并联机床安全保障系统设计

机械毕业设计395并联机床实验台总体结构设计

第1章绪论 1.1课题背景与意义为了提高对生产环境的适应性，满足快速多变的市场需求，近年来全球机床制造业都在积极探索和研制新型多功能的制造装备与系统，其中在机床结构技术上的突破性进展当属90年代中期问世的并联机床(ParallelMachineTool)，又称虚(拟)轴机床(VirtualAxisMachineTool)或并联运动学机器(ParallelKinematicsMachine)。并联机床实质上是机器人技术与机床结构技术结合的产物，其原型是并联机器人操作机。与实现等同功能的传统五坐标数控机床相比，并联机床具有如下优点：刚度重量比大：因采用并联闭环静定或非静定杆系结构，且在准静态情况下，传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆，故传动机构的单位重量具有很高的承载能力。响应速度快：运动部件惯性的大幅度降低有效地改善了伺服控制器的动态品质，允许动平台获得很高的进给速度和加速度，因而特别适于各种高速数控作业。环境适应性强：便于可重组和模块化设计，且可构成形式多样的布局和自由度组合。在动平台上安装刀具可进行多坐标铣、钻、磨、抛光，以及异型刀具刃磨等加工。装备机械手腕、高能束源或CCD摄像机等末端执行器，还可完成精密装配、特种加工与测量等作业。技术附加值高：并联机床具有“硬件”简单，“软件”复杂的特点，是一种技术附加值很高的机电一体化产品，因此可望获得高额的经济回报。目前，国际学术界和工程界对研究与开发并联机床非常重视，并于90年代中期相继推出结构形式各异的产品化样机。1994年在芝加哥国际机床博览会上，美国Ingersoll铣床公司、Giddings&Lewis公司和Hexal公司首次展出了称为“六足虫”(Hexapod)和“变异型”(V ARIAX)的数控机床与加工中心，引起轰动。此后，英国Geodetic公司，俄罗斯Lapik公司，挪威Multicraft公司，日本丰田、日立、三菱等公司,瑞士ETZH和IFW研究所，瑞典NeosRobotics公司，丹麦Braunschweig公司，德国亚琛工业大学、汉诺威大学和斯图加特大学等单位也研制出不同结构形式的数控铣床、激光加工和水射流机床、坐标测量机和加工中心。与之相呼应，由美国Sandia国家实验室和国家标准局倡议，已于1996年专门成立了Hexapod用户协会，并在国际互联网上设立站点。近年来，与并联机床和并联机器人操作机有关的学术会议层出不穷，例如第47～49届CIRP年会、1998～1999年CIRA大会、ASME 第25届机构学双年会、第10届TMM世界大会均有大量文章涉及这一领域。由美国国家科学基金会动议，1998年在意大利米兰召开了第一届国际并联运动学机器专题研讨会，并决定第二届研讨会于2000年在美国密执安大学举行。1994～1999年期间，在历次大型国际机床博览会上均有这类新型机床参展，并认为可望成为21世纪高速轻型数控加工的主力装备。我国已将并联机床的研究与开发列入国家“九五”攻关计划和863高技术发展计划，相关基础理论研究连续得到国家自然科学基金和国家攀登计划的资助。部分高校还将并联机床的研发纳入教育部211工程重点建设项目，并得到地方政府部门的支持且吸引了机床骨干企业的参与。在国家自然科学基金委员会的支持下，中国大陆地区从事这方面研究的骨干力量，于1999年6月在清华大学召开了我国第一届并联机器人与并联机床设计理论与关键技术研讨会，对并联机床的发展现状、未来趋势以及亟待解决的问题进行了研讨。

家电产品的造型设计方法

家电产品的造型设计方法&工业设计的概念资料随着社会的进步，人们生活水平的不断提高，追求完善已成为时尚．人们对消费产品的要求已不仅仅满足于基本功能的完备，同时更注重外观的美感．家电产品在不断提高和完善其功能的同时，在外观造型上要求越来越高，多以复杂方式自由地变化的曲线曲面即所谓自由型曲线曲面组成．而这一类形状单纯用画法几何与机械制图是不能表达的．这就给家电产品的设计及制造带来了挑战．计算机技术和计算机图形学的不断发展，为人们提供了强有力的工具，三维CAD/CAM/CAE集成化软件被广泛应用于制造业．然而，要快速高质量地完成一个家电产品的造型设计，必须根据家电产品的特点，总结出一套建模方法和技巧．这样才能大大缩短设计周期，提高设计效率，满足客户对产品的各种特殊需求． 1 掌握三维CAD造型的原理，充分了解应用软件中的造型方法 CAD的三维模型有三种，即线框、曲面和实体。早期的CAD系统往往分别对待以上三种造型。而当前的高级三维软件，例如UGII,PRO/E,EUCLID等则是将三者有机结合起来，形成一个整体，在建立产品几何模型时兼用线、面、体三种设计手段。其所有的几何造型享有公共的数据库，造型方法间可互相替换，而不需要进行数据交换。此在进行产品造型时，必须首先充分了解应用软件中的各种造型方法，总结出造型方法的特点、相关参数及应用技巧，减少造型时的盲目性，便能快捷有效地获得满意结果。 1.1线框造型线框造型可以生成、修改、处理二维和三维线框几何体。可以生成点、直线、圆、二次曲线、样条曲线等，又可以对这些基本线框元素进行修剪、延伸、分段、连接等处理，生成更复杂的曲线，线框造型的另一种方法是通过三维曲面的处理来进行，即利用曲面与曲面的求交，曲面的等参数线，曲面边界线，曲线在曲面上的投影，曲面在某一方向的分模线等方法来生成复杂曲线。实际上，线框功能是进一步构造曲面和实体模型的基础工具。在复杂的产品设计中，往往是先用线条勾划出基本轮廓，即所谓“控制线”，然后逐步细化，

