多轴专用镗床夹具设计说明书-毕业论文

多轴专用镗床夹具 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书-毕业论文 多轴镗床专用夹具设计说明书 摘 要 机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等。因此机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作。 在镗床专用夹具的设计中，根据设计任务主要就二轴支架的循环装卸镗床夹具进行了设计，完成了对夹具的旋转架、定位件、导向件、对刀件、导引件等夹具中用到的零件的设计，并用pro/e进行了三维建模。根据所需加工的工件外形及加工要求，设计出合适的夹具。考虑到二轴支架的的外形较小，故应选用一次多件加工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，以提高加工效率。 本文设计的夹具，基本上可以满足工程需要，本文使用的设计方法，也可为同类夹具的设计提供参考。 关键词:循环装卸，镗床夹具，pro/e，多件加工 洛阳理工学院毕业设计(论文) Design of Special Boring Fixture Abstract ABSTRACT Tool fixture machining process is an important component of the system is an important mechanical manufacturing technology and equipment. Tool fixture in machining plays an important role, which directly affect machining quality, productivity and production costs and labor intensity and so on. Therefore, the design of jigs and fixtures machining process is an important work in preparation. Dedicated fixture design, based mainly on the connecting rod design task, the pump's installation jig boring machine has been designed with complete fixture with the positioning of parts, pieces of guidance documents on the knife, guidance documents and other parts used in fixtures design, and conducted a three-dimensional modeling with pro/e. Fixture design, based on the design of the workpiece shape and processing requirements, design a suitable fixture. Taking into account the shape of a larger pump, it should be in the selection of the positioning fixture used parts bearing plates, and connecting rod workpiece size smaller, but higher precision. This fixture was designed to basically meet the engineering needs of the design used in this method can also be designed for similar reference fixture. KEY WORDS: Cyclic loading，Boring machine fixture，Many processing，pro/e I 前言 目 录 前 言 ..................................................................................................................... 0 第1章 镗床夹具设计的基本理论 .................................................................... 3 1.1 镗床夹具设计基本过程 ....................................................................... 3 1.1.1 研究原始材料，明确任务书................................................... 3 1.1.2 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图 ................................. 4 1.1.3 绘制夹具总装配图及零件图................................................... 