具，让不同类型和尺寸的产品组装。第6原则是RAM设计允许不同部位使用不同模块集成装机。热交换器的大小不同，拾取设备和模块化设计元素也不同。53RAM设计的研究和验证以客户需要为出发点，RAM团队已经研究出了典型的核心技术。该小组负责研究这一核心技术的功能，试图了解它的局限性，并加以改进。这项研究得出的结论是由于转换时间的升高和周期的限制，因此，目标就是尽量减少转换时间，从而减少系统闲置