并联机床研究现状与展望

并联机床研究现状与展望杨建新,郁鼎文,王立平,汪劲松 (清华大学精密仪器与机械学系,北京　100084) 摘要:并联机床作为机床技术和机器人技术相结合的产物,与传统结构机床相比具有很多的优点。简要介绍了目前国内外并联机床的发展现状和未来趋势,以及关键技术的研究进展,提出了发展并联机床需要解决的若干理论与技术问题,以及解决这些问题的可行途径。关键词:并联机床;机构设计;运动学;数控技术;动力学中图分类号:TH112 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2002)03-00010-03 Progress in the R esearch of Parallel Machine Tool YAN G Jian-xin,YU Ding-wen,Wang Li-ping,Wang Jin-song (Tsinghua University,Beijing,100084,China) Abstract:As the result of synthesizing machine tools with robot technology,parallel machine tools have many advantages compared as the classical ones.This paper briefly introduces the future prospective of parallel machine tools,points out some key issues that should be tackled for design and manufacture. K ey w ords:Parallel Machine Tools;Mechanism Design;K inematics;NC Technology;Dynamics 并联机床自20世纪90年代中期问世以来,不过数年时间,便以迅猛的速度向前发展[1]。并联机床实质上是机器人和机床技术相结合的产物,从1994年美国Ingersoll和G&L公司首次在IM TS上首次展出称为VARIX和Hexapods的并联机床后,到2001年汉诺威国际机床展览会(EMO′2001)上展出的各种构型的商品化并联机床已达到30余台。目前,国际学术界和工程界十分重视研究与开发并联机床,对这种新型数控装备的应用前景和市场潜力抱乐观的态度,纷纷投入大量的人力和物力竞相开发[2]。并联机床如此迅速发展,并受到众多科研单位与商家的高度重视,原因是这种机床具有高刚性、高速度、高加速度、高精度、高柔性、高灵活性、大推力以及重量轻等优点,从而使得并联机床具有广阔的发展和应用前景。 1　并联机床基础理论及关键技术 111　构型设计构型设计是并联机床设计的首要环节,其目的是在给定所需自由度条件下,寻求含一个动平台的并联机构杆副配置、驱动方式和总体布局的各种可能组合。关于并联机构构型的研究一直是人们关注的热点。近几年众多学者提出了多种新机构构型,并对机构的类型和构建方法进行了系统的讨论,其中基于少自由度并联机构的并联机床逐渐受到人们的青睐[3]。按末端执行器运动自由度的数目并联机构可以分为6自由度、5自由度、4自由度和3自由度并联机床。20世纪90年代中期出现的并联机床基本都是以Stewart平台为基础的,经过几年的研究人们发现以Stewart平台为基础的6自由度并联机床存在工作空间小和加工精度不易保证的缺点,机构的运动学、动力学设计较为复杂。因此,人们逐渐开始选择并设计一些新结构形式的少自由度机构来用于加工。基于少自由度并联机构的并联机床具有结构形式简单、作业空间大、运动学动力学设计简单、运动容易解耦、对机械元件的制造及控制精度较低等优点。在少自由度机构上附加转头并且结合工作台的运动,有可能实现刀具相对工件的5个或6个自由度的运动。最有代表性的基于少自由度并联机构的并联机床是瑞典Neos Robotics公司开发研制的Tricept系列。在基于少自由度的并联机床中,5自由度和4自由度机床一般都属于变结构或串并混联结构机床,在串并混联结构中一个支链内可以有多个驱动器。例如东北大学的5轴联动3杆虚轴数控机床。按驱动副类型的不同,并联机床可以分为内副驱动、外副驱动和内外副混合驱动,其中定长杆作为支链的外副驱动或内外副混合驱动的结构形式越来越普遍。以Stewart 平台为原型的并联机床主要为内副驱动形式,内副驱动形式灵活,速度快,常用于机器人操作机中实现一般空间运动,然而在金属加工中,内副驱动表现出很差的静特性和动特性,容易产生热效应且不便于补偿。相反,外副驱动采用定长杆,在刚度和动态性能上要比内副驱动好得多,而且在很大程度上避免了热效应,降低了热补偿的难度,此外还具有作业空间大、机械结构简单、标准化强、工艺性较好、具有优势运动方向等优点。具有代表性的外副驱动机床是瑞士苏黎世联邦技术学院的的6滑块机床Hexaglide、韩国SEN2 A TE公司的串并联机床ECL IPSE等。按支链中伺服驱动器的数目不同,并联机床可分为并收稿日期:2002-03-03 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2001AA421110);国家973资助项目(G1998030607) 作者简介:杨建新(1977-),男,山西阳泉人,清华大学博士研究生,主要研究领域为并联机床机构学与动力学。 012002年5月　机械设计与制造工程　第31卷　第3期