4 1.1.4 撰写夹具设计说明书................................................................ 4 1.2镗床夹具的基本组成与设计特点 ....................................................... 4 1.2.1镗床夹具的设计要点................................................................. 4 1.2.2 镗床类夹具主要技术条件 ....................................................... 8 1.2.3镗床规格和主要联系尺寸 ........................................................ 8 1.2.4 镗床类典型刀具 ........................................................................ 9 1.3 镗孔加工主要特点................................................................................ 9 1.3.1 刀具转动 ..................................................................................... 9 1.3.2 刀具的颠振................................................................................. 9 1.3.3 刀具的装夹............................................................................... 10 1.4 切屑的排出 .................................................................................. 11 第2章 工件的定位 ............................................................................................ 12 2.1 工件的定位方案 .................................................................................. 12 2.1.1 定位原理 ................................................................................... 12 2.1.2 定位的类型............................................................................... 12 2.1.3 定位方案的选取 ...................................................................... 13 2.1.4 夹具定位尺寸的有关计算 ..................................................... 15 2.2 工件的定位精度 .................................................................................. 17 2.2.1 定位误差的分析 ...................................................................... 17 2.2.2 定位误差产生的原因.............................................................. 17 2.2.3 定位误差的计算 ...................................................................... 18 第3章 加紧装置的选用及夹紧力计算 ......................................................... 19 II 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3.1 选择夹紧机构 ...................................................................................... 19 3.1.1 工件加紧装置的要求 ............................................................. 19 3.1.2 夹紧力的方向 .......................................................................... 19 3.1.3 夹紧力的作用点 ...................................................................... 