图纸共13张，如下所示
A0-夹具体.dwg
A0-机床尺寸联系图.dwg
A0-装配图.dwg
A1-加工示意图.dwg
A2-工序图.dwg
A3-固定板.dwg
A3-套筒.dwg
A3-构形压板.dwg
A3-钻模.dwg
A4-挡块 .dwg
A4-支承钉.dwg
A4-支撑板.dwg
A4-生产率计算卡.dwg

目录
1 前言 1
1.1 课题内容 1
1.2 课题背景 1
1.3 课题要求 1
1.4 组合机床国内外发展概述 1
1.5 本课题主要解决的问题和总体设计思路 3
2 组合机床总体设计 4
2.1 总体方案论证 4
2.2 工艺方案的确定 4
2.2.1 影响工艺方案的主要因素 4
2.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析 4
2.2.3 工艺路线的确定 4
2.2.4 机床配置型式的选择 4
2.2.5 定位基面及夹压点的选择 5
2.3 组合机床总体设计—“三图一卡” 5
2.3.1 被加工零件工序图 5
2.3.2 加工示意图 6
2.3.3 机床联系尺寸总图 9
2.3.4 机床生产率计算卡 10
3 组合机床的夹具设计 12
3.1 夹具设计应注意的问题 12
3.2 工件定位方案确定 12
3.2.1零件的工艺性分析 12
3.2.2 定位方案的论证 12
3.3定位元件的设计 13
3.3.1对定位元件的基本要求 13
3.3.2定位元件的选择与设计 13
3.4 工件加工精度的分析 14
3.4.1 加工误差的来源 14
3.4.2 各项加工误差的计算 14
3.5保证加工误差 15
3.6夹紧方案的确定 15
3.6.1夹紧方案的选择 15
3.6.2夹紧方案的设计 16
3.6.3切削力和夹紧力的计算 17
3.7液压缸的选择 18
3.8导向方案的确定 19
3.9夹具体的设计 19
3.10家具总图上尺寸，公差及技术要求的标准 20
4结论 21
参考文献 22
致谢 23
附录 24

连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计
摘要：本课题来自恒力集团，为了高速、高效的完成连杆体螺栓孔钻削加工及保证相应的加工尺寸精度，本课题设计一种专用于连杆体螺栓孔钻削加工的组合机床。
该机床设计的重点分总体设计和零部件设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。在完成“三图一卡”的基础上，主要完成夹具设计。零部件设计包括钻孔夹具的定位机构、夹紧机构、对刀引导机构的设计。
本组合机床能满足加工要求，保证加工精度，机床运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。操作的简便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。
关键词：组合机床；夹具设计；总体设计

Design of the general and fixture for drilling bolt hole on connecting rod
Abstract: The topic is from Hengli Group. In order to highly, and efficiently complete the drilling bolt hole on connecting rod and ensure the accuracy of the corresponding size of the process, the subject is to design a modular machine tool drilling the bolt hole on connecting rod .
The main task of this topic is the general design and the fixture design. The general design includes confirming the modular tool, selecting the structure plan and completing the technological drawing of the part, which need to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutting display and the efficiency card of manufacture. On the basis of the drawings, complete the fixture design. The parts design includes jig body, clamp body and the knife guide machine .
This modular machine tool can meet the processing requirements, ensure processing precision , make machine run smoothly, operate reliably, structure simply, hand easily, maintenance and adjust easily. Simple Operation reduce the labor ’s intensity and enhances the labor ’s productivity.