数控机床外观造型的改进设计

数控机床外观造型的改进设计 □黄朝亮王晨升【内容摘要】数控机床外观造型设计对于提高数控机床产品附加值，增强市场竞争力具有重要意义。进入21世纪，伴随科技的快速发展，我国数控机床的产量与质量都得到了大幅度的提高。但是传统观念认为机床的外观设计以满足机床加工功能要求为目的，在设计过程中不重视人的因素。对数控机床行业来说，讲究产品的外观造型，不单出于对美的追求，更多的是为了适应市场的变化，客户的需求，更好地提高机床产品的竞争力。本文通过对现有数控机床的外观造型设计相关技术及理论基础研究，提出改进设计方法，该方法基于色彩的运用、形态的运用、宜人性的运用和“绿色机床”的运用。并在此基础上结合实际以一台数控机床为例进行了外观造型的改进设计。【关键词】数控机床；创新设计；外观造型【作者简介】黄朝亮（1985．10 ），男，湖南湘西人；北京邮电大学自动化学院硕士研究生；研究方向：人机交互王晨升（1964．5 ），北京邮电大学自动化学院副教授，博士；研究方向：工程图学、先进设计与制造技术一、引言数控机床是当代加工制造业的重要装备，21世纪初中国已成为世界上最大的数控机床进口国家。经过几十年的努力，国产数控机床与国外数控机床在技术上差距不断缩小，但在外观造型设计上水平明显还很落后。如今市场竞争日趋激烈，功能已经不再是决定客户购买产品的唯一因素，外观造型上的独特性、创新性等愈来愈受到重视。过去的“中国制造”往往给人以廉价、劣质的印象，数控机床作为科技密集型产品，在满足功能的前提下研究其外观造型设计，赋予其视觉上的科技感、时代感，提高其外在质量，是国内数控机床制造业刻不容缓的问题。本文针对国产中低档数控机床外观造型设计提出改进设计方法，并结合实际进行了创新设计。二、数控机床外观造型改进设计的意义我国在高档数控机床市场目前还缺乏竞争力，主要原因在于高精技术上的差距，这一问题无法在短时间内解决。在数控机床市场，国产品牌依靠较低廉的价格和并不逊色的技术质量占有较大市场份额。但是目前国内大多数控机床设计以满足产品的功能性为主要目标，外观造型设计服务于机床功能的实现，在审美需求、宜人性、节能环保等方面较少考虑。纵观数控机床发展史，从劳动密集型向科技密集型发展是历史发展的趋势。随着数控机床科技含量的不断提高，外观造型上也应与时俱进。研究数控机床的外观造型设计方法，目的在于提高数控机床产品的外观质量和宜人性，增强产品的附加值与整体造型效果，提高我国数控机床产品的市场竞争力，树立企业品牌价值，满足市场竞争的需要，创造更高的经济效益。三、数控机床外观造型现有设计的方法当前的数控机床外观造型设计一般采用计算机辅助数控机床外观造型设计方法。由于我国目前机电产品外观造型设计水平较低，大多数设计师会先从网上广泛地搜集、整理、分析国内外同类产品的造型。在工作中一般选用Au-todesk公司的3D Studio Max和AutoCAD等软件利用其提供的概念设计模块、草图设计模块、工业设计模块等系统模块进行造型设计。现有的数控机床外观造型设计尚未有统一的设计方法或模型，通常是设计者根据自身所掌握的相关专业知识，从最初的设计要求出发，通过产品定位、设计问题的解决、综合及细化等一系列操作，使设计对象逐步清晰、明确，从而得到设计对象的完整表达信息，形成最终的设计结果。四、改进设计的方法为了满足数控机床产品外观造型的审美需求、宜人性、节能环保等功能，需要综合运用色彩理论、形态理论、人机工程理论、绿色机床理论等知识。一是色彩的运用。数控机床主要由人来操作，所以色彩选用时要考虑人的活动和审美要求。现有的中低档数控机床选用色彩灰暗沉闷，容易使人郁闷，产生疲劳。改进设计时考虑到操作者需要长时间操作、观察机床，所以应选择使其觉得安全、稳定、舒适的颜色搭配。机床主体可以采用纯度低的颜色如浅蓝、浅黄等使人觉得舒适、亲近；增强稳定感则可以选用上轻下重、上明下暗的处理。二是形态的运用。目前国产中低档数控机床形态设计过于简单、生硬，往往给人以不自然的感觉，造型随意，往往各种部件之间风格不统一。针对这些缺点，在改进设计时要依循形式美的法则，考虑机床外观造型尺度大小、比例的协调、对称与均衡、韵律与美感等。同时数控机床作为高科技产品，在形态设计上要体现出其科技感、时代感。三是宜人性的运用。数控机床的设计应该以人为本，符合人的操作习惯，提高操作准确度和工作效率。现有机床设计较多的是人适应机器，所以出现了诸如数控面板过高，不便于观察与操作；舱门位置不合理，把手横置不符合用力习惯；缺少安全 · 65 ·