19 3.1.4 选择夹紧机构 .......................................................................... 19 3.2 加紧力计算 .......................................................................................... 23 第4章 夹具结构分析与设计 .......................................................................... 25 4.1 循环装卸装置的总体设计 ................................................................ 25 4.1.1旋转架设计................................................................................ 25 4.2 滑动加紧一体化装置 ......................................................................... 28 4.2.1气压装置 .................................................................................... 28 4.2.2 滑动装置 ................................................................................... 28 4.3 总体装配图及其工作步骤 ................................................................ 29 4.3.1总装图及三维模型................................................................... 29 4.3.2 夹具的运动步骤 ...................................................................... 31 结 论 ................................................................................................................... 32 谢 辞 ..................................................................................................................... 33 参考文献 ............................................................................................................... 34 外文 翻译 阿房宫赋翻译下载德汉翻译pdf阿房宫赋翻译下载阿房宫赋翻译下载翻译理论.doc ............................................................................................................... 35 III 前言 前 言 1. 机床夹具的发展趋势 机床夹具是在机床上加工零件时所使用的一种工艺装备，是机械加工工艺系统中不可缺少的一要素。当机床技术被带向高速、精密、高效、复合、智能和环保的方向时，夹具技术也正向着高效、精密、模块、组合、通用和经济的方向发展。 (1) 高效是为了提高机床的生产效率，双面、三面、四面和多件装夹工件的夹具产品越来越多。为了缩短工件的安装时间，各种精密平口钳、自动定心夹紧、杠杆夹紧、气动或液压夹紧等装置不断的推陈出新。新型的电磁夹紧装置，其夹紧和松开工件的时间更短，而且使得夹具的结构更加简化，同时大大的减轻了工人的劳动强度。 (2) 随着零件加工精度的不断提高，对机床的精度也有了更高的要求。为了降低定位误差，提高加工精度，可以制造精度要求更高的夹具。高精度夹具的定位孔距精度可以达到?5?，夹具支承面的垂直度可达到0.01?⁄300?，平行度达到0.01?⁄500?。机床夹具的精度已经可以提高到微米级，与此同时，为了适应不同行业的需求和满足经济性，夹具可分为不同的型号，以及具有不同级别精度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的夹具供选择。 (3) 夹具元件的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，能够快速组装成各种夹具，这已经成为夹具技术开发的基点。模块化设计为计算机辅助设计与组装奠定了基础，cad技术得以应用，可以方便的建立元件库和典型的夹具库。对夹具进行优化设计，可以为用户提供三维的实体组装夹具。 (4) 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块化、组合式的夹具，一次性资金投入比较大，夹具经济性能的好坏，是受夹具系统的可重构性、可重组性以及可扩展性，应用范围，通用性和夹具的利用率等因素影响。 2. 