可重构数控机械雕刻实体研究-开题报告

XX 工 学 院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名： 学 号： 专 业：机械设计制造及其自动化设计(论文)题目：可重构数控机械雕刻实体研究指 导 教 师: 20xx年3月2日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文 献 综 述1 可重构性的提出新一代的设计技术必须同时解决复杂性和动态性问题。可重构性的概念是在上个世纪90年代被逐渐提出来。1998年，美国国家研究委员会（NRC）在2020年制造挑战的设想的报告中肯定了可重构性以及可重构制造系统（Reconfigurable Manufacturing System , RMS）的重要性,并且明确的讲可重构技术的研究列入21世纪的6大挑战与10大关键技术中，而且名列十大关键技术之首。可见，可重构性与可重构设计研究的必要性和迫切性。2 可重构性的定义1997年美国Iowa州立大学的Lee把可重构性定义为以低的成本和短的周期重组制造系统的能力。Michigan大学的Koren在1997年和1999年两次重新定义与修改可重构制造系统的定义。他们的共同点是把可重构性理解为制造系统规划、设计与使用范畴的概念。研究与工业实践证明，可重构性不仅涉及制造系统的硬软件系统，也涉及产品与其他工程系统，甚至软件工程系统和组织或企业系统的重构（重组），是一个广泛、极有实用价值的概念。基于相似性可以把可重构性定义为：一种可以按规划和涉及规定的变化，利用子系统、模块或组元物理组态的变换、重排、变形、更替、裁剪、嵌套和革新等手段对产品或系统进行重新组态（reconfiguration），以便快速更替与系统功能、迅速改变系统输出和提高对市场需求与环境变化响应速度的能力。3 市场对制造业可重构系统产品的新需求 3.1市场对制造业可重构系统产品需求呈现的特点面对市场的千变万化，如何使制造系统快速而经济地响应市场需求的变化是对当今制造业的一个巨大的挑战。传统的机械自动化生产线具有批量生产的效益，但面对市场毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告的变化不能快速响应；而柔性制造系统（FMS）虽能缩短产品的试制和生产周期，但投资巨大，回收周期长。对此，新近提出的可重构制造系统是适应这一需求的一条有效途径。不同时期各类制造系统特点见表1，可以看到制造系统的发展是跟社会需求紧密相关的，日趋激烈的市场竞争使得市场的需求成为制造企业发展的动力与指针。为了解制造业的可重构系统，先考察一下当今市场对制造业产品需求的特点。表1 制造系统的发展特征特征制造模式类型机械化机器自动流水线柔性制造系统可重构制造基本制造特性产品生产特征多品种单件小批量生产单一品种大批量多品种小批量多品种变批量制造柔性很强无或极弱中等按客户需求过程可变性大小或极小中等大投资规模较小大或较大中等或较大较大投资/回报率低/较高较高/较高最高/低中等或低/高系统特征系统重构能力低不具有不具有软硬件均可机床结构固定式通用固定式专用固定式通用可重构机床技术升级可能性较小较小较小，可革新软件可随时革新软、硬件模块需求特征产品需求特点多品种，小批量，可接受价格标准化产品，大量需求，廉价产品去修多样化，小批量，价格适中产品客户化定制，变批量，价格适中在制造业发展初期，消费者只能被动低接受制造商提供的产品。随着科学技术的发展，市场的供求关系已经发生的很大的改变。二十一世纪的制造业面对的市场和社会经济环境已发生了根本的变化。市场需求快速变化并且难以预测，市场竞争要求企业响应及时准确。3.2现有制造系统存在的缺陷 为了适应现代制造业的竞争环境，即为了满足现代制造企业的竞争目标和竞争要素 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告的要求，人们提出了许多新的先进制造系统，如并行工程（Concurrent Engineering）、虚拟制造（Virtual Manufacturing）、敏捷制造（Agile Manufacturing）、智能制造（Intelligence Manufacturing）等，目前广泛应用制造模式有自动化流水线和柔性制造模式。这些模式仅仅在一定程度和一定范围内满足人们对制造系统柔性的要求。可重构制造系统是指能够通过对制造系统结构及其组成单元进行快速重组或更新，及时调整制造系统的功能和生产能力，以迅速响应市场的变化及其他需求的一种制造系统。其核心技术是系统的可重构性。由于系统的这种可重构性，大大提高了系统地功能柔性和灵捷性。利用系统的可重构性，可以不断地调整系统的制造过程、制造功能及制造能力，及时、高效地响应市场的变化。