数控机床外观造型工业设计

参考资料1. 数控机床外观造型工业设计设计是一种艺术的造物活动，其本质是“按照美的规律为人造物”，这就决定了对设计的研究不能脱离审美的范畴。虽然“美”不是设计的惟一属性和最终目的，但就设计成果而言，美的因素却成为考虑其优劣程度的标准之一。对于机械造型美，最早可以追溯到19世纪。英国著名的建筑师、工艺美术家威廉?莫里斯要求艺术能为大多数人服务，为整个社会服务。1907 年，在莫里斯等人的影响下，德国一些工程师和工业设计师创办了“德意志艺术工业联盟”。这个组织在大工业机器生产的基础上将艺术和劳动结合在一起，在提高机械产品的质量，特别是在改进产品外观造型上作出显著成效。因此，德国的工业机械产品立即在国际市场上畅销，从而促进了世界各国对机械产品造型的重视。我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此，产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍不受欢迎而缺乏竞争能力。此外，机械造型忽视和人体工程学的结合，明显与外市场的需求不相适应，从而失去竞争能力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。一、数控机床外观造型要素分解数控机床的整体造型是由外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将数控机床外观件分为外罩、门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观部件作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观件只是研究机床门、把手和标牌等对机床外观造型影响较大的外观件。数控机床整体造型与外观件造型、外观件与外观件造型之间的关系是有机的协调关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控机床造型设计的重点。外罩：机床的外罩造型是影响整体造型风格的最重要因素。外罩是数控机床主体上最主要的部件，其造型的视觉冲击力和表现力直接影响人们对机床的第一印象乃至最终评判。现有机床的外罩造型从其正立面上大体可以概括为曲面造型、直面造型和斜面造型。这三种特征的外罩造型给人的感觉各不相同。以曲面、曲线为基调的外罩造型给人圆润、流畅、活泼、亲切的感觉。以直面、直线为主的造型风格给人规整、均衡、庄重的感觉。正立面以斜面为主的造型，其面与面之间的转折变化较为丰富，给人以有生气、活力、轻巧的感觉。门：机床门位于机床主体部分的正面中央，是机床造型设计的重点之一。机床门的造型要受到机床外罩正立面造型的约束，其外轮廓线要与机床外罩正立面的轮廓线相匹配。现有的造型大致可以按造型感觉分为曲门、直门和折门三种，其造型的变化要随外罩造型的变化而变化。

数控机床外观造型设计中的审美分析

106艺术设计月刊 March ???????????????? ??????? Art & Design 总第１６７期 20073 数控机床外观造型设计中的审美分析 Aesthetic Analysis of Designing the Form of NC Machine Tool 卢晓梦Ｌｕ　Ｘｉａｏｍｅｎｇ｜　内容摘要　｜　本文通过分析数控机床外观造型设计视觉传达中艺术与技术的关系，进一步阐述了了解美的规律，灵活掌握数控机床外观造型的表现形式，从而能更形象、生动、快捷地传达机械产品信息的观点。［关键词］数控机床外观造型／艺术美／技术美设计是一种艺术的造物活动，其本质是“按照美的规律为人造物”，这就决定了对设计的研究不能脱离审美的范畴。虽然“美”不是设计的惟一属性和最终目的，但就设计成果而言，美的因素却成为考虑其优劣程度的标准之一。对于机械造型美，最早可以追溯到１９世纪。英国著名的建筑师、工艺美术家威廉?莫里斯要求艺术能为大多数人服务，为整个社会服务。１９０７年，在莫里斯等人的影响下，德国一些工程师和工业设计师创办了“德意志艺术工业联盟”。这个组织在大工业机器生产的基础上将艺术和劳动结合在一起，在提高机械产品的质量，特别是在改进产品外观造型上作出显著成效。因此，德国的工业机械产品立即在国际市场上畅销，从而促进了世界各国对机械产品造型的重视。我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此，产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍不受欢迎而缺乏竞争能力。此外，机械造型忽视和人体工程学的结合，明显与国外市场的需求不相适应，从而失去竞争能力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。一、数控机床外观造型要素分解｜｜｜数控机床的整体造型是由外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将数控机床外观件分为外罩、门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观部件作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观件只是研究机床门、把手和标牌等对机床外观造型影响较大的外观件。数控机床整体造型与外观件造型、外观件与外观件造型之间的关系是有机的协调关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控机床造型设计的重点。外罩：机床的外罩造型是影响整体造型风格的最重要因素。外罩是数控机床主体上最主要的部件，其造型的视觉冲击力和表现力直接影响人们对机床的第一印象乃至最终评判。现有机床的外罩造型从其正立面上大体可以概括为曲面造型、直面造型和斜面造型。这三种特征的外罩造型给人的感觉各不相同。以曲面、曲线为基调的外罩造型给人圆润、流畅、活泼、亲切的感觉。以直面、直线为主的造型风格给人规整、均衡、庄重的感觉。正立面以斜面为主的造型，其面与面之间的转折变化较为丰富，给人以有生气、活力、轻巧的感觉。门：机床门位于机床主体部分的正面中央，是机床造型设计的重点之一。机床门的造型要受到机床外罩正立面造型的约束，其外轮廓线要与机床外罩正立面的轮廓线相匹配。现有的造型大致可以按造型感觉分为曲门、直门和折门三种，其造型的变化要随外罩造型的变化而变化。观察窗：观察窗作为数控机床正立面的视觉中心，其造型对整体造型风格的表现起着画龙点睛的作用。现有的数控机床的观察窗造型变化较多，但均要求与整体造型风格相协调。方形观察窗带有小圆角，常与以直线、平面为主，边角较硬直的外罩造型相匹配，给人以规整、精确的感觉。而带有大圆角的观察窗造型常与以曲面感觉为主的或面与面之间过渡较为圆滑的外罩造型相匹配。现有数控机床的观察窗造型已不再以方形为主，尤其是国外的数控机床造型越来越多地采用曲线造型和一些不规矩形作为观察窗的外形，以满足机床造型风格多样化的需求。把手：把手虽然在数控机床外观部件中体积较小，但其造型的视觉冲击力却不小。把手的造型和安装的位置都要考虑人机工程学方面的因素，以方便操作者使用。把手的造型主要由其截面形状和外形轮廓线决定。现有机床的把手截面多以圆形为主，但方形截面把手也有少量的应用。现有的把手外形轮廓线可归纳为直、曲、折三种，每种造型可分别与不同造型风格的机床造型搭配，但要考虑风格协调问题。直把手多用于方正的机床造型；曲把手多用于曲面的造型，以体现整体形态的张力；而折把手多应用于面与面之间转折变化丰富的机床造型，形成整体风格的统一。二、数控机床外观造型设计中的艺术美｜｜｜数控机床是多种技术的综合体，因而在设计过程中，仅仅局限于使其安全、快捷以及功能性的提高已经无法满足人们的需求。设计师还应注重机床的外观质量，比如形态、色彩、质感和装饰等综合整体给予人们的审美形象。要塑造美的形式很大程度上受到相对独立的审美法则的制约，机床造型设计同样也需要一些审美法则来加以指导，在数控机床造型设计中贯彻。例如：对立与统一、比例与尺度等造型设计法则，有利于处理好机床局部部件造型与整体造型之间的关系，以获得风格统一、比例协调的机床造型。宇宙间万物的形态无论有多复杂，都可以归纳为点、线、面、体四个基本要素。不同造型要素的组合，在造型意义上可以产生不同的性格，既能产生和谐，又能产生动态的紧张。数控机床外观艺术形式大体可分以下几种：现代艺术与设计 Modern Art and Design