本课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 国内外的研究动态 就目前而言，中国的制造业突飞迅猛，以前的中国制造业大多使用刚性机床加工零部件，这样就导致零件改型或者生产单个零部件的周期比较 0 洛阳理工学院毕业设计(论文) 长。伴随着科学技术的进步和生产力的发展，为了满足我国制造业的发展和各种不同产品的需求，这就要求机械工业能够不断提供先进的技术装备，研发新的产品品种。这样一来，就促使机械工业的生产形式发生了明显的变化，多品种、中小批量的生产渐渐的占据了优势。为了适应这一生产形式的变化，加工工艺和加工设备朝着柔性化的方向转变。随着国外柔性制造系统的提出，它的出现标志了机械制造业步入了一个新的发展阶段。柔性制造系统能够根据制造任务或生产的变化而迅速进行调整，适合于多品种，小批量的生产，这样一来就克服了原先机械生产线只适用于大批量生产的刚性特征。柔性生产方式将手工操作减少到最低，拥有很高的自动化特点，从而生产效率也显著提高。 3. 研究的目的及意义 夹具和机床的结合，成为机械加工中不可或缺的工艺装备。夹具的主要作用是实现工件的定位和夹紧，使得工件加工时能够相对于机床、刀具具有正确位置，它直接影响机械加工的质量、生产成本和生产效率以及工人的劳动强度。所以，机械加工工艺准备中的一项重要工作就是机床夹具的设计。机床夹具对机械制造具有重要意义: (1) 能稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，是由夹具保证工件相对于刀具和机床的位置精度，不受工人技术水平的影响，可使一批工件的加工精度保持一致性。 (2) 提高生产效率 使用夹具装夹工件迅速，方便，安全，可靠，可显著的减少辅助时间，进一步提高生产效率。 (3) 扩大机床的工艺范围 使用夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了机床的工艺范围。 (4) 减轻了工人的劳动强度，保证了实际的生产安全。 为了更好的服务制造业的发展，因此对机床夹具的设计和研究具有十分重要的意义。 4. 研究的基本内容，拟解决的主要问题 (1) 合理运用大学期间所学过的专业课知识、理论以及在毕业生产实习中学到的实践理论知识，正确的解决镗床专用夹具设计中的工艺分析、工艺方案优化、工艺计算和夹具实际结构设计等一系列问题。 1 前言 (2) 提高自我设计的能力。通过对所给工件进行夹具设计，设计出一套满足该零件加工要求，具有经济高效，结构合理，操作简单，安全可靠的夹具，这是对自我设计能力的提升。 (3) 根据零件的加工要求，对所要设计的夹具进行技术方面和经济方面的工艺分析。 (4) 确定多种夹具设计方案，进行优化设计，从中选取最佳的夹具结构设计工艺方案。 (5) 进行毛坯尺寸、夹具结构尺寸和公差的计算。 (6) 学会如何查阅工程手册和相关设计资料。充分利用与本次夹具设计有关的各种资料，做到科学合理的运用。 2 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第1章 镗床夹具设计的基本理论 镗床夹具是保证达到工件上孔的尺寸精度、几何精度、表面粗糙度以及多孔镗削时孔距和孔的位置精度的精密工艺装备。镗床夹具的主要加工对象是薄壳箱型铸件，因此在设计时，除了考虑工件的正确定位，加紧以为，主要考虑的问题是，刀具导向装置的合理选用，以达到工件的工艺要求。 镗床夹具分类见图1-1。 图1-1 镗模分类 1.1 镗床夹具设计基本过程 1.1.1 研究原始材料，明确任务书 根据任务书、分析、研究被加工工件的零件图、毛坯图及相关的装配图和工艺规程等技术条件。从中了解工件的作用，结构特点、材料、技术要求、工序前工件的状况、本工序加工的内容、加工要求。定位基准、夹紧表面、加工余量、切削用量以及工件的生产批量等。此外，还应该熟悉本工序所用机床，刀具和量具的规格，主要技术参数，安装夹具部位的尺寸，并收集夹具零部件的标准、夹具结构图册等夹具设计资料。 3 第1章 标题 1.1.2 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图 1(确定工件的定位方案，根据工件定位原理选择或者设计定位装置，合理设置定位元件，进行定位误差的分析计算，定位误差应小于工序公差的三分之一。 2(确定刀具的对刀或引导方式，设计对刀及引导装置。 3(确定工件的夹紧方案，合理的确定夹紧的方向和作用点，进行夹紧力的分析计算，最后确定夹紧元件及传动装置的主要尺寸。 4(确定夹具其它元件(分度装置、定向键等)的架构模型。 5(合理布置夹具元件，确定夹具体的形式及夹具的总体结构 (空一行) 1.1.3 绘制夹具总装配图及零件图 1(夹具总装配图应尽量采用1:1的比例，必要时可采用1:2、1:5、2:1、5:1等比例。主视图应选面对操作者的工作位置。 2(总装配图绘制的顺序是:用双点划线将工件的外形轮廓、定位 基面，夹紧表面及加工表面(加工余量用网线表示)绘制在各个视图的合理位置上，视工件为透明体，依次绘出定位、对刀、导引、夹紧及其它元件或装置，最后绘出夹具体，并对各零件进行编号，填写零件明细表和标题栏。 3(标注必要的尺寸、公差配合及技术要求。 4(夹具中的非标准零件要绘制零件图，并按总装配图的设计要求，确定各零件的尺寸、公差及技术要求。 1.1.4 撰写夹具设计说明书 1.2镗床夹具的基本组成与设计特点 1.2.1镗床夹具的设计要点 1.导向装置的布置原则 在镗削长度大于直径的1.5倍的长孔或排列在同一轴线上的几个短孔，且孔的中心距和精度要求较高时，应采用双导向。 