香烟横包机右支架工艺规程及夹具设计【含CAD高清图纸、文档所见所得】

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代 号 名 称 规 格 名 称 规 格 单件工进 min 60 镗 22H7 孔及倒角 机加工车间 镗床 T68 专用夹具 硬质合金镗刀 游标卡尺 0 98 65 镗 52H7 孔及倒角 机加工车间 镗床 T68 专用夹具 硬质合金镗刀 游标卡尺 0 98 70 镗后端面两个槽 机加工车间 镗床 T68 专用夹具 硬质合金镗刀 游标卡尺 0 34 75 划线各加工孔 钳工车间 划线工具 80 锪平 18 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金锪钻 18mm 0 05 85 钻 精铰 2 6H7 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 铰刀 5 8mm 6mm 0 8 90 钻 扩 粗铰 精铰孔 11 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻 刀 铰刀 9 8mm 11mm 0 62 95 锪平 15 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金锪钻 15mm 0 03 100 钻 铰孔 2 9 孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 铰刀 8 8mm 9mm 0 94 105 钻 铰后端面孔 10H8 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 铰刀 8 8 mm 10 mm 0 68 110 钻底面螺纹 M10 H7 底孔 8 5mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 8 5 mm 0 46 115 攻底面螺纹 M10 H7 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 10mm 0 57 设计者 郑帅栋 指导教师 罗海泉 共 4 页 第 2 页 线 订 装 产 品 型 号 YBY22 零 件 图 号 YBY22 12 04 14 南昌航空大学科技学院 机械加工工艺过程卡片 产 品 名 称 香烟横包机 零 件 名 称 右支架 材料牌号 ZL106 毛坯种类 铸 件 毛坯尺寸 230 180 45 每坯件数 1 每台件数 1 设 备 夹 具 刀 具 量 具工序 号 工 序 内 容 加 工 车 间 名 称 型 号 名 称 代 号 名 称 规 格 名 称 规 格 单件工进 min 120 钻侧面螺纹 2 M6 7H 底孔 5mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 5mm 0 64 125 钻侧面螺纹 M8 7H 底孔 6 7mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 6 7mm 0 32 130 钻侧面螺纹 M4 7H 底孔 2 8mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 2 8mm 0 32 135 攻左侧面螺纹 2 M6 7H 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 6mm 0 64 140 攻左侧面螺纹 M8 7H 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 8mm 0 32 145 攻左侧面螺纹 M4 7H 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 