Key words: Modular machine tool; Fixture design; General design

一、设计内容
设计一台加工柴油机连杆体螺栓孔的钻削专机，具体进行总体设计和夹具设计。
主要内容有：
1．总体设计
1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。
2）三图一卡设计，包括：
(a) 被加工零件工序图，(b) 加工示意图，(c) 机床联系尺寸总图，
(d) 生产率计算卡。
2．夹具设计
(a) 夹具装配图，(b) 夹具体零件图，(c) 其它零件图，(d) 有关计
算、校核等。

二、设计依据
1．课题来源：江苏恒力集团；
2．产品名称：柴油机；
3．被加工零件：连杆体（附零件图）；
4．工件材料：45钢；
5．加工内容：钻连杆体螺栓孔2×φ11.8，表面粗糙度均为Ra12.5；
6. 生产纲领：年产量8万件，单班制；
7. 批量：本机床设计、制造一台；
8. 连杆体的平面均已加工，都达到工序精度要求。

三、设计要求
1．机床应能满足加工要求，保证加工精度；
2．机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；
3．机床尽量选用通用件，以便降低制造成本；
4．夹具设计要求定位合理，夹紧可靠，结构简单，操作简便；
5．设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图；过
程要求：装配图需提供手工草图；
6．毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字；
7．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
8．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
9．撰写开题报告。

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求

1、设计成果要求：
1）毕业设计说明书 1 份
2）被加工零件工序图 1 张
3）加工示意图 1 张
4）机床联系尺寸总图 1 张
5）生产率计算卡 1 张
6）夹具装配图 1 张
7）夹具体零件图 1 张
8）其它零件图不少于7张
2、外文资料翻译（英译中）要求
1）外文翻译材料中文字不少于3000字；
2）内容必须与毕业设计课题相关；
3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。

连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计

内容简介：: 外文资料名称：外文资料出处： F 附件：指导教师评语：签名：年月日工业机器人章跃著谭艳译摘要：在不同的时期，关于机器人的定义也有所不同。在全世界虽然定义不同，但是他们的装置却大相径庭。在制造工厂中使用的许多单用途机器可能看起来像机器人。这些机器人功能单一，不能通过重新编程的方式去完成不同的工作。这种单用途的机器不能满足被人们日益广泛接受的关于工业机器人的定义。这个定义是由美国机器人协会提出的。关键字：机器人；微处理器；统机器人是一个可以改变程序的多功能操作器，被设计用来按照预先编制的、能够完成多种作业的运动程序运送材料、零件、工具或者专用设备。注意在这个定义中包含有“可以改变程序”和“多功能”这两词。正式这两个词将真正的机器人与现代制造工厂中使用的单一用途的机器区分开来。“可以改变程序”这个术语意味着两件事：机器人根据编写的程序工作，以及可以通过重新编写程序来适应不同种类的制造工作的需要。 “多功能”这个词意味着机器人能通过编程和使用不同的末端执行机构，来完成不同的制造工作。围绕着这两个关键特征所撰写的定义正在变成制造业的专业人员所接受的定义。第一个带有活动关节的手臂于 1951 年被研制出来，由美国原子能委员会使用。在 1954 年，第一个可以编程的机器人由乔治基于下面两项重要技术：（ 1）数字控制（术。（ 2）远程操作技术。数字控制技术提供了一种非常适合于机器人的机器控制技术。它可以通过储存的程序对运动进行控制。这些程序包含机器人进行顺序运动的数据，开始运动和停止运动的时间控制信号，以及做出决定所需要的逻辑语句。远程操作器技术使得一台机器的性能超出一台数控机器。它可以使这种机器能够在不容易进入和不安全的环境中完成各种制造任务。通过融合了上述两项技术，狄弗研制出第一个机器人，它是一个不复杂的，可以编程的物料运送机器人。第一台商业化生产的机器人在 1959 年研制成功。通用汽车公司在 1962 年安装了第一台用于生产线上的工业机器人，它是尤尼梅森公司生产的。在 1973 年，辛辛那提业机器人，在机器人的控制方面取得了较大的进展。器人是第一台商业化生产采用计算机控制的机器人。数字控制技术和远程操作器技术推动了大范围的机器人研制和应用。但主要的技术进步并不仅仅是由于这些新的应用能力而产生的，而是必须由利用这些能力所得到的效益来提供动力。就工业机器人而言，这个动力是经济性。在 20 世纪 70 年代中，工资的快速增长大大增加了制造业的企业中的人工费用。与此同时，来自国外的竞争成为美国制造业所面临的一个严峻的考验。诸如日本等外国的制造厂家在广泛地应用了自动化技术之后，其工业产品，特别是汽车，在美国和世界市场中占据了日益增大的份额。