1) 若孔距较大(导向间距大于10倍镗杆直径)，在双导向间还应增加的辅助导向。 4 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2) 刀具和机床主轴应采用浮动连接，以避免加工时产生的扩大孔径、拉毛导套或咬住刀具的现象。 3) 在镗削同一轴线上孔径相同的孔时，设计中应考虑借偏工件孔能使刀具通过的机构(图)，工件的最小偏移量为: hmin,,，s1 hmax,D,2(h，s2) ,式子中 ——孔的径向加工余量: s1——刀尖通过毛坯孔时必需的间隙(实测) s2——刀杆通过毛坯孔时必需的间隙(实测) 2.镗套的选择与设计 根据夹具设计中的需要，进行镗套的选择与设计:镗套的类型有固定式镗套、回转式镗套。如图1-2、图1-3、图1-4所示。滑动镗套，滑动镗套适用于回转速度不高的，孔间距较小又不能采用滚动导套的场合。具有良好润滑的滑动轴承适用于要求减震性好，发热低，高精度的镗孔。径向尺寸较小，抗振性好，承载能力大，回转线速度低于0.4m/s，适用于精加工。此镗模采用回转式滑动镗套。 图1-2 固定镗套 5 第1章 标题 图1-3 回转式滑动镗套 图1-4 回转式滚动式镗套 3.镗孔工具设计? 一般在设计镗模的结构前，需先确定镗孔工具。 4..支架和底座的设计 镗模支架和底座均为镗末主要零件。支架供安装镗套和承受切削力用。镗模底座承受包括工件、镗杆、镗套、镗模支架、定位元件和夹紧装置等在内的全部重量以及加工过程中的切削力，因此支架和底座的刚性要好，变形要小。 在设计支架和底座时注意事项: 1) 支架和底座宜分离，以便于制造。支架在底座上必须用两定位销定位，用螺钉紧固。 2) 支架必须有很好的刚性。支架装配基面宽度沿孔轴线方向不小于高度的1/2。 3) 支架的厚度应根据高度的大小确定，一般取15mm~25mm。 4) 支架应避免承受夹紧力。 6 洛阳理工学院毕业设计(论文) 5) 底座应有很好的刚性，底座厚度尺寸与长度尺寸之间比为1/5~1/7. 6) 为增强刚性，底座应采用十字形肋条，筋条间距一般为 100mm×100mm。 7) 底座的壁厚一般取20~25mm。 8) 底座上应有找正基面，以便于夹具的制造和转配，找正基面的平面度为0.05mm。 9) 底座上应设置供起吊用的吊环螺钉或起重螺栓 镗模底座的结构尺寸简图如图1-5所示。 图1-5 镗模底座的结构尺寸简图 支架的典型结构和尺寸简图如图1-6所示。 图1-6 支架 7 第1章 标题 1.2.2 镗床类夹具主要技术条件 夹具设计中，各相关元件间表面相互位置精度要求，通长称为技术条 件，一般包括以下几个方面: 1(定位元件之间或定位元件对夹具体底面之间的相互位置要求。 2(定位元件与连接元件(或找正基面)间的相互位置要求。 3(对刀元件与连接元件(或找正基面)间的相互位置要求。 4(定位元件与导向元件间的相互位置要求。 凡与工件加工要求直接有关者，其位置误差数值可按工件加工技术条 件规定数值的1/2~1/5选取;若与工件加工要求无直接关系，可按参考数 值确定。在镗床上加工孔和孔系时，其尺寸精度和相对位置精度，是靠导 套内，外圈的同轴度公差一般不超过0.005mm。 导套内径的基本尺寸即为刀具最大极限尺寸，其公差按基轴制配合制 定。 1.2.3镗床规格和主要联系尺寸 表1-1 卧式镗床联系尺寸 主轴轴线到工作 镗床头主轴主轴镗床头到工作工作台移动 工作台距离立架台离 和立架最大箱升台中心距离L 距离 型号 上孔导轨H1 间最大移动降行 径 高度 距离 量 程 最大 最小 最大 最小 纵向 横向 S 168* 2270 600 755 1660 520 800 45 85 345 1140 850 262T* 115 T68 2335 600 755 1660 520 800 30 85 366 1140 850 2352 345 T611 2360 600 755 1740 520 800 30 110 345 1225 850 1745 850 T612 3300 1000 1400 2430 830 1400 0 125 1600 1400 8 洛阳理工学院毕业设计(论文) 1.2.4 镗床类典型刀具 具有一个或两个切削部分、专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工的刀具。镗刀可在镗床、车床或铣床上使用。因装夹方式的不同，镗刀柄部有方柄、莫氏锥柄和7:24锥柄等多种形式。 单刃镗刀切削部分的形状与车刀相似。为了使孔获得高的尺寸精度，精加工用镗刀的尺寸需要准确地调整。微调镗刀可以在机床上精确地调节镗孔尺寸，它有一个精密游标刻线的指示盘，指示盘同装有镗刀头的心杆组成一对精密丝杆螺母副机构。当转动螺母时，装有刀头的心杆即可沿定向键作直线移动，借助游标刻度读数精度可达0.001毫米。镗刀的尺寸也可在机床外用对刀仪预调。 双刃镗刀有两个分布在中心两侧同时切削的刀齿，由于切削时产生的径向力互相平衡，可加大切削用量，生产效率高。双刃镗刀按刀片在镗杆上浮动与否分为浮动镗刀和定装镗刀。浮动镗刀适用于孔的精加工。它实际上相当于铰刀，能镗削出尺寸精度高和表面光洁的孔，但不能修正孔的直线性偏差。为了提高重磨次数，浮动镗刀常制成可调结构。 1.3 镗孔加工主要特点 1.3.1 刀具转动 车床加工不同，加工中心加工时由于刀具转动，便不可能在加工中及时掌握刀尖的情况来调节进刀量等。也不可能像数控车床那样可以只调节数控按扭就可以改变加工直径。这便成了完全自动化加工的一个很大的障碍。也正因为这样所以就要求镗刀必须具有微调机构或自动补偿机能，特别是在精镗时根据公差要求有时必须在微米级调节。 