4mm 0 32 150 钻后端面螺纹 2 M3 7H 底孔 1 3 mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 1 3mm 0 28 155 攻后端面螺纹 2 M3 7H 深 8 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 3mm 0 68 160 钻斜面螺纹 3 M6H8 底孔 5 mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻 刀 5mm 0 96 165 攻斜面螺纹 3 M6H8 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 6mm 0 96 线 订 装 170 钻右端面上螺纹 M6 7H 底孔 5 mm 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 硬质合金钻刀 5mm 0 32 175 攻右端面上螺纹 M6 7H 底孔 机加工车间 钻床 Z515 专用夹具 机动丝锥 6mm 0 32 设计者 郑帅栋 指导教师 罗海泉 共 4 页 第 3 页 产 品 型 号 YBY22 零 件 图 号 YBY22 12 04 14 南昌航空大学科技学院 机械加工工艺过程卡片 产 品 名 称 香烟横包机 零 件 名 称 右支架 材料牌号 ZL106 毛坯种类 铸 件 毛坯尺寸 230 180 45 每坯件数 1 每台件数 1 设 备 夹 具 刀 具 量 具工序 号 工 序 内 容 加 工 车 间 名 称 型 号 名 称 代 号 名 称 规 格 名 称 规 格 单件工进 min 180 终检 机加工车间 线 订 装 设计者 郑帅栋 指导教师 罗海泉 共 4 页 第 4 页 毕业设计 论文 开题报告 题目香烟横包机右支架工艺规程及夹具设计 一 选题的依据及意义 制造业特别是机械制造业是国民经济的支柱产业 现代制造业正在改变着人们的 生产方式 生活方式 经营管理模式乃至社会的组织结构和文化 由于中国潜在的巨 大市场和丰富的劳动力资源 世界的制造业正在向中国转移 中国正在成为世界的制 造大国 现代制造技术是以传统制造技术与计算机技术 信息技术 自动控制技术等 现代高新技术交叉融合的结果 是一个集机械 电子 信息 材料与管理技术于一体 的新型交叉学科 它使制造技术的技术内涵和水平发生了质的变化 1999年国际生产工程学会 CIRP 第46届年会主席吉川教授 日本 在报告中指 出 世界上各个发达工业国经济上的竞争 主要是制造技术的竞争 在各个国家企业 生产力的构成中 制造技术的作用一般占55 65 日本及亚洲四小龙的发展 在很大 程度上都是依靠他们重视制造技术 发达工业国家 例如美国 日本 德国 瑞士等国的专家 教授已将制造科学与 信息科学 材料科学 生物科学一起列为当今时代四大支柱之一 而美国由于近年来 缺乏对制造科学的重视 使他们许多产品缺乏竞争能力 为此 美国政府已将先进制 造计划列为国家预算唯一重点支持的科技领域 这已经引起美国 欧洲 日本在制造 技术上新一轮的竞争 制造业是国民经济的物质基础和工业化的产业主体 是社会进步与富民强国之本 任何一个大国 我不是说像新加坡这样的城市国家 为了自身的发展和安全 都将装 备制造业的发展和升级作为国家战略来对待 高度发达的装备制造业是实现工业化的 必备条件 也是一个国家综合竞争力的重要标志 制造业在中国现阶段至少有五个方 面的作用 第一是我们国家经济高速增长的发动机 第二是推动国民经济和社会信息 化的基础产业 第三是科技创新的重要载体 第四是劳动就业的主要部门 最后也是 国家安全的一个基本保证 中国制造业在改革开放25年间得到了快速的增长 就是中 国进出口是平衡的 中国制造业也面临非常严峻的挑战 因为我们要走一条新型工业 化的道路 就必须要以信息化带动工业化 