因此，可重构性是制造系统具有可持续变化、快速响应能力所必不可少的重要性，研究、开发和应用制造系统及其单元的可重构性是未来制造的关键技术。4 可重构机床已成为未来数控机床的发展趋势当前，数控机床为了满足更多不同零件的加工工艺要求，正在不断增加数控机床的功能，但在实际批量生产中，通用数控机床的功能利用率相当低。德国一位教授曾对22个国家370家批量生产的机械制造企业进行了调查，发现有近80%的加工中心只利用了20%的功能。显然一味采用复合加工功能的办法来提高机床设备生产柔性和生产效率并 不一定经济合理，因此人们又提出了可重构机床的概念。 可重构机床的核心是使用过程中的可重构性，也就是用户可以根据所生产产品的变化对机床的结构、布局、加工功能进行改变，而且每次重构都要力求做到基本上无多余功能。机床重构需要通过改变某些功能部件才能实现，因此要求可重构机床一定是模块化机床，而且应当是以用户为中心的模块化机床，即组成机床的软、硬件模块必须遵守国家或行业标准，特别是各模块之间要具有标准化的接口，与制造系统的借口也应该是标准化的。可重构机床目前仍处于研究阶段，但肯定有发展潜力，现在就应给予足够的关注。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告参 考 文 献1 潘再生，找海军.可重构数控设计与实现J.控制与检测，2006，（6）：37-39. 2 李伟光，俞烽，朱金华，赵博，周建辉.21世纪开放式可重构数控系统的发展J.机械工程师，2003，（12）：2-6.3 唐晓强，尹文生，孟明辰，吴志军.可重构并联实验装置设计及实践教学初探J.实验室研究与探索，2005，24（12）：11-13.4 李铬，梁睦，何卓左.可重构机床模块化设计研讨J.化工之友，2006，（6）：5-7.5 王宝沛，翟鹏，王丽霞，宋文平.多功能可重构数控机床研发与开发J.制造技术与机床，2010，（3）：83-86.6 邵仁魏.机械系统可重构设计技术研究J.中国新技术新产品，2010，（13）：151-152.7 罗振壁，于学军，刘阶萍，唐华，周本华，朱立强.可重构性和可重构设计理论N.清华大学学报，2004.8 严灏，殷跃红，俞建峰.可重构装配系统中装配模块的可重构性研究J.工业工程与管理，2005，（2）：10-14.9 赵霞.制造业可重构模式解析J/OL, /view/fb6057671ed9ad51f01df25d.html,2010-12-28/2012-2-22.10 任树棠，车文龙，张伟.可重构制造系统的发展研究J.机电产品开发与创新，2009，22（15）：29-31. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1 本课题要研究或解决的问题本课题基于清华的数控机械套件，搭建灵活的多轴数控系统，结合了现阶段各领域发展的需要，要求设计并实现一套数控激光雕刻机，并在一定的型面上雕刻出设计的作品。知识面涉及到计算机控制、电气传动、伺服驱动和传感器等技术，包括：激光、机械、电气、硬件、软件等几部分。使我更加了解这些领域的发展方向，并能够将所学专业知识应用到工程实际中去，培养我们的动手能力和创新意识。本课题中的制造系统可以充分体现可重构性，需要我们自己解决可重构系统中的结构问题，我们需要利用实验室的设备自行搭建加工平台，自行组合各个自由度，自行设计夹具，并且根据不同的加工零件形状搭建不同的加工平台，各个自由度的不同组合，以充分体现加工系统的可重构性。最终在一定的型面上雕刻出设计的作品。2 拟采用的研究手段我们根据已有的知识，学会查阅文献、分析文献，然后对使用的方法做出评价，在此基础上做出改进，进行我们的实验设计，通过实验验证我们的思想，锻炼我们的能力，同时通过教师有针对性地指导，学会科研的思想、方法等。采用清华的数控套件，根据所要加工的零件表面形状（圆锥台锥面，半圆形表面），通过三维建模构建多轴加工系统，在设计中体现可重构的思想，我们会通过已具有的清华的数控套件构建一些较为简单的平台以实现某个特定的平面的激光雕刻加工，包括X、Y、Z三轴的任意组合。在此基础上可在添加A、B两个方向的转动，以达到五轴联动，雕刻任意形状的实体。我们可以利用三维软件（solid works，UG等）先进行建模，并进行仿真以确保在后续的加工工程中的合理性、正确性。在此设计结构的过程当中会涉及到三维软件的应用，结构的设计，工艺的设计。在其中结构设计最为重要，中并最终完成零件加工。我们在进行产品设计的时候，其最终目的就是要能够设计出符合客户需求并且能够实现特定的功能的产品。整个过程我们将从需求分析出发，逐层进行分析，最终设计出毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告满足市场需求的新产品。在此过程中，我们会采用FPBS的设计思路及原则，