通过采用包括机器人在内的各种自动化技术，从 70 年代开始，日本的制造厂家能够比没有采用自动化技术的美国制造厂家生产更好的和更便宜的汽车。随后，为了生存，美国制造厂家被迫考虑采用任何能够提高生产率的技术。为了与国外制造厂家进行竞争，必须以比较低的成本，生产出更好的产品。其它的因素，诸如寻找能够更好地完成带有危险性的制造工作的方式也促进了工业机器人的发展。但是，主要的理由一直是，而且现在仍然是提高生产率。机器人的一个主要优点是它们可以在对于人类来说是危险的位置上工作。采用机器人进行焊接和切断工作是比由人工来完成这些工作更安全的例子。尽管机器人与工作地点的安全密切相关，它们本身也可能是危险的。应该仔细地设计和配置机器人和机器人单元，使它们不会伤害人类和其他机器。应该精确地计算出机器人的工作范围，并且在这个范围的四周清楚地标出危险区域。可以采用在地面上画出红颜色的线和设置障碍物以阻止工人进入机器人的工作范围。即使有了这些预防措施，在使用机器人的场地中设置一个自动停止工作的系统仍然不失为一个好注意。机器人的这个系统应该具有能够检测出是否有需要自动停止工作的要求的能力。为了保证能有一个安全的环境，应当安装容错计算机和冗余系统来保证在适当的时候停止机器人的工作。如下叙述的是机器人系统基本术语： 1机器人是一个可编程、多功能的机械手，通过给要完成的不同任务编程各种动作，它可以移动零件、材料、工具以及特殊装置。这个基本定义引导出后续段落的其他定义，从而描绘出一个完整的机器人系统。 2预编程位置点是机器人为完成工作而必须跟踪的轨迹。在某些位置点上机器人将停下来做某些操作，如装配零件、喷涂油漆或焊接。这些预编程点贮存在机器人的贮存器中，并为后续的连续操作所调用，而且这些预编程点像其他程序数据一样，可在日后随工作需要而变化。因而，正是这种可编程的特征，一个工业机器人很像一台计算机，数据可在这里储存、后续调用与编辑。 3机械手是机器人的手臂，它使机器人能弯屈、延伸和旋转，提供这些运动的是机械手的轴，亦是所谓机器人的自由度。一个机械手能有 316 轴，自由度一词总是与机器人轴数相关。 4工具和手爪不是机器人自身组成部分，但它们是安装在机器人手臂末端的附件。这些连在机器人手臂末端的附件可使机器人抬起工件、点焊、刷漆、电弧焊、钻孔、打毛刺以及根据机器人的要求去做各种各样的工作。 5机器人系统还可以控制机器人的工作单元，工作单元是机器人执行任务所处的整体环境，该单元包括控制器、机械手、工作平台、安全保护装置或者传输装置。所有这些为保证机器人完成自己任务而必需的装置都包括在这一工作单元中。另外，来自外设的信号与机器人通讯，通知机器人何时装配工件、取工件或放工件到传输装置上。机器人系统有三个基本部件：机械手、控制器和动力源。 A机械手机械手做机器人系统中粗重工作，它包括两个部分：机构和附件，机械手也有联接附件基座。机械手基座通常固定在工作区域的地基上，有时基座也可以移动，在这种情况下基座安装在导轨或轨道上，允许机械手从一个位置移到另外一个位置。正如前面所提到的那样，附件从机器人基座上延伸出来，附件就是机器人的手臂，它可以是直动型，也可以是轴节型的手臂，轴节型手臂也是大家所知的关节型手臂。机械臂使机械手产生各轴的运动。这些轴连在一个安装基座上，然后再连到托架上，托架确保机械手停留在某一位置。在手臂的末端上，连接着手腕，手腕由辅助轴和手腕凸缘组成，手腕是让机器人用户在手腕凸缘上安装不同工具来做不同种工作。机械手的轴使机械手在某一区域内执行任务，我们将在这个区域为机器人的工作单元，该区域的大小与机械手的尺寸相对应。列举了一个典型机器人的工作单元。随着机器人机械结构尺寸的增加，工作单元的范围也必须相应增加。机械手的运动由执行元件或驱动系统来控制。执行单元或驱动系统允许各轴在工作单元内运动。驱动系统可用电气、液压和气压动力，驱动系统所产生的动力经机构转变为机械能，驱动系统与机械传动链相匹配。由链、齿轮和滚珠丝杠组成的机械传动链驱动着机器人的各轴。 B控制器机器人控制器是工作单元的核心。控制器储存着预编程序供后续调用、控制外设，与厂内计算机进行通讯以满足产品经常更新的需要。控制器用于控制机械手运动和在工作单元内控制机器人外设。用户可通过手持的示教盒将机械手运动的程序编入控制器。这些信息储存在控制器的存储器中以备后续调用，控制器储存了机器人系统的所有编程数据，它能储存几个不同的程序，并且所有这些程序均能编辑。控制器要求能够在工作单元内与外设进行通信。例如控制器有一个输入端，它能标识某个机加工操作何时完成。当该加工循环完成后，输入端接通，告诉控制器定位机械手以便能抓取已加工工件，随后，机械手抓取一未加工工件，将其放置在机床上。接着，控制器给机床发出开始加工的信号。控制器可以由根据时间顺序而步进的机械式轮鼓组成，这种类型的控制器可用在非常简单的机械系统中。用于大多数机器人系统中的控制器代表现代电子学的水平，是更复杂的装置，即它们是由微处理器操纵的，这些微处理器可以是 8位， 16 位或 32 位处理器。它们可以似的控制器在操作过程中显得非常柔性。控制器能通过通信线发送电信号，使它能与机械手各轴交流信息，在机器人的机械手和控制器之间的双向交流信息可以保持系统操作和位置经常更新，控制器亦能控制安装在机器人手腕上的任何工具。控制器也有与厂内各计算机进行通信的任务，这种通信联系使机器人成为计算机辅助制造（统的一个组成部分。存储器。基于微处理器的系统运行时要与固态的存储装置相连，这些存储装置可以是磁泡，随机存储器、软盘、磁带等。每种记忆存储装置均能贮存、编辑信息以备后续调用和编辑。 C动力源头动力源是给机器人和机械手提供动力的单元。