工业化促进信息化 走出一条科技含量高 经济效益好 资源消耗低 环境污染少 人力资源得到充分利用 充分发挥的新型工 业化道路 这是我们的目标 一般人只认识到机械制造工业必须依靠信息科学 材料科学来改造自己 这只是 问题的一方面 而另一方面 信息科学 材料科学也必须依赖制造技术来取得的进展 例如 在计算机发展中最关键的问题高密集度的大规模集成电器与存储器件的制做 有赖于制造技术的发展 当前我国机械制造厂 公司 第一线工程技术人员主力大部分是 20 世纪八十年代 的机械制造及其工艺装备专业的毕业生 在学校学习的知识是西方发达国家 20 世纪四 十年代的制造技术 知识已非常陈旧 而且工厂实习的设备和制造技术已老化 我所选择的题目就是通过优化工艺和设计专业夹具来达到提高生产率和减小加工 误差的目的 这一课题可以把我四面来学到的机械制造知识应用于实践也是对我学习 的一次检验 二 国内外研究概况及发展趋势 含文献综述 在制造业自动化发展方面 发达国家机械制造技术已经达到相当水平 实现了机 械制造系统自动化 产品设计普遍采用计算机辅助设计 CAD 计算机辅助产品工程 CAE 和计算机仿真等手段 企业管理采用了科学的规范化的管理方法和手段 在加 工技术方面也已实现了底层的自动化 包括广泛地采用加工中心 或数控技术 自动 引导小车 AGV 等 我国机械制造技术水平与发达国家相比还非常低 大约落后20 年 近十几年来 我国大力推广应用CIMS 技术 20 世纪90 年代初期已建成研究环境 包 括有CIMS 实验工程中心和7 个开放实验室 在全国范围内 部署了CIMS 的若干研究 项目 诸如CIMS 软件工程与标准化 开放式系统结构与发展战略 CIMS 总体与集成 技术 产品设计自动化 工艺设计自动化 柔性制造技术 管理与决策信息系统 质 量保证技术 网络与数据库技术以及系统理论和方法等专题 各项研究均取得了丰硕 成果 7 现代机械制造业已经不是传统意义上的机械制造业 即所谓的机械加工 它是集 机械 电子 光学 信息科学 材料科学 生物科学 激光学 管理学等最新成就为 一体新技术与新兴工业的综合体 现代机械制造技术不仅在他的信息处理与控制等方面运用了微电子 计算机技术 激光加工技术 而且在加工机理 切削过程乃至所用的刀具也无不渗透着当代的高新技 术 例如激光加工通过控制激光束与工件的相对运动 可以在一台机床上加工孔 槽 二 三维曲面等各种形状 完成钻 镗 铣等动作 它可能引起21世纪初机械加工的一 场新的革命 激光切削 焊接 剪裁 成形加工等 例如 在激光束作用下使板料弯 曲 激光快速找正 激光测量等技术有许多已在美国 日本 西德等汽车工业 计算机 工业 家用电器工业中得到广泛应用 并获得巨大的经济效益 随着机床加工精度的提高 为了降低定位误差 提高加工精度 对夹具的制造精度 要求更高 为了提高机床的生产效率 双面 四面和多件装夹的夹具产品越来越多 夹 具元件模块化是实现组合化的基础 利用模块化设计的系列化 标准化夹具元件快速组 装成各种夹具已成为夹具技术开发的基点 省工 省时 节材 节能 体现在各种夹具 系统的创新之中 专家建议组合夹具行业加强产 学 研协作的力度 加快用高新技术 改造和提升夹具技术水平的步伐 创建夹具专业技术网站 充分利用现代信息和技术网 络 与时俱进地创新和发展夹具技术 3 21世纪实机械制造业的发展总趋势为 四化 柔性化 使工艺装备与工艺路线能适 用于生产各种产品的需要 能适用于迅速更换工艺 更换产品的需要 灵捷化 使生产 推向市场准备时间缩为最短 使机械制造厂机制能灵活转向 智能化 柔性自动化的重 要组成部分 它是柔性自动化的新发展和延伸 人类不仅要摆脱繁重的体力劳动 而且 要从繁锁的计算 分析等脑力劳动中解放出来 以便有更多的精力从事高层次的创造性 劳动 智能化促进柔性化 它使生产系统具有更完善的判断与适应能力 信息化 机械 制造业将不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值 