数控机床人机界面设计原则

数控机床人机界面设计原则有学者认为，人机界面设计可理解为广义的人机界面设计和狭义的人机界面设计。狭义的人机界面是计算机系统中的人机界面，又称人机接口、用户界面，它是计算机科学与心理学、图形艺术、认知科学和人机工程学的交叉研究领域，是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，是计算机系统向用户提供的综合操作环境。从广义的人机界面角度来讲，它主要是研究人与机关系的合理性。人机界面中的“人”是指作为工作主体的人，包括操作人员、决策人员等。人的生理特征、心理特征以及人的适应能力都是重要的研究方向。人机界面中的“机”是指人所控制的一切对象的总称，包括人操作和使用的一切产品和工程系统。设计满足人的要求、符合人的特点的“机”，是人机界面设计探讨的重要问题。数控机床的人机界面可分为软件人机界面和硬件人机界面。 1、数控机床软件界面设计原则软件在数控机床中的作用非常重要，其用户界面直接影响着数控机床的工作效率和效果。数控机床软件界面的设计原则可归纳如下：(1) 一致性原则。软件人机界面的一致性原则主要是指在不同的系统之间及应用系统内部具有相似的界面外观、布局、人机交互方式及信息显示格式等。

一致性原则有助于用户学习机床的操作，并减少使用时的出错率。(2) 提供信息反馈。信息反馈是指机床对用户的操作所作的反应，它可以表明用户的操作是否为机床所接受、是否正确，以及操作的效果怎样。反馈方式可以是文本、图形和声音等。 (3) 保持界面空间布局的合理性。界面空间的布局应简洁明了。设计师应根据对现实操作物的理解设计出能给用户带来方便的界面。例如数控钻床CNC5000V200控制系统软件的图形界面中，有三个功能独立的过程（PROCESS）：OPERATE，PROGRAM，CONTROL。每个过程分别服务于系统的操作者，程序员和监控者（SUPERVISOR）。每一个过程都有自己的菜单行，在菜单行下的菜单是下拉菜单，具有自己的子菜单。子菜单可以被选择，以进行下一步的操作。 (4) 合理利用颜色和图形。界面上使用颜色可以更好地进行提示操作，还能缓解操作者的视觉疲劳。所用颜色一般不超过3～5种。例如在数控钻床CNC5000V200控制系统软件的图形界面中，高光表示被激活的过程（PROCESS），被激活的过程具有自己的色彩，并显示为屏幕的前景，OPERATE对应绿色，PROGRAM对应深蓝色，CONTROL对应浅蓝色。图形具有直观、形象、信息量大等优点，在界面中使用图形可增强操作的可理解性及易学易用性。 (5) 选择适合的字型和大小。

