并联机床开题报告

课题的目的、意义；国内外技术现状及发展趋势

1、课题的目的：

1）分析现有并联机床结构的优越性及其不足；

2）对并连接创进行整体设计，并且实现三维建模与分析；

3）对分析的结果进行总结并提出自己的改进意见。

2、课题的意义：

传统机床造型笨重，灵活性不大，并且立式车铣导致主轴有一定的弯矩，进而导致加工精度的不高或者造价的急剧升高，但是并联机床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。

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。

3、国内外发展趋势：

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”(VARIAX)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IFW1研究所，德国亚琛工业大学、汉诺威大学等单位也研制出不同结构的数控铣床、激光加工和水射流机床、坐标测量机和加工中心。与之呼应，由美国Sandia国家实验室和国家标准局倡议，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。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。

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大的数学运算，因此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,完全打破了传统机床结构的概念。由于采Stewart平台结构,大大提高了机床的刚度,实现了高速超高速的机床加工,促使加工速度和加工质量显著提高。由于这种机床具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度、重量轻、机械结构简单、标准化程度高和模块化程度高等优点,在要求精密加工的航空航天、兵器、船舶、电子等领域得到了成功的应用。可以说:“虚拟轴数控机床被认为是20世纪最具有革命性的机床设计的突破,代表了21世纪机床发展的方向。”

课题的主要任务；研究和设计中可能遇到的问题以及解决的方法和措施

4、课题的主要任务：

1）原始参数确定：

根据机床的应用领域和加工对象确定机床设计的原始参数，例如被加工材料、零件尺寸范围、加工工艺、主轴功率和切削力等的确定；

2）概念设计和运动综合：

首先要确定采用并联运动机构还是并联与串联混合的机构，3杆机构还是6杆机构，固定杆长还是可变杆长。

3）并联机床的结构设计；

a、并联机床整体结构布局的确定；

b、电动机主轴的设计以及主轴电机的选定；

c、杆件（连杆和滚珠丝杠）和铰链（球铰和虎克铰）的计算和选定；

d、绘制并联机床的主要零部件并建立并联机床的三维模型；

e、对其三维模型进行静力分析和运动分析；

5、可能遇到的问题：

1）关于并联机床资料文献的查找；

2）并联机床的结构设计和整体布局的方案确定；

4）并联机床主要零部件的确定和图纸绘制；

3）最终三维模型的绘制、装配、以及后期的动力和静力分析；

3）并联机床的性能分析；

6、解决方法：

1）充分利用图书馆资源，查找优秀的并联机床的视频、书籍和图纸信息，分析其结构特点；

2）发挥自己的主观能动性，多和研究生学长进行沟通交流优化自己的方案；

3）多用三维软件进行仿真，观察自己的方案是否可行。

前期的文献资料收集、调研、实习及设计条件准备情况

7、文献资料：

[1]并联运动机床．张曙，（德）U.Heisel著机械工业出版社 2003

[2]并联机构构型综合．（加）孔宪文，克莱门特戈斯林著机械工业出版社 2013

[3]并联机器人.（法）J-P.梅莱著机械工业出版社 2014

[4]3一TPT并联机床动力学仿真．付红栓，赵恒华，杨辉辽宁石油化工大学机械工程学

院，辽宁抚顺113001

[5]三杆并联机器人计算机仿真研究[D]．孙希龙，蔡光起．沈阳：东北大学，1999

[6]国内并联机床的发展[期刊论文]．高天雷，航空制造技术 2010(04)

[7]3-TPT型并联机床仿真分析与研究[学位论文].吕春梅，谢里阳，2005

[8]三杆并联机器人化机床研究．程仙国， 2008

毕业设计主要工作的进度

安排周次

设计任务及要求

1-3 了解现有并联机床的结构原理和结构优势，并收集资料；

4 确定并联机床的结构设计方案，并进行辨证

5-7 设计并联机床的机械结构，主要零部件三维模型；

8-10 装配图、零件图设计；

11-13 三维模型的仿真分析；

14-16 编写设计计算说明书，完善打印图纸和说明书；

17 准备毕业答辩。

毕业设计每周指导时间、地点安排及毕业设计纪律要求

指导时间：

星期二下午 15:00——17:00

星期四下午 15:00——17:00

指导地点：2B302

纪律要求：按时与指导老师见面并签到；按时在指定地点接受老师的指导并作好相关记录，按照毕业设计的进度有序的进行。配合老师检查每一阶段设计的进展情况，认真听老师每次做的点评；遵守企业的各项规章制度与要求，及时向企业的工程技术人员请教，有事例行请假手续。