传给机器人系统的动力源有两种，一种是用于控制器的交流电，另一种是用于驱动机械手各轴的动力源，例如，如果机器人的机械手是由液压和气压驱动的，控制信号便传送到这些装置中，驱动机器人运动。对于每一个机器人系统，动力是用来操纵机械手的。这些动力可来源于液压动力源、气压动力源或电源，这些能源是机器人工作单元整体的一部分。 02006of a . eda an a in in of to of a in of a of 12. 998, of 3, 4. on in s s a we ), an in a of at 5, 6. In we by A of so 7, in of be to to of on a us to By of we a of is in by 20of by as on )8, we a of a 7 of a 3 of In we of an to of We of to in is to on we in it is to on be F of a of a in of s by of of 9, 10, 2 11 by of or 12 13 IT 14, a at a a LA 5, 16 of 4 on of a is to by to of 30 4030 1. of It a 6 3 of 3 In a in a to of , , to of is 0 so as to in 40 15). In of by a a in a in a 8 of 15). of of as s of 17 or 18, 19), s of is to to an is in a 18 is by of 19 is of by is a in a is to a is to 2. A is a to it is of a is of a of of of a of a of to in in of to 20,21, 22, 23in of as of 3a of on to in In to of we as of a 60 a 8, 24. of ) be to a Kg 0mm up 12)to in a ) be by a of to a 5) be to an 0in a of 15, 16 of of is LA is 3. as of it it be to 2of s to to s an in to of is a in of we of to to 1. OF of by of A is to a of of a of by a ). to by a of by a to a in at of by to we of it on up if we to 4. A is a to to 5. is a on to To by s 17,we a on of ). of of us a to is as to be if of To of in a by At we on at a of is is to of at a we to is . to a of a 6. is a on to 7. is a on to is a is to of is at of a of to ). a to a of (9)of to of a a a of to of us to a by of to is of 8. of 9. of of 10. of We to in S To we of a 3 of is 00mm a 0is Kg a Kg 0mm on 12). in at is of is of At 11. of 12. on 13. to as 0. of in OF is to as to s 13). A is to to in a of to to on to to us in 2). of on in 52219to of at in to in 43:9N=33:2N=24:8N=mm N=of we a 2 in of A of 14. of of to of in we a OF is of is on A by a by a we do be a we s of to is by ID in is a it of is 10002003s 70 $ 870N F F of of of of of we on of of by to of of we a of in 15. s to if is to in be to 3) to to be 5. it to is to of to as it is as of 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名谭艳班级 53班学号 0510110336 指导教师王正刚外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名谭艳班级 B机制053班学号 0510110336 指导教师王正刚外文资料名称：Design of a Biomimetic Spine for the Humanoid RobotRobota外文资料出处： IEEE / RAS-EMBS International Conference on Biomedical Robotics and BiomechatronicsPisa, Italy, February 20-22,2006附件： 1.外文资料翻译译文 2.