助老型全自动“方便阅读架”机械、控制结构的设计与制作【含全套CAD图纸+PDF图】
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译文面向提高加工零件几何质量的机床优化调整摘要: 制造工业必须提升其工业产品的质量，这就是为什么工业需要质量可控性工具以及方法的原因。在本文中，为了尽可能保证适用于零件的一系列功能设备标准，我们提出了一个允许机械工具优化调整的方法。设备必须使用ISO标准定义的最大的材料设备。 根据所提出的方法做出了一个几何模型。富含调整参数的互换性边界构成了该模型的基础。这个几何模型和第一批生产零件的对比使我们获得了调整参数的变量。这些变量可以直接纠正了（机床）其后的零件在最大程度上遵循功能需求时机床的特定行为。至少，这个方法给出了统计型进程控制迈出了的第一步。关键词：调整; 几何质量控制; 机械加工; 公差引言 如今市场的波动和时尚要求越来越需求创新和不同的模式。随着批量规模的缩小，在尽可能降低花费同时减少延迟的情况下设计生产最优产品是必要的，因此，必须采用并行工程的概念，这在工业和学术领域是众所周知的。零件的设计，计划进程甚至是产品系统都要同时进行。 图1展示了集成设计和制造中包含的不同项目。我们注意到产品（或工作部件），制造进程（机器加工，成型，装配等等）以及制造原料（机械，工具）以便于获得生产进度，同时还有可制造工作部件甚至是制造系统。产品设计的目标由规定所有操作，资源以及最适于功能需求的实际机制所必要的进程组成。这个交互作用必须解决几个问题：产品质量，预期寿命，产品反应能力等等，而且约束条件为：花费，市场，安全性，合法性等等。为了解决这些诸多问题，方法，模型和工具已被使用。对于每个使用者（设计室，制造，销售，生产等等）其中的任何一个都必须是具有代表性，而且贯穿产品生命周期的几个阶段。 在本文中，我们将致力于制造产品的几何质量。其中一种提高产品质量的方式是通过以下方式控制几何公差：-调整机床以便于在最大程度上遵循适用于零件的功能需求。-模拟制造失误引起的几何影响并调整参数以遵循功能需求。 因此，我们提出一些工具和方法允许我们解决第一点。我们工作在大规模生产的制造环境中。这些零件有相同的尺寸且每种型号的零件都彼此相隔开。我们假设它们是严格关注局部变形和整体变形。这就是为什么制造误差比实际变形大的原因，因为仅有调整和公差是可控的。此外，我们也可连接调整参数的值和功能需求的值，即适用在机械零件中。这样，目标是为了控制机床的调整参数，使它满足功能需求。 调整任务与公差任务，为了了解调整的问题，首先我们不得不定义公差作业。公差作业是机械制造几何定义的一个子集。仅限于几何方面，设计产品需要两个研究。 第一个由选择被设计的解决方案和提出实际机械制造的制造进程组成。实际制造是功能需求的解释。这项研究的主要目的是获得技术绘制。绘制需要极其重视各零件间的关系，尤其是制造生产中的（关系）。第二个研究分析并验证了先前研究的结果。机械制造的两个方面在同一时间被研究。-定义了名义上几何的标注尺寸。-对实际几何和名义上几何之间的细小偏差感兴趣的公差。 因此，我们现在可以根据产品设计给出公差的目标：公差的目标包括控制机械制造中介于实际几何和名义几何间的小偏差以便于最大程度遵循其功能需求。 如果问题是控制制造前小偏差的影响，我们不得不解决一个模拟产品绘图的问题来展示结果。 如果小偏差的控制发生在制造期间，我们不得不调整机床。 因此，调整是常用公差问题中的实践性和技术性方面。调整和公差有着相同的目的。机床的调整31 功能要求和ISO语言 关于调整的定义，优化调整需要一个功能要求的准确表达。通常，装配和定位是两个有几何表达的被研究的功能要求。 边界的概念巧妙的解释了装配环境。如果它所有加工点没有任何一个妨碍互换性边界，这个机械装置的零件就能配合其他所有部分。ISO标准5允许材料在最大需求条件下在垂直方向的使用。这种情况描绘了近乎完美的边界概念和功能需求装配。如果一个被制造零件整体位于互换性边界的良好一侧，它才适合使用。在不违反边界条件下如果一个零件的物质接近边界反而更好。因此，偏差，更准确的说，是遵循功能、介于部件和边界的数值评估差值。 另一方面，ISO标准语言并不能被准确翻译其定位的功能需求。实际上，标准语言不能完全地考虑不同形式的影响或局部变形的影响。根据技术绘图，主要影响是优良零件不与其他零件相容，且根据功能（需求）优良零件也被拒绝（使用）。因此，这个产品不是最优的。 实际上，根据ISO语言中的定位条件，没有人可以使机械工具最优化。除了公差带中的错误分布之外，公差的ISO几何模型考虑了所有形式的特征偏差。因此，装配的两零件间的位置偏差并不被推测为有实际关联。这就是为什么这篇文章提供了一种仅考虑装配条件的方法的原因。此外，为了加大优化程度，装配条件必须采用材料需求最大值以及垂直方向。 图3展示了调整过程中出现的不同数量以及零件加工的防未知干扰调整。 调整机床要求连接加工表面和机床的工作部分。由于调整工作、加工进程以及机床的动静行为造成的许多错误和未知性，因而这不能一次成功。这些不确定性就是制造偏差的起因。