可重构车铣微加工系统设计、仿真与分析

摘要

本文针对当前制造业市场的变化及需求，分析和研究了传统刚性生产系统、现代柔性生产系统和可重构制造系统之间的区别和联系，以微小型零件加工为背景，根据微小零件的形状特征和加工要求，构建了可重构微车削和铣削加工系统，并在模块的确定及划分原则、加工系统的运动分配、结构方案设计、系统的误差建模及分析、运动学特性等方面进行了深入的研究，为可重构微车削和铣削加工系统的研制与开发奠定了一定的基础。
　　根据可重构制造系统的设计理念及特点，分析了微小零件加工系统可重构设计与模块化设计的区别与联系，制定了微小零件可重构加工系统模块化的属性和划分原则，根据微小零件车削和铣削运动的要求，确定了微小零件车铣削加工系统的运动分配原则，设计并优化了可重构车铣微加工系统的运动方案，并根据微小零件的加工要求进行了可重构车铣微加工系统的总体设计、结构设计和模块选型。为保证系统的静、动态特性满足设计要求，对系统各单元进行了静、动态分析、谐响应分析、模态分析等，根据分析结果进行了结构优化，通过绘制的模态匹配图分析和检验系统的稳定性。依据多体运动学的理论对可重构车铣单元的实体模型建立了运动特征矩阵，提出了可重构系统各单元的几何误差模型，对系统主要部件进行了误差分析。
　　利用动力学仿真软件对各加工单元进行运动仿真分析，动态地反映了机床各个单元的功能实现情况，完成了系统运动部件的功能检查和虚拟样机模型的合理性检查，验证了可重构车铣微加工系统加工系统设计的合理性和可行性。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

第二章 可重构微加工系统的设计

2.1模块化特点及划分原则

2.2可重构系统运动分配

2.3加工系统总体方案设计

2.4加工系统的精度分配

2.5模块群的设置

2.6材料及型号的选用

2.7本章小结

第三章 可重构微加工系统仿真分析及优化

3.1加工系统各单元结构分析

3.2可重构车铣各单元结构优化

3.3可重构系统的模态匹配分析

3.4本章小结

第四章 可重构微加工系统几何误差建模

4.1机床误差来源及分配

4.2基于多体运动学的误差建模

4.3车铣可重构单元的实际建模

4.4本章小结

第五章 可重构微加工系统运动仿真分析

5.1加工系统运动仿真流程

5.2运动学仿真模型的建立

5.3运动学仿真分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文