而是由信息借助于物质和 能量的力量生产出价值 因此 信息产业和智力产业将为社会的主导产业 机械制造也 将是由信息主导的 并采用先进生产模式 先进制造系统 先进制造技术和先进组织管 理方式的全新的机械制造业 21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化 网络 化 虚拟化 智能化以及环保协调的绿色制造等 制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志 也是国际间科技竞争的重点 我国正处于经济发展的关键时期 制造技术是我们的薄弱环节 只有跟上发展先进制造 技术的世界潮流 将其放在战略优先地位 并以足够的力度予以实施 才能尽快缩小与发 达国家的差距 才能在激烈的市场竞争中立于不败之地 总之 在我国研究和发展先进 制造技术势在必行 三 研究内容及实验方案 1 毕业设计课题及其主要设计内容 本课题的任务是 香烟横包机右支架的机械加工工艺与工装设计 通过毕业设计 全面复习 巩固机械制造工艺学 机械制造装备设计以及相关课程的基本知识 并运 用所学知识解决机械加工中的工艺 工艺装备等实际设计问题 提高分析问题 解决 问题的能力 主要内容包括 机械制造工艺规程的设计方法 切削用量的确定 刀具 与机床的选用 热处理方法的确定 夹具设计的基本原理和方法 用 CAD 软件进行模 具设计 镗模夹具装配图与零件图设计等等 2 毕业设计的总体思路 1 零件的工艺分析 毛坯的选择 主要表面和定位基准的选择 主要表面的加工 次要表面的加工 2 确定零件的工艺规程 3 镗模的设计 4 夹具装配图与零件图的设计 5 撰写毕业设计说明书 6 答辩 3 初步拟定的设计方案 1 机械加工工艺设计的初步方案 根据先选择的毛坯拟定加工路线 选择各工序所用设备 选择各工序所用刀刃量 具及工夹具 确定各工序的加工余量 加工要求和绘制工序简图 确定重要工序的切削 用量和工时定额 最后填写工艺文件 初步拟定的工艺方案为 毛坯 粗加工 时效 精加工 52H7 23H7 22H7平行孔系工艺方案为 粗镗 时效 精镗 2 镗模设计的初步方案 工件的定位方法 工件以底面和孔 52H7为定位基准 安装在镗模上定位 夹紧方式及夹紧机构 用压板 垫圈和螺母将工件夹紧 即用螺旋式夹紧机 构 刀具的导向方式 用镗套及镗模支架等 四 目标 主要特色及工作进度 基本使工艺路线达到最优化的程度 设计的夹具有比较多的创新并满足装夹要求 1 绘制零件图 收集 查阅有关资料 外文翻译 6000 实词以上 撰写开题报告 3 1 3 26 4 周 2 对零件进行机械加工工艺分析 确定工艺方案论证 3 29 4 9 2 周 3 工艺参数计算 完成零件的机械加工工艺规程设计 4 12 4 30 3 周 4 设计夹具装配图 拆绘主要零件图 5 3 6 4 5 周 5 撰写毕业论文 毕业论文审查 毕业答辩 6 7 7 2 4 周 五 参考文献 1 赵志修 机械制造工艺学 M 机械工业出版社 1988 2 李洪 机械加工工艺手册 M 北京出版社 1994 3 东北重型机械学院等 机床夹具设计手册 第二版 M 上海科学技术出版社 1998 4 艾新 肖诗纲 切削用量手册 M 机械工业出版社 1985 5 Wang Xiankui Liu Chengying Li Zhizhong ect THCAPP Computer Aided Process Planning System in an Integrated Environment Tsinghua Science and Technology 1996 1 2 119 123 1 毕业设计 论文 外文翻译 题目 五轴磨床加工工具运动链的设计和分析 五轴磨床加工工具运动链的设计和分析 E L J Bohez 设计与制造工程部门 亚洲技术研究所 摘要 五轴 CNC 加工中心现在应用得非常广泛 大多数机器的运动学原理 