为了控制一些例如螺栓、可逆性位移和导轨缺陷等一些不确定性因素影响，机床建造人员会在传统机床的数控单元或可调下降保护器中放置一些调整元素。这些参数的修改允许不确定带相较于实际位置产生位移。这个显示数量的尺寸就是长度。 反过来，（因为）它确保遵循功能需求，所以加工的尺寸数量更加复杂。所以在实践中，这些需求必须被翻译为兼容长度的尺寸。因此，测量任务的目标是评定功能的遵循情况以及在兼容调整参数下给出测量数量。显示数量和测量数量的差值给出测量参数调整值。33 调整模型校正测定 我们规定在互换性边界的几何表现（图）上建立一个模型。与调整参数一致的尺寸的变化，允许我们对模型变形。例如，这允许我们用调整最佳的模型去配合通过被坐标测量机初次加工的零件给出的几何图。在移动和变形模型之后，尺寸的变化给出了调整参数精确的调整值。因此，在已经介绍了这些校正后，接下来被加工零件就有更多机会去配合最佳互换性边界，因而符合功能需求。几何调整方法为了解释提出的方法，我们使用了工业调整问题中具有代表性的应用。下面的技术绘图（图4）根据ISO2692标准中的叙述规定了被制造零件。其第一功能就是要遵循装配环境：当盖子位于A平面且一根轴穿过C圆筒时，两个螺栓必须与零件配合。盖子是在传统机床上加工，用一个钻孔工具钻出两个直径为12.5mm的孔，位于A平面。一个钻孔工具完成直径28mm的孔。三个纵向可调下降保护器将每个床身固定在工作位置。机器给出其他的交叉位置以及钻孔指示。 这与数控机床没有区别；仅是我们来处理数字中断罢了。几何调整模型 几何调整模型是基于垂直条件的几何特征结构。特征安装在准确位置。这个模型必须包括使用最大材料需求定义数据的特征。最小几何约简元素和尺寸特性代表着每个特征。然后这个模型根据机床的可调整能力被参数化。L1和L2使纵向孔位置参数化。R1、R2和R3使孔直径参数化。L1，L2，R1，R2，R3在ISO17450-1的协调下均被参数化，换句话说，根据波音的定义它们几乎是关键流程参数，初始调整，钻孔以及测定。 首先，机床根据零件的表面尺寸被初次调整。接下来，第一个零件被加工。通过使用坐标测量机的测定作业从被加工零件的表面提取点。现在，一系列被测点Mi代表者每个特征。调整模型和被提取点间的偏差 我们现在还在寻找调整模型和被提取点之间的最佳配合。我们必须指定被测点Mi和属于调整模型其自身的点I之间的偏差。出于这个考虑我们采用隔离初始调整模型而是使用点I的运动定义的非共面直线对位移的原则。我们采用被测点和移动模型表面的点之间偏差的准确表达。 这种方法表明通过表面特征的几何特性和被测点的知识，约束可以确定移动模型的表面点。然而，常规加工特征中一直是可行的：平面，圆柱，球，圆锥，抛物线，大齿轮表面等等。对于初始位置的最小几何约简元素的认知定规定了初始调整模型。微位移非共面直线对正式表达了初始约简元素的移动。 这个关系给出了投影在R基准面上的点O出位移因素：-， 是R基准面中S小三角位移的构成。-u,v,w是属于S的点O变化的微小位移的构成。这个SDT也可以被等同的描述为一个4*4矩阵。 这些数学关系允许我们轻松的计算出每个特征（通过其自身的几何约简元素定义）的不同模型（表面的，运动的）和依附于零件定义的其特别因素（特性）。运动约简元素描绘出了调整模型。被测点Mi和表面点I之间的偏差被运动约简元素正式求出。初始模型的原始因素允许变大而产生形变。 因此，对于每种形状（平面，圆柱），偏差从初始模型的约简元素中表达其自身，被测点，非共面直线对的未知数以及模型初始因素的变化。图7展示了小于被测点和其表面点间偏差的不同操作。 这个模型代表了依附于机床的表面零件，与机床的调整因素相一致的初始因素，且每个缺口代表着首批零件和表面零件间的偏差。未知数允许我们将不同数据的机床和坐标测量机配合。未知数和因素的变化会改变偏差。解决调整因素的校正解决校正等于找到约束条件下最优化问题的答案。答案的目标是找出最适合被测点的移动形变模型。尽管如此，被测点并不违反模型的限制。数学描述为：目标 零件和调整模型的最佳配合 我们找到了最大偏差的最小值约束 对任意偏差小于零，如果正交矢量的方向没有偏离问题，就没有被测点违反模型的限制因素 SDT未知数和模型自身的特别因素 约束条件下最优化的结果给出了特别因素的准确值，这样之后的零件就能最好的适合功能需求。经典求解程序软件的使用可以通过数字法或分析法来解决这个优化（问题）。图8展示了改良环的回转（运动）。图9展示了调整模型和首批零件之间最佳配合的最后相关位置。 我们已经将这种方法在一些实际加工中运用。我们注意到首批零件（加工）之后机床调整应有一个合理、迅速的改良。确实，这个进程纠正了初始静态调整偏差但是却留下了一些与首批零件加工偏差一致的错误。通常来说，静态调整错误比制造错误要大。考虑了接下来的零件，我们已经规定了一个策略来改良机床调整以及纠正残余加工错误。以简单的例子，零件j之后的因素p的纠正 Cj等同于零件j获得的因素Pj的对立变化，被j除。结论评论： 因为我们求出了调整因素在最符合功能需求条件下的调整值，（所以）提出的方法是最优化的。有了这个方法，尽管每次纠正是属于单维空间，我们
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