外文原文指导教师评语：签名：年月日仿生物脊柱的人形机器人Robota的设计洛伦佐, 佛罗里特, 安德里亚谭艳译摘要：本文描述了有3个自由度的娃娃形的Robota机器人。这项工作强调人行机器人必须有人的外部特征和人机性能，其目的是为了提高人机的互动。设计一个仿人脊髓的机器人要满足脊椎设计要符合能提供仿人形机器人能顺利像人一样前进，侧身弯曲。索引指出- 仿生物脊柱，仿人形躯干 1 引言Robota项目设计了一系列的模仿具有人的特点的机器人12。自从1998以来，Robota设计部分是被用作研究孤独症孩子3，4。这些研究相比人类的特性可能在孤独症孩子兴趣上有所相同。因此，表达人类的特征，机器人的身体特性和机器人的行为特征，在Robota的设计中有一个长期的关键约束。Robota当前的模型，我们在这里(参见图1 )描述，将找到有关人类机器人作用在各种各样的工作中的一项应用，在我们的实验室里实施，参见56。在8中，我们提出一种机器人模型，其手臂有7个自由度，为了拓宽视野眼睛有3个自由度。在本文中我们介绍了有关节脊椎的机器人的近来发展情况，使其赋有与人类相似的运动。我们在设计各阶中都做了相关的报告，花费了很多时间来设计解决方案。虽然在理论上可行，但在实践中出现一些不符合实际的情况。尽管这比较罕见，我们相信文献只趋向于对加工的最终模型进行发表。在某些情况下，不能实行的解决方案也是有教育意义的，特别是这些方案在设计中被证明是错误的情况下。2 产品现状从越来越多的机器人研究来设计仿人机器人。但是，这些作品绝大多数遵循一个相对标准的驱动方式来设计机器人的躯体。这样的例子包括:本田机器人ASIMO9，索尼的Q-RIO 10等。所有这些，一般有两个自由度。而仿人机器人有3个自由度。但更多数的解决办法遵循了仿生设计。比如，CLA和KENTA15、16机器人，是在东京大学开发的，它们提供两个脊椎关节，模仿人体脊柱。人脊椎有重叠的24个腰椎。每个椎骨之间是一种减振器，不断与骨头相碰，每个椎骨由其持有的韧带群。脊柱关节也称为节点，椎关节连结在一起，使他们之间有灵活性。平均运动范围有正负30度的屈伸，正负40度收展和30度的旋转。10图1 ROBORTA 目前机样图2 老师在演示有弯曲躯干的仿人机器人 KENTA机器人的脊椎骨由10个节点3自由度关节组成，大体模仿人体的脊椎椎体。40个驱动器用来驱动控制脊柱(见15)。 CLA机器人，脊椎关节灵活分为五层，他们隔着一层橡胶。杳与脊柱的天然橡胶的弹性变形约束和预处理一个侧面，这种平衡点就在于垂直直线位置。 8个电缆与驱动器之间有筋锁骨和骨盆将整个脊椎连在一起(见15)。而这些在许多方面都是最好的腰杆设计，Robota适合小型机器人并不需要太多的驱动和身体的。这里也存在其他机器人，这些机器人不具有人的特点，例如克莱姆森大学17的各种各样象蛇一样的机器人的躯干(例如18， 19)，这些提供有趣的解决办法。克莱姆森大学的大象的躯干用二自由度关节将磁盘驱动连在一起。这些磁盘驱动用电缆来驱动系统主干。在两盘之间，当躯干在一个笔直的位置中时共有4个弹簧创造一个平衡点。像蛇一样的机器人在上面用气动的泵驱使。机器人18的圆盘驱动每个之间由三个气动组成。 Omnitread机器人 19，通过各支柱控制其不同的部分。两个部分之间，有一个气动和2个自由度联合。这些机器人提供有趣味解决方案，尤其是在其驱动系统。然而，这些机器人被用来水平地支持一种低的装载的结构，因而，它们的脊梁像两条腿一样站立，具有人的特点的机器人，不被用来在高的压缩下面工作。图5用万向压缩弹簧连接两椎体保证其稳定图6用万向压缩弹簧连接两椎体保证其稳定 3 机械设计Robota工程的设计涉及了一系列多自由度娃娃型仿人形机器人，身体特征相似人类婴儿。 Robota的项目是机器人研究的一个潮流，强调需要一些机器人承担人类的身体特征和容貌，以及其提案提高人体运动学功能增强了人机间的互动。例如: 20，21，22，23。如上面所说使用Robota机器人作为研究与儿童孤独症3有多项限制，其设计包括其规模小，重量轻，其特点是成本低，熟悉和审美。为了保证Robota机器人的整体美感，我们采取了参考的平均尺寸60公分的商业玩具，（见图3）最大重量4千克。这些限制都被用作设计Robota模型，例:7个自由度手臂、 3个自由度的眼睛和3个颈部自由度8，24。设计脊椎骨有下列条件被限制: 1) 脊椎必须足以支持负重达近2千克(见图12)。2) 脊椎骨必须足以满足小，圆柱体直径120毫米、高210毫米。3) 重量不得超过1.2千克。4) 驱动最多三个马达，廉价和易于控制的一种控制器(袖珍型)。5) 脊柱弯曲必须能够提供每个方向角度正负40度。尽管有几种人形脊椎的机器人，见15，16 并已经介绍，但没有适合上列因素。 KENTA机器人的脊椎骨太大并有有太多驱动。CLA用于解决更为相关的问题。但是还有太多的驱动器，它不适合进行负荷为2千克的机器人，导致头部屈曲的问题，所有部件重要支撑负荷(四肢关节总量比例) 仍小是一个巨大的挑战(适合在娃娃身上)，我们制定了两种方案。图3 娃娃作为ROBOTA机器人的尺寸参考图4橡胶圆盘来固定椎体A 首先设计保持控制机器人简单，我们制定三个自由度解耦的脊梁。两自由度用来脊柱弯曲由前至后、由左至右，（见图11）三自由度的躯干，以脊柱为辅，推动肩上横向轮换。解决方法是用循环第三个自由度，这点是要为前两个自由度找到一个可行的办法。一直在探索不同类型的项目使用的传输方法所用的不同的解决方案。1）电缆系统：首先设计一个由脊椎椎体隔着的刚性聚合物的环形物。环形物介绍了腰椎和有限的空间之间的横向位移(见图4)。脊椎固定一个又一个弹簧来穿越的环形物。模型的最高允许椎体间在弯曲30度之间。