23 汽车造型设计技术与方法

23 汽车造型设计技术与方法 2.3.1 汽车造型必需遵循的法则 (1) 汽车用户需求用户就是上帝一直是各行各业服务的宗旨。同时不同民族具有其独特的文化背景。英国人比较保守、怀旧，法国人浪漫、幽雅，德国人稳重、敬业，意大利人热情、奔放。中国人喜欢传统与创新的结合.因此不同国家的汽车品牌具有自己的特色。此外，汽车车身的发展经历了几个时代的变迁。从粗糙的“马车”到火柴盒般的箱形汽车，再到很卡通的甲壳虫汽车，还有船型、鱼型、楔型，汽车的身材越来越好看，线条越来越代美。这就说明汽车造型和汽车设计必需满足用户的需求和民族文化。 (2) 法规需求为保证汽车的安全形式和实用，各国汽车组织和政府颁布相关法规规定汽车的设计强制性标准、实用功能，确保汽车能满足各种形势下的需要。通常相关法规有汽车安全法规、汽车排放、汽车报废、质量认证和强制性检验法规等。与造型有关的是视野,前后保险杠,灯具,牌照尺寸和碰撞安全性等 (3) 技术进步过去(1990年前)，新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年，1995年后,尤其现在运用了计算机，仅需要二年或更少的时间。这就说明了现代新技术的进步是汽车设计的有力支持和强劲的手段。CAD/CAE/CAM/PDM 软件的出现和使用使汽车的造型和设计进入一个新的历史时期。汽车设计手段不仅更加快捷和方便，也使原来不可能的设计方法成为可能。虚拟现实的设计技术模拟汽车的视觉效果以及汽车的操纵环境，大大降低了汽车设计过程中试制的费用，同时提高了汽车的设计质量和水平。CAD曲面光顺软件使汽车曲面质量有了质的提高,达到了A级曲面水平. 由于技术进步,造型设计可以通过数字化曲面构造,然后数控加工模型,在数控模型上少量修改便定型是未来汽车开发的主要形式,因为可以大大缩短开发时间,和提高开发质量. 2.3.2 汽车造型设计方法与步骤 (1) 造型设计内容与流程造型设计的主要工作内容如表2.3.1所示

并联机床关键零部件精度设计

并联机床关键零部件精度设计赵学满，倪雁冰，徐淑静（天津大学机械学院，天津!"""#$）摘要：本文以并联机床主模块中平行四边形支链为研究对象，在已知动平台位姿误差许用值条件下反求各尺寸链误差，并确定平行四边形支链的精度设计方案。关键词：并联机床；精度；平行四边形支链中图分类号：%&$’$($))文献标识码：*))文章编号：+""+,!--+（$""’）.,".-,+ ))对于末端可控自由度小于/的并联机构，因逆解模型中通常仅包含与可控自由度有关的结构参数信息，故其末端的位姿误差是不完全可控的。本文的研究对象主模块并联机床［$］，只有三个平动自由度可控，即原理上只能补偿其末端,动平台的位置误差，图+)平行四边形支链而其末端姿态误差无法用软件补偿。主模块并联机构作为机床进给机构使用时，动平台姿态误差将影响表面加工的质量以及加工孔的圆柱度等，所以必须在零件制造以及装配后使动平台姿态误差小于其许用值。经分析［+］，影响机床动平台姿态误差的最关键部件是平行四边形支链，图+表示支链结构，支链由动平台、连杆和滑枕接板组成，连杆与动平台之间、连杆与滑枕接板之间均用球铰链连接。本文利用概率法解出在满足动平台姿态误差为"("$0.""条件下各尺寸链的公差值并同时确定平行四边形支链的结构设计方案。 !"公差模型图$)平行四边形支 ))链几何模型将图+所示的平行四边形进行简化，并取其理想位置如图$，图中*1+1$面垂直于面*123，*1$为两面交线。*1，23分别代表两连杆，*1+代表连杆含有!!与!"转角误差时的位置，!, #、!,$分别代表不等长允差。若*123为一用球铰连接的理想平行四边形，则必须满足如下条件： %&4’( &(4%’!!4" !"{ 4" （+）即平行四边形对边分别等长，转角误差等于零。 #"公差值求解考虑到制造的经济性，在全域内保证垂直度误差的方差小于许用值前提下，应尽量放宽几何参数的公差。为此进行如下线性规划：其目标函数为)（!）!-*’ 4,+,!’567 使得 589（589（"（!!））))589（"（!"）））$ ［"］67:（!-）$!-$;<=（!-）)))-{ 4+>’式中： !4（"$（!,#）)"$（!,$）)"$（,!!）)"$（,!.））, —设计变量； +4（++)+$)+!)+’）, —反映制造成本和不同尺度量纲的权重矩阵；［"］—垂直度标准差许用值； ;<=（!-），67:（!-）—设计变量!-的上、下限。对于本文的研究对象主模块并联机床，其设计工作空间为#’."?!""55$的圆柱体，名义尺度参数为： /"4（+$"55)")"）, ，0"4（!@-(’55)") "） , ，$4+-"55，#4/+’55。其中：/"为动平台半径，0"为静平台半径，$为连杆间距，#为连杆长度。参照A2!$,/"［’］，设［"］4（"("$551.""55），且给定设计变量的初值： !"4（"(""$$)"(""$$)（"(""’1$""）$ )（"(""’1$""） $）,并确定其下限为67:（!）4!"。此外，令几何参数的制造成本权重为+，且为了使角性误差与线性误差均衡，设定+4（+)+)$$)$$） , 。当置信度$4@@(#!2时，零部件制造误差的方差与其公差带之间存在一定的关系，即,（?）4/"（?），经优化得到各几何参数的公差带宽度如下表所示。 ,（!,#）155,（!,$）155,（,!!）155,（,!"）155B "(""/ B "("’. B "("!1."" B "("!1."" ))由优化结果可以看出，其各项几何误差的允差均很小。而各项几何误差又将作为封闭环分配到各零件中，因此采取如下措施：（下转第..页） ? !"?《机床与液压》$""’(CD(. 万方数据