都是以直角笛卡儿坐标系统为基础的 这篇文章对有可能的概念上的设计和基 于理论上有可能的自由度的结合并且真实存在的器械进行了分类 本文还定义 了一些有用的定量参数 例如 工作空间利用因素 机器加工工具的空间利用 率 方位空间的指标和方位角 同时还分析了不同概念的优缺点 给出了选择 的标准和机器结构的设计 最近在工业中提出的一些基于斯图尔特平台的概念 也将在这篇文章中进行简要的论述 关键词 五轴 机器加工工具 运动链 工作空间 CNC 旋转轴 1 介绍 机器加工工具的主要设计规范应该满足以下法 则 1 运动件在工具和零件的定位和安置上应该 有足够的弹性 2 以可能的最快的速度进行定位和安置 3 以可能的最高的精确度进行定位和安置 4 加工工具和工件的快速切换 2 5 保护环境 6 可能的高速材料移动率 一台机器的加工工具的轴的个数通常是由机器自由度数或者是在机器滑动 过程中独立可控的运动数来决定的 随着加工工具轴对应 Z 坐标轴的产生 ISO 轴命名法推荐使用右手坐标法则 一个三轴磨床有三个方向的线性滑动 X Y 和 Z 这使得机器能放置在相应轴向滑动范围内的任何一个位置 加工工具轴 的方向在加工的时候保持不变 这就限制了与工件连接的加工工具的弹性 并 最终导致很多不同的结构 为了增加在可能的加工工具 工件定位中的弹性而 不用重新设计结构 我们将要在增加更多的机器的自由度 对于一个传统的三 线性轴机器 能通过提供旋转滑动来实现 图 1 就展示了一个五轴磨床的例子 2 运动链接图 制作一个机器的运动链接图对于分析机器是很有用的 从运动链接图中我 们可以很快区别两组轴 图 2 展示了在图 1 中五轴磨床的运动链接图 从图中 我们可以看到 工件由四根轴运载 而加工工具只由一根轴运载 五轴机器就像两个相互协作的机器人 一个机器人运载工件 另一个机器 人则运载加工工具 为了得到工件和工具定位上最大的弹 性 机器至少需要 5 个自由度 这意味着 工具和工件能在任何角度下连接起来 从 一个刚性的物体运动连接点的观点来说 我们也可以理解对轴的个数的最低要求 为了定位两个在空间上相互连接的刚体 每个刚体 工具和工件 需要 6 个自由度 或者 12 个自由度 然而 任何不改变两者之间定位的共同的平移和旋转的存在 将会使自由度数目减少 6 个 两个刚体之间的距离是由工具的加工路径来决定 的 这个距离也将会允许减少一个多余自由度 这样就使得最小的自由度数为 5 3 文化背景 略 3 4 五轴机器运动结构的分类 按照机器的旋转和平移轴分类 我们可 以把机器运动结构分为四大类 1 三个平 移轴和两个旋转轴 2 两个平移轴和三个 旋转轴 3 一个平移轴和四个旋转轴 4 五个旋转轴 近乎所有存在的五轴机器 设备都属于 1 类 很多的定位焊接机器人 圈丝机器和激光加工中心也属于这一类 只 有有限的一些用来加工轮船推进器的五轴机 器属于 2 类 3 和 4 类只有在设计 需要增加更多自由度的机器人的时候才会用 到 五根轴可以分布在工具和工件之间的结合处 第一种分类是根据运载轴的 工具和工件的数量和在运动链中各个轴的次序来划分的 另一种分类是根据旋 转轴放置的位置 是在工具那边还是在工件那边 来划分的 基于笛卡儿坐标 的机器中的五个自由度是 三个平移运动 X Y Z 一般表示为 TTT 和两个旋 转运动 AB AC BC 一般表示为 RR 三个旋转轴 RRR 和两个直线运动轴 TT 的结合是很少见的 如果一根轴承载着工件 习惯上是用一个附加的标 记来注释它 图 1 中的机器能以 X Y A B Z XYAB 轴运载着工件 Z 轴运 载着工具 图 3 中展示的是 XYZA B 三根直线运动轴运载工具 两根旋转轴 运载着工件 4 1 基于工件和工具运载轴次序的分类 理论上 如果认为在工具和工件运载轴的两个运动链上的轴的次序有不同 的结构 可能的结构的数目会非常大 同时只有两根直线运动轴和三根旋转轴 结合也包括在内 在一个五轴机器中能以以下方式将一根工具运载轴和四根工件运载轴结合 对于 