有一部份单位和腰椎之间环形物在其余位置(直立式更稳定)。每个钻洞端的椎体交叉形成适应各种所需的电子线路。我们遇到的第一个问题是，设计长度改变脊椎弯曲时，电缆两侧由同一长度不会改变。第二个问题是，如果我们只在电缆上固定椎体，脊椎椎体分别通过每一个弯道，从第一个到另一个。因此，运动就不可能顺利的得到分布式的脊椎。 2）万向联轴器：为解决上述第一个问题，由大象的躯干得到的灵感，我们用接近电缆处作用在十字联轴器上的每个压缩弹簧来取代与万向联轴器相连接的高分（见图5），万向联轴器解决了两个相对的联轴器之间不同位置的问题。不过，当万向联轴器与上面的十字联轴器相连接时，这个给我们留下了一个控制的问题。这里，问题是一个联轴器不跟着另一个联轴器转动。3）螺栓代替联轴器：为了紧扣前面提出的解决问题的方案，在第三步设计中，万向联轴器用螺栓代替（见图6）。在每个步骤中，我们现在找到了用四个螺栓来代替万向联轴器。按照不同的步骤，螺栓有不同的连接方法。这就在两个相关的腰椎之间造成了位置的差异。不同的螺栓与万向联轴器相连。运用这个系统各个腰椎之间的位置差异便可以控制。为了实现腰椎所要实现的弯曲，这个系统仍有缺点。在最后一层上螺栓的定位将变得非常大，因此，最后的模型要比原来预计的要大。4）液压系统：在联轴器和螺栓能传递动力以后，我们必须来探索液压解决方案。第一种设计（如图7），用球轴承把每个腰椎和下个腰椎连接起来。如此，每个腰椎包含交叉的连接，连接两个腰椎，每个连接枝通过一个被扭转的管。在两个连接管之间钻个孔让液体流动。我们专门设计了液压泵，液压泵在脊椎的底部。由两个马达传送运动和一套两个平行无止境内活塞来牵引螺栓管来减速(见图8)。这创作使用一双类似注射器来牵引泵里泵外的系统（见图9）。图9 液压驱动的脊梁的工作原理图8 牵引系统B 三自由度脊髓模型目前模型的脊柱高约200毫米直径为90mm，其重量约为1千克，并在脊椎80mm处能支持2千克重物（见图12）。液压泵定位于其底板上，因此不承受载荷。整个腰椎通过球轴承，由4个脊椎相连接组成。每层上安装4个联轴器和4个弹簧，正如（图10中III-A.4）所显示的。活塞和联轴器由聚合物组成，在实验室中被制作成型。因此4个联轴器的每个自由度上有2个活塞，用纯橄榄油来传递动力。每个联轴器内部橄榄油通过腰椎的槽从一个活塞传到另一个活塞（参见第13图）。在腰椎的2个脊椎之间用一根橡皮管子来传递运动方向。四根灵活的管子为活塞的4个联轴器带来油液。当移动一自由度时，活塞将给脊椎的弯曲提供必要的动力而其他的伸展将对脊椎不起作用。橡皮管子把油从一个活塞带到另一个活塞，这不需要我们用活塞来带动，因此，活塞工作仅仅处于压缩状态（见图12）。由于作用于在底板上和作用在上面部分的扭矩不同，脊椎弯曲时活塞的直径比较低层次的活塞直径大，直径是分别是：25mm，22mm，19mm和16mm。在每层上附加的弹簧将会增加支撑力，这将使主轴在上面物体的作用下即不能弯曲又不能旋转。同样减少每层上的活塞，底层弹簧将更加有力以至于能够补偿在弯曲过程中高低层之间的扭矩差异。弹簧的系数从低到高分为：43.9N/mm，33.2N/mm，24.8N/mm 和16.4N/mm。为了控制脊椎弯曲，我们放置2个倾斜的轴在上面的脊椎和在作为底板的一个脊椎的中间。脊椎的绝对倾斜角位置与测量值不同，这些都被放置在底板中的两台发动机来控制。因此我们在底板中有一个封闭的回路控制。第三个自由度是旋转肩，这自由度在最后的脊椎上被执行。因为我们没有任何旋转路线，旋转角度不能用一个电位计来测量。我们在这里使用发动机的增量编译器来控制两个开关，在放置最后发动机过程，以探测开始和结尾的旋转。在每个发动机被放的位置，速度和扭转力中允许PID控制其发动机模块的驱使，每一模块易达到使用一辆I2C公共汽车和放置接近它驱使的发动机。这样，穿过机器人的运转电缆的数量是有限的。图10 身躯的尺寸图11 最弯曲的脊椎骨4 样机试验我们首先测试泵的防水，泵系统完全没有油损失而工作，由于方法的新颖，双圆环的活塞防止所有可能的损失。这些测试被用手来控制泵的两台发动机来完成的断续器。为了测试弯曲脊椎，我们首先建造第一个标准：带有四个活塞的一根脊椎。因为我们没有一些装载的脊椎，这些测试显示一种缺乏防水的活塞，这在第一种版本中仅仅一有双圆环。问题实际是，如果有一些损失，泵在系统中不能再注射油，而压力不能保证。为了防止这个问题，活塞已被修改有两圆环（看见图13）。最后，全部的脊椎已被建造参见图15。这测试已揭示两个问题，首先，用管子把油从一个活塞被用于来传送到另一个活塞，而不允许油的粘性有足够的压力。商业的橄榄油的真正的粘性是很难预先估计。第二，每一个双圆环有不同的摩擦因素。这些不同（见III-A.4 ）是应该是可以忽略的。遗憾地是与第一个问题结合起来，这将导致两个最后的活塞（见图15 ）有一个阻碍。当前，为了保证防水，我们再设计l了传输管子和增加活塞压力。图12 力矩在系统中的作用图7 用万向压缩弹簧连接两椎体保证其稳定图14 牵引系统的模型图13 油从一个活塞通过另一个活塞图15 目前ROBOTA脊椎的模型5 讨论及结论本文介绍了有关Robota机器人的脊柱通用模型，设计所需要Robota机器人的动机是一个具有人类特征机器人。目前市场上迷你仿人形机器人没有脊髓，他们只有一个或两个自由度摆在其腰部。我们设计出了简洁的模型，它与人类一样。它的脊髓控制简单，而且这个模型在许多方面易于进行改进。比如，我们所选择的大多数构造模型的聚合物都可以来降低成本。众所周知，这一技术的缺陷在这项工程上已暴露。今后，我们可能要建立金属活塞以确保更精确的直径尺寸，因此为了更好地控制活塞处的摩擦力和压力。