数控机床外观造型工业设计

参考资料⒈ 数控机床外观造型工业设计设计是一种艺术的造物活动，其本质是“按照美的规律为人造物”，这就决定了对设计的研究不能脱离审美的范畴。虽然“美”不是设计的惟一属性和最终目的，但就设计成果而言，美的因素却成为考虑其优劣程度的标准之一。对于机械造型美，最早可以追溯到19世纪。英国著名的建筑师、工艺美术家威廉·莫里斯要求艺术能为大多数人服务，为整个社会服务。1907 年，在莫里斯等人的影响下，德国一些工程师和工业设计师创办了“德意志艺术工业联盟”。这个组织在大工业机器生产的基础上将艺术和劳动结合在一起，在提高机械产品的质量，特别是在改进产品外观造型上作出显著成效。因此，德国的工业机械产品立即在国际市场上畅销，从而促进了世界各国对机械产品造型的重视。我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此，产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍不受欢迎而缺乏竞争能力。此外，机械造型忽视和人体工程学的结合，明显与外市场的需求不相适应，从而失去竞争能力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。一、数控机床外观造型要素分解数控机床的整体造型是由外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将数控机床外观件分为外罩、门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观部件作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观件只是研究机床门、把手和标牌等对机床外观造型影响较大的外观件。数控机床整体造型与外观件造型、外观件与外观件造型之间的关系是有机的协调关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控机床造型设计的重点。

2019机械制造装备及设计形成性作业

（一）判断题 1．机械制造装备专指机械加工机床。（） 2．机械加工装备主要指各类金属切削机床，特种加工机床，金属成形机床以及加工机器人等机械加工设备。（） 3．工艺装备是指在机械制造过程中所使用的各种刀具、模具、机床夹具、量具等。（）4．悬挂输送装置、辊道输送装置和带式输送装置是最常见的三种输送装置。（）5．输送切屑的装置常用手动方式进行。（） 6．夹具是指加工过程中对工件的夹紧装置，是机械加工过程中可有可无的工艺装备。（）7．量具种类繁多，但主要用于尺寸测量、角度测量和表面粗糙度的测量。（）8．物料输送装置主要应用于流水生产线和自动生产线上。（） 9．不能用海绵之类的吸水物料涂些清洗剂擦拭机械设备。（）（二）多选题 1.组合机床的动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件，主要有（）。（A）动力箱（ B）切削头（C）动力滑台（ D）排屑装置 2.3D 打印与激光成型技术一样，采用了（）来完成3D 实体打印。（A）分层加工（ B）叠加成型（C）锻造成型（ D）注塑成型 3.柔性制造技术划分为（）。（A）柔性制造单元（ FMC）（ B）柔性装配单元（ FAC）（C）柔性制造线（ FML）（ D）柔性制造系统（ FMS） 4.机械制造业总的发展的趋势为（）。（A ）柔性化（ B）敏捷化（C）智能化（ D）信息化 5.模具在（）等领域有广泛应用。（A）冲压（ B）注塑（C）切削（ D）铸造 6.在机械制造过程中所使用的各种工艺装备主要有（）。（A）种刀具（ B）机床夹具（C）车床（ D）量具 7.柔性制造系统（ FMS）是由（）组成的，并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。（A）若干数控设备（ B）物料运贮装置（C）计算机控制系统（ D）加工机床 8．所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与（）有关。（A）系统方案（ B）人员（C）设备（ D）刀具（三）简答题 1.机械制造装备包括哪些部分？ 2.写出机械加工设备中的 15 种机械加工机床。 3.工艺装备由哪几部分组成？列举 5种以上刀具、 5 种以上量具的名称。 4.机械制造设备中的物料输送设备有哪些？ 5.为什说机械制造业是国民经济发展的支柱产业？第二章金属切削机床及总体设计（一）判断题 1.金属切削机床是制造机器的机器，也称为工作母机。（） 2.机床的总体设计优劣对机床的技术性能和经济性指标不能起决定性作用。（） 3.机床的加工精度是指被加工工件表面形状、位置、尺寸准确度及表面的粗糙度。