X Y Z A B C 中任意一个可能作为工具运载的轴 其他工件运载轴可 以在剩下的五根轴中选取 所以 对于任意可能的工具运载轴选择 六选一或 者有六种可能 在剩下的五根轴中选取四根进行不同结构的排列个数为 5 4 120 所以 理论上只有一根工具运载轴的五轴机器就有 6 120 720 种可 4 能 其他的结合方式也可以用这种方法分析 假设 t 代表工具运载轴的数目 w 表示工件运载轴的数目 w t 5 那么全部可能的结合数如下所示 这个方程式的值恒等于 6 或者当 w t 5 时这个值等于 720 在这些 720 的 结合中 有一些只包含两根直线运动轴 如果只考虑有三根直线运动轴的五轴 机器 只有 3 5 360 的结合也是仍是有可能的 这些结合的预设值 Gt 主要是 由 t 的预设值决定的 这个预设值和由 w 的预设值所决定的 G w 的预设值是一 致的 其中 w 5 t 运用以上的定义 我们可以把五轴机器分为以下小群 1 G0 G 5 组 2 G1 G 4 组 3 G2 G 3 组 4 G3 G 2 组 5 G4 G 1 组 6 G5 G 0 组 4 2 基于旋转轴的位置的分类 我们能根据旋转轴装配的位置对机器进行分类 只有那些有两根旋转轴和三根线性轴的机器我们才会进一步考虑 可能的 结构如下 a 旋转轴装配在工具杆上 b 旋转轴装配在机器平台 c 两者的结合 如果机器的轴的 R 或者 T 的类型一样 那么在工具或者工件运载运动链中 轴的次序就不重要了 一般来说 如果在工件运载运动链中有 根平移轴和 根旋转轴 在工具运动链中有 根平移轴和 根旋转轴 那么结合的个数为 11 其中 每一组的结合的个数在下面中将会一个个给出 所有组的结合总数为 60 从设 计的观点来说 这是我们所考虑的选择的数量中较为容易处理的一个 5 五轴机器的工作空间 5 在定义五轴机器设备的工作空间之前 要适当的定义加工工具的工作空间 和工件的工作空间 加工工具的工作空间就是通过沿着工具运载轴路线描绘出 工具扫过参考点 例如工具尖端 而得到的 工件运载轴的工作空间也是用同 样方法定义的 把机器平台的中心选择作为参考点 这些工作空间能由计算扫 过过的体积决定 6 基于以上的定义 我们能定义一些对于不同类型机器比较 选择和设计有 用的定量参数 5 1 工作空间利用因素 这个因素可以定义为 工件空间和工具空间的交集与工具空间和工件空间 的并集的比 公式为 5 2 可加工的体积大小 一旦工件相对于工件参考点是固定的 并且一个特殊的工具相对于工具参 考点也是固定的 那么我们就有可能确定可加工的体积的大小 可加工的体积 就是能够在工件上切除的全部体积 机器工具空间和工件的交集给出了可以切 除的材料的总量 或者说是可加工的体积 这是对于特殊的工件和工具机构来 说的 5 3 机器工具空间效率 机器工具空间效率的定义为 机器工具空间 省略了一部分 和包含着机 器的最小凸起体积 5 4 五轴机器的定位空间指数 一个我们用来估计定位的最大范围的方法是为了决定能在机器上用两根旋 转轴加工的球的最大部分 空间定位指数定义为能够由用所有旋转轴加工的机 器来加工的最大的球顶体积除以机器工具空间 如果这个指数趋近于 1 这就意味着所有的旋转轴能够在整个机器工具空间 中运用 如果这个指数比 1 小 这就意味着大概百分之 的工作空间能运用 6 所有的旋转轴 以上的定义都是理论上的定义 实际上的定位空间指数会因为避免零件和 机器 工具和工件之间的碰撞而进一步受到限制 能够加工的球顶变小就说明 了这一点 6 五轴机器的选择标准 我们的目的不是对五轴机器对于某一项特定的运用的选择或者设计进行一 个彻底的研究 我们只是论述能用来判断五轴机器的选择的主要的标准 6 1 五轴机器设备的应用 应用能在布置和造型上进行区 分 图 12 和图 13 说明了五轴的 布置和五轴造型上的区别 6 1 1 五轴布置 如图 12 所示 一个在不同角 度有着很多孔和平面板的零件 仅仅用一台三轴磨床来加工这个 