金属活塞将提供更大的阻力，这将允许活塞有一个比较薄的活塞壁和比较细的活塞轴。 38 9/ 2008M 5 9 35 iiiiiiiiiiiiiii 收稿日期： 20081213 作者简介： 1982o1Z_5C!9b 基于的机床组合夹具三维元件库的建立和定位误差的分析廖晶晶，韩祖行 (v y 350002) K 1 5C!9/d17CSqoyCs9C!91b1!9q Z5iOYs$4BbW+s9ZEbCsZEM1ZEInFVW#9?sVUqiVT9C!9ZEb 1oM FC qo ms| DSM A cI| 1006 03162008 05 0038 04 on of D 50002to to up of on s at a It is of of 5CMdFqi|%CsF!b1TVLqF4Frqhs?v5?byN5C/1b 5C|qB5CX$7yq3bqF!9H1-%sb 5FCSqoysC!91bSqoyvv4,qq s475Cbq 5FCSFqoyiVbW+?sbWib 1 机床组合夹具标准三维元件库的建立 5FCC,qS$?ZB!Wal3v3bB*5zTa?jSFqF8FbFC,qXvSK%i_BZPFqza2 6BZP yFCSoV?b 2008M 5 9 35 9/ 39 床组合夹具库的结构 5FCqNLBZL_Sq|FCvsqa_qaqaCqarTqbB?b 建立元件库 4=Q7?b BV (a1l+ bBVV5MM,q+YS,q5bYVy$,q,qBVlee#vlbVYVMe30,qbBV9Sqob VUL=,qbbHBPq,q0qy1BBLMWV1b 1v5FCS 7y,qSm 1 UbCvbTm!9 GQ BKKjbjVLVrbAU 6jb 图 1 侧面夹紧垫高块三维实体图 2F1T tji1TV laI j1TK,qbm 2 1!L=e b Cv v%db 3|j+FS,qo Fj+ b 4yS,qo b1vSb!9vVFHi1PBjWHhj;?j18/bd!99i4Kdj9aY1pb 图 2 添加关系式 5ya0BV BCvd?yBu7,qmBVFd#?idBV7yBVB|,q0BVbm 3sYdb 图 3 子组表参数图 6i%,qo20,q u7Cv411,qmbCv 20 25 mm| 4 mma5 mmd 4 vbL=YV1|vPC1pb 7y5FCSqo ZEyFCSq5FCSqoLC!9b y5CSoV3i%ve7%Cqy V,q3%lM7o1pM V3V%iVuqic,qc,qV;8H8b 40 9/ 2008M 5 9 35 2 机床夹具的定位误差分析 B=5CSo1Cq,qC8BsC8b 具体的组成 5C1?Fs5CFsqaFC8sbqC81Fsbm 4 BG5CCN8sB/5CFbmUgaga+gqqYqFbCq9C1?qBmC8CbYCYC?bC8C OYV|CqB8bm 7 C8TNC8/Vbqa/aoVbqCqsC8b 1.G 2.G* 3. 4.q 5.g 6.+g 7.T 8.g 9.% 图 4 钻床夹具定位误差分析方法 Y|ZT1YVs7Ba=+a9pbNZEYjnFVW#9519bobW+pop$sVVrbWib 位误差矩阵分析 qiBVAT|qUSOMbWxay6Bxm 5b!q xaysYM x0sY a5/M1b xayMsY 0100010 0001 0=+ 0100 0010001 0=+ 0100 0010 0001=+图 5 局部坐标图 8MM ()100010001xM =+000xB = xaysY 0= =001=8M () =+ +1 2 3 4 5 6 789 X 2008M 5 9 35 9/ 41 A TMqbVrTByVqS(MK(Vb qbWVVU () ()=+bW xx xx z = = = () () ()()xx y zz z =+=+ 位误差的计算 qVq+1/j9 xayZ_STVpqbNa9f/?ZpbC LHq/Wi4CLilb bWHlV7Tc?y0 1i?y0=QeTi AVbW 0000 =+联系实例 V 1 G5qUS+bWbVVVAqSUSHKlb 表 1 钻床空间误差分析表 Z M / /bW S (xyz) (000) (100) (010) (001) 总结 bWVHVrM8Qq#ViCszLNbCqoyC!9Vb 参考文献： 1Ru. . C!9# M. 2002. 2S . M. bv2003 . 3=CTi . q!9 M. 0 2005 . 4B/v . 5C!9m M. ZZS 1988. 5 5C!9 M. 2001 :图 4 不同工况下加速度功率谱图参考文献： 1 6k . | M.S 2001. 2 3 M. Y 1990. 3 O_ J5A 2002. (Zm/0 5 10 15 20 fb 文章编号 : 1001 - 2265 (2006) 09 - 0024 - 03收稿日期 : 2006 - 03 - 16;修回日期 : 2006 - 06 - 153 基金项目 :教育部留学回国人员基金资助项目 (2004. 527) ;山东省自然科学基金资助项目 ( 者简介 :冯显英 (1965 ) ,男 ,济宁人 ,山东大学机械工程学院教授 ,博士研究导师 ,博士 ,研究领域为智能化精密检测与数控 ( 术等 , ( : 殊五坐标机床的后置处理器的开发 3冯显英 1 , 何全民 2 , 胡滨 1 , 葛荣雨 1(11山东大学机械工程学院 , 济南 250061; 21烟台职业学院 , 山东烟台 264001)摘要 :文章分析了带倾斜转台的特殊五坐标数控机床的结构形式和坐标运动关系 ,给出了其详细的后置处理算法 ,并基于出了相应的后置处理器 ,基于了动加工中心的几何模型 ,通过实例仿真和实际加工实验对经开发的后置处理器生成的数控程序进行了仿真加工验证和几何干涉检验 ,结果表明开发的后置处理器是有效可行的。