并联机床

并联机床一定义：并联机床(Parallel Machine Tools)，又称并联结构机床(Parallel Structured Machine Tools)、虚拟轴机床(Virtual Axis Machine Tools)，也曾被称为六条腿机床、六足虫(Hexapods)。并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的，是近年才出现的一种新概念机床，它是并联机器人机构与机床结合的产物，是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。它克服了传统机床串联机构刀具只能沿固定导轨进给、刀具作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工。自其1994年在美国芝加哥机床展上首次面世即被誉为是“21世纪的机床”，成为机床家族中最有生命力的新成员。 2.并联机床的特点整体而言，传统的串联机构机床，是属于数学简单而机构复杂的机床，而相对的，并联机构机床则机构简单而数学复杂，整个平台的运动牵涉到相当庞大的数学运算，因此虚拟轴并联机床是一种知识密集型机构。这种新型机床完全打破了传统机床结构的概念，抛弃了固定导轨的刀具导向方式，采用了多杆并联机构驱动，大大提高了机床的刚度，使加工精度和加工质量都有较大的改进。另外，由于其进给速度的提高，从而使高速、超高速加工更容易实现。由于这种机床具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度以及重量轻、机械结构简单、制造成本低、标准化程度高等优点，在许多领域都得到了成功的应用，因此受到学术界的广泛关注。由并联、串联同时组成的混联式数控机床，不但具有并联机床的优点，而且在使用上更具实用价值。随着高速切削的不断发展，传统串联式机构构造平台的结构刚性与移动台高速化逐渐成为技术发展的瓶颈，而并联式平台便成为最佳的候选对象，而相对于串联式机床来说，并联式工作平台具有如下特点和优点：结构简单、价格低。机床机械零部件数目较串联构造平台大幅减少，主要由滚珠丝杠、虎克铰、球铰、伺服电机等通用组件组成，这些通用组件可由专门厂家生产，因而本机床的制造和库存成本比相同功能的传统机床低得多，容易组装和搬运。结构刚度高。由于采用了封闭性的结构(closed-loop structure)使其具有高刚性和高速化的优点，其结构负荷流线短，而负荷分解的拉、压力由六只连杆同时承受，以材料力学的观点来说，在外力一定时，悬臂量的应力与变形都最大，两端插入(build-in)次之，再来是两端简支撑(simply-supported)，其次是受压的二力结构，应力与变形都最小的是受张力的二力结构，故其拥有高刚性。其刚度重量比高于传统的数控机床。

140 并联机床实验台总体结构设计(SW)

并联机床实验台总体结构设计第 1 章绪论 1.1 课题背景与意义为了提高对生产环境的适应性，满足快速多变的市场需求，近年来全球机床制造业都在积极探索和研制新型多功能的制造装备与系统，其中在机床结构技术上的突破性进展当属 90 年代中期问世的并联机床 (ParallelMachineTool) ，又称虚 ( 拟 ) 轴机床 (VirtualAxisMachineTool)或并联运动学机器(ParallelKinematicsMachine)。并联机床实质上是机器人技术与机床结构技术结合的产物，其原型是并联机器人操作机。与实现等同功能的传统五坐标数控机床相比，并联机床具有如下优点：刚度重量比大：因采用并联闭环静定或非静定杆系结构，且在准静态情况下，传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆，故传动机构的单位重量具有很高的承载能力。响应速度快：运动部件惯性的大幅度降低有效地改善了伺服控制器的动态品质，允许动平台获得很高的进给速度和加速度，因而特别适于各种高速数控作业。环境适应性强：便于可重组和模块化设计，且可构成形式多样的布局和自由度组合。在动平台上安装刀具可进行多坐标铣、钻、磨、抛光，以及异型刀具刃磨等加工。装备机械手腕、高能束源或 CCD 摄像机等末端执行器，还可完成精密装配、特种加工与测量等作业。技术附加值高：并联机床具有“硬件”简单， “软件”复杂的特点，是一种技术附加值很高的机电一体化产品，因此可望获得高额的经济回报。目前，国际学术界和工程界对研究与开发并联机床非常重视，并于 90 年代中期相继推出结构形式各异的产品化样机。1994 年在芝加哥国际机床博览会上，美国 Ingersoll 铣床公司、Giddings&Lewis 公司和 Hexal 公司首次展出了称为“六足虫”(Hexapod)和“变异型” (V ARIAX)的数控机床与加工中心，引起轰动。此后，英国 Geodetic 公司，俄罗斯 Lapik 公司，挪威 Multicraft 公司，日本丰田、日立、三菱等公司,瑞士 ETZH 和 IFW 研究所，瑞典 NeosRobotics 公司，丹麦 Braunschweig 公司，德国亚琛工业大学、汉诺威大学和斯图加特大学等单位也研制出不同结构形式的数控铣床、激光加工和水射流机床、坐标测量机和加工中心。与之相呼应，由美国 Sandia 国家实验室和国家标准局倡议，已于 1996 年专门成立了 Hexapod用户协会，并在国际互联网上设立站点。近年来，与并联机床和并联机器人操作机有关的学术会议层出不穷，例如第47～49届 CIRP 年会、1998～1999年 CIRA大会、ASME 第 25 届机构学双年会、第10 届 TMM 世界大会均有大量文章涉及这一领域。由美国国家科学基金会动议，1998 年在意大利米兰召开了第一届国际并联运动学机器专题研讨会，并决定第二届研讨会于 2000 年在美国密执安大学举行。1994～1999 年期间，在历次大型国际机床博览会上均有这类新型机床参展，并认为可望成为 21 世纪高速轻型数控加工的主力装备。我国已将并联机床的研究与开发列入国家“九五”攻关计划和 863 高技术发展计划，相关基础理论研究连续得到国家自然科学基金和国家攀登计划的资助。部分高校还将并联机床的研发纳入教育部 211 工程重点建设项目，并得到地方政府部门的支持且吸引了机床骨干企业的参与。在国家自然科学基金委员会的支持下，中国大陆地区从事这方面研究的骨干力量，于 1999 年 6 月在清华大学召开了我国第一届并联机器人与并联机床设计理论与关键技术研