零件是不可能的 如果我们在用 一台五轴机器 那么工具能在任何方向和工件定位连接起来 一旦达到了正确 的位置 在大多数轴固定的情况下 我们就可以对孔和平面板进行加工了 平 面板中能包括独立结构的 2D 平面 如果我们仅仅是要钻孔 那么理论上一轴 CNC 同步控制就足够了 而加工 2D 平面时两轴同步控制就够了 然而 三轴同 步现在也很普遍了 当我们把工件和工具放置在连接在一起的时候 这就增加 了在开始切削前的快进的速度 6 1 2 五轴造型 图 13 所示为一个五轴造型的例子 为了加工这个形状复杂的表面 我们需 要在切削时控制好与零件接触的刀具的位置 刀具工件的位置在每一步工序中 都会改变 CNC 控制器需要在材料切除过 程中同步控制五轴 更多关于造型的细节 能在参考文献 13 中找到 五轴的机器有如 下的应用 1 生产刀刃 如 压缩机 和涡轮的浆 2 燃料泵的注射器 7 3 头饰的外形 4 医学器官例如人造心脏阀 5 复杂表面的铸型 6 2 轴结构的选择 在设计和选择一个结构时 零件的尺寸和重量是首要的标准 重型工件要 求工件运动链短 同时 水平加工平面又是较好的一种设计 这种设计会使定 位和处理工件变得很便利 把一个重型工件放在一个单独旋转轴运动链上将会 很大程度上增加定位的弹性 从图 4 中我们可以看出 用一个单独水平旋转轴 来运载工件会使得机器更加具有弹性 在很多情况下 我们应该把工具运动链保持得尽量短 因为我们还必须运 载工具轴驱动装置 7 基于斯图尔特平台的新的机器概念 略 8 结论 理论上 五轴机器有很多构成方式 近乎所有经典的笛卡儿坐标五轴机器 都属于由三根线性轴和两根旋转轴 或者三根旋转轴和两根线性轴组成的系列 这个系列又可以细分为有着 720 种情况的六组 就算只考虑三根线性轴的情况 在每个系列中仍然有 360 种组合 这些不同的组合是根据在工具和工件运载运 动链中轴的次序来区分的 如果在对由三根线性轴和两根旋转轴组成的五轴机械进行分组时 只考虑 在工具和工件运动链中旋转轴的位置 那么我们能五轴机器分为三组 在第一 组中 两根旋转轴安置在工件运动链 在第二组中 两根旋转轴安置在工具运 动链 在第三组中 每个运动链都安置一根旋转轴 每一组仍然有 20 种可能的 情况 对于一个特定的应用领域 要从这些组合中选出一组最好的是一项很复 杂的工作 为了使这项工作变得容易些 我们定义了一些用于比较的指数 例 如 机器刀具空间 空间利用因素 定位空间指数 定位角度指数和机器刀具 空间效率 列出了用来计算机器刀具空间和在机器上能加工的最大球顶的直径 的算法 详细论述了两个运用这些指数的例子 第一个例子论述的是加工珠宝 的五轴机器的设计 第二个例子则阐明了一台机器在线性轴中有着相同范围 在这种情况下 旋转轴选项的选择 略 运用得最广泛的五轴机器的两根旋转轴安置在运动链末端处的工件一侧 这种结构给出了一种对于机器刀具结构的模块设计 然而 从应用的观点来说 8 这种模块设计并不总是最理想的 因为理论上存在很多可能的结构 很明显的 是 对于一个特殊的工件装置需要一个合适的特定的五轴机器 模块设计应该 以在所有的五轴结合中的模块性为基础 当前在设计中的模块性是以三线性轴 机器为基础的 五轴磨床使得机器结构的数量变小 这对增加精确度和减小大部分尺寸是 有帮助的 然而 它也有一些缺点 1 五轴机器的高价 2 增加的旋转 轴的同时也增加了定位误差 3 在同等的进给下 在机器轴上的切削速度更 高 在购买五轴机器之前必须要对需要加工的产品的范围进行深入的研究 那 些零件也应该分为五轴定位或者是五轴造型 或者两者都是 例如 有着旋转 平台的机器对于生产诸如压缩机的旋转工件是很好的 一根旋转轴在刀具侧 一根旋转轴在工件侧 这样的布置将会提供更大的工作空间利用因素 最近所介绍的虚拟轴机器有着一个主要的优点 潜在的更高的动力响应和 更高的硬度 然而 它的工作空间利用因素比经典的五轴机器要低 这些机器 的更高强度使得他们非常适于高速磨所需要的高速杆 19 的设计