关键词 : E; 五坐标机床 ; 后置处理器 ; 倾斜轴中图分类号 : 文献标识码 : AD en t ia l F a HU 1J 50061, 2164001, p a p in a of C a E C of is E; 引言数控机床的各种运动都是执行特定数控指令的结果 ,完成一次加工过程需要连续执行一连串的数控指令 ,即数控程序。在计算机辅助制造过程中 ,将模型 ,通过模块计算产生刀位轨迹文件(Cu 的整个过程称为前置处理。刀位轨迹文件给出的是刀具在工件坐标系中的位置数据 ,包括刀心点坐标和刀轴矢量 ,而不是数控程序。因此 ,要获得数控机床加工程序 ,还需要将前置计算所得的刀位轨迹文件转换成具体机床的程序代码 ,该过程称为后置处理 ( Po 五坐标数控机床一般由三个直线轴 (X、 Y、 Z ) 和A、 B、任意两个旋转轴组成 , 三个直线轴构成笛卡儿坐标系 ,两个旋转轴绕相应的直线轴旋转 (、B 绕 Y、 ) ,各坐标轴的运动方向均以刀具相对于工件的运动方向定义 1 。近年来考虑到机床结构和便于排屑等因素又出现了一些带倾斜转台的五坐标数控机床 ,如德国公司生产的产品 , 斜轴 ,它绕与 45 的轴旋转。由于其特殊性 ,多数中所配的后置处理器均不能直接使用 ,必须经过二次开发。本文针对这种特殊五坐标机床 ,研究了其后置处理算法以及基于了相应的后置处理器。1 倾斜转台型五坐标数控机床坐标运动分析后置处理的主要任务运动求解就是把工件坐标系中的刀轴矢量分解为机床的两个转动坐标 , 把刀心点坐标转换成机床经过转动后的平动坐标 X、 Y、 Z。下面以中心为例研究该类机床的后置处理算法。该机床的五轴由 X、 Y、 Z、 B、 , 转是通过工作台绕转实现的 ,而在平面内与向夹角为 45 的轴 ,机床倾斜转台运动坐标系如图1 , H = 155 据机床工作手册得知。旋转轴 B、由工作台旋转实现的 ,故工作台 (工件 ) 实际运动方向和图中定义方向相反。工作台绕 Z 轴的转动可为任意角度 , 能实现 0 180 的摆动 , B =42 设计与研究组合机床与自动化加工技术0时 ,机床工作台垂直于 B = 180 时 ,工作台与行 ,如图 1 。图 1 坐标系假设工件坐标系 Ow 在机床坐标系坐标为 ( , = H,对于工件上任意点的刀心位置在工件坐标系中坐标为 ( ,刀轴矢量(单位矢量 ) 为 n = ax i + ay j + az k ( 0) ,现在确定机床运动坐标 X、 Y、 Z、 B、 2 - 3 。1. 1 确定转动坐标值可认为刀轴矢量为自由矢量 , 把刀轴矢量的起点移到机床坐标系的原点 ,并平移 B 轴使之过因为主轴方向与行 , 所以目标就是设法将刀轴矢量旋转到与一致。由于 0 B 180 ,那么刀轴矢量旋转到需要以下两个旋转 : ( 1) 刀轴矢量轴顺时针旋转角度 N 1 ( 2) 绕 B 轴顺时针旋转角度 N 0。刀具绕转的运动轨迹是个半圆弧 ,而刀轴矢量绕转的运动轨迹是个水平圆弧 ,两个空间曲线必交于点 N 1 ,如图 2所示。图 2 工作台转动坐标的计算根据图中的向量关系 ,则有 : = = - 12 j + 12 k + 12 j + k) + 22 i (1)图 1 。 = M N 1= ax k + i - j) (2)由式 (1)、式 (2) 向量关系得到 : 2 1 - 根据图中关系还可以得到令得到机床的转动坐标为B = 1) (3)C = - 0 0(4)C = 180 - - 0(5)C = 180 + - 0 0(7)1. 2 确定机床平移坐标值机床平移坐标值即刀心经过工件转动后在机床坐标系中的位置 X、 Y、 Z。(1) 将工件坐标系 Ow 到机床坐标系 ,变换矩阵为 :1 0 0 00 1 0 00 0 1 0x0 y0 (8)(2) 工件绕转 - 变换矩阵为 : 0 00 0 1 00 0 0 1(9)(3) 工件绕 B 倾斜轴旋转 - B 角 ,变换矩阵为 :1 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 - H 11 0 0 00 00 - 00 0 0 1 0 1 0 0- 0 0 0 11 0 0 00 - 00 00 0 0 11 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 H 1(10)所以 ,机床的运动坐标为 :(X, Y, Z, 1) = ( 1) 2 11)2 基于斜转台型五坐标数控机床的后置处理器的实现处理模块机床后置处理器个文件组成 : 定义该机床所有参数的对应文件 ; 针对该机床做二次开发的文件 ;在任何一种机床的后处理只需编写这两个文件即可。其中在中用来指定机床类型、输出文件格式、输出程序的头尾和的定义等等。在床选项文件生成器 (Op 22006年第 9期设计与研究依据机床工作手册和数控系统编程手册定义机床的各种参数和 ,然后机床选项文件生成器会自动将这些参数保存在。另一个文件用工厂级语言( 编写的 ,这是一种宏语言 ,通过编写这个文件 ,可以修改后处理器的输出、修改刀位轨迹

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。