另外，加工镗孔时由于切屑的流出方向在不断地改变，所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难的多。 1.3.2 刀具的颠振 镗孔加工时最常出现的、也是最令人头疼问题是颠振。在加工中心上发生颠振的原因主要有以下几点: 9 第1章 标题 1(工具系统的刚性:包括刀柄、镗杆、以及中间连接部分的刚性。因为是悬臂加工所以特别是小孔、深孔及硬质工件的加工时，工具系统的刚性尤为重要。 2(刀具系统的动平衡:相对于刀具系统的转动轴心，刀具自身如有一不平衡质量，在转动时因不平衡的离心力的作用而导致颠振的发生。特别是在高速加工时刀具的动平衡性所产生影响很大。 3(工件自身或工件的固定刚性:像一些较小、较薄的部件由于其自身的刚性不足，或由于工件形状等原因无法使用合理的夹具进行充分的固定。 4(刀片的刀尖形状:刀片的前角、刀尖半径、断屑槽形状的不同所产生的切削抗力也不同。 5(切削条件:包括切削速度、进给量、进刀量以及给切削油方式及种类等。 6(机器的主轴系统:机器主轴自身的刚性、轴承及齿轮的性能以及主轴和刀柄之间的连接刚性。 1.3.3 刀具的装夹 在镗削孔时，最重要的是在加工中心上正确装夹刀具。在小孔镗削中，刀具的中心高是导致刀具失效的重要因素。如果刀具安装低于中心高，将影响刀具的加工性能。主要表现在: 1(切削刃相对于工件的主后角减小，导致刀具的后刀面与工件接触，使刀片与工件之间发生摩擦，当刀片旋转时，这种摩擦进一步会使刀尖发生偏离，导致刀具更深地切入工件。切削刃的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。 2(当刀具后角减小时，刀片相对于工件的前角也增大，从而引起刀具刮削工件，引起刀具振动并损坏刀具。这种情况在镗削小孔时更为严重。为此建议刀具安装应略高于中心高(但应尽可能接近中心高)。这样可使刀具相对于工件的法向后角增大，切削条件得到改善，如果加工时产生振动，刀尖会向下和向中心偏斜，从而接近理想的中心高。刀具也可轻微地退出， 10 洛阳理工学院毕业设计(论文) 减小削伤工件的可能性。此外，刀具前角也将减小，这样可稳定工作压力。如果前角减小到0?，就会产生太大的工作压力，导致刀具失效。所以在镗孔时，应选取正前角的镗刀，在镗1mm的小孔时，镗杆的直径只有0.75mm左右，使刀具承受的切削力减小。 1.4 切屑的排出 在镗削孔时，切屑的有效排出至关重要。加工时，由于刀具在孔内，切削液很难到达切削刃，造成切屑排出困难，影响刀具寿命。为解决这一难题，一些刀具制造商开发出一种沿切削刃带冷却槽的刀片，使切削液直接流向切削刃，防止切屑堵塞和刀具损坏。 11 错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。 第2章 工件的定位 2.1 工件的定位方案 2.1.1 定位原理 在设计夹具时，原则上应该选取工艺基准作为定位基准，但无论是工艺基准还是定位基准，都应该符合六点定位的原理。 所谓六点定位原理就是采用六个按一定规则布置的约束点，以此限制工件的六个自由度，使工件在夹具中具有完全确定的位置。需要强调的是每个约束点只起到限制一个自由度的作用，而不能用一个以上的约束点来限制同一个自由度。所以，这六个自由点不是随意布置的。如图2-1所示 图2-1 工件的六点定位 2.1.2 定位的类型 1. 完全定位 根据工件加工表面位置的要求，有时需要将工件的六个自由度完全限制，这种定位方式称为完全定位。 2. 不完全定位 有时需要限制的自由度少于六个，这种情况仍能满足零件的加工要求，这种定位方式称为不完全定位。 3. 欠定位 根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度却没有 12 洛阳理工学院毕业设计(论文) 被完全限制，这种定位方式不能保证位置精度。 4. 过定位 根据加工表面的位置尺寸要求，某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，这种定位方式称为过定位。在设计夹具时，是否允许过定位，应该根据工件的不同定位情况进行分析。如果工件定位时出现过定位，将会产生以下不良后果: (1) 定位不稳定，增加了同一批工件在夹具中的位置不一致性。 (2) 使工件和夹具定位元件产生夹紧变形。 (3) 造成一些工件不能顺利与定位元件配合，发生干涉。 在实际应用中，应根据具体的情况，采取以下措施，减少或避免过定位产生的不良后果: (1) 提高工件定位基准之间及定位元件工作表面之间的位置精度，减小过定位对加工精度的影响。 (2) 改变定位方案，避免过定位。撤销重复限制自由度的支承或者将某一个支承改为辅助支承，再或者改变定位元件的结构，例如圆柱销改为菱形销，长销改为短销。 (3) 在一些情况下，过定位又是允许的，而且是必要的，有时是不可避免的。对于那些刚性差的薄壁件、细长轴作为工件的定位基准时，为了减小切削力对工件和夹具定位元件的变形，保证加工过程中的定位稳定，又常常采用过定位的方式。如车床上车削细长轴时，就采用前后顶尖和中心架定位。 2.1.3 定位方案的选取 工件在夹具中的定位，主要是依靠各种类型的定位元件来实现的。在机械加工中，尽管被加工的工件种类奇多、形状怪异，但是从基本结构来看，无外乎是由平面、圆柱面、圆锥面而组成。因此，在夹具设计中可以根据需要，选用下列各类型的定位元件。 1. 平面定位元件 选用平面作为定位基准所使用的定位元件主要是基本支承，其包括固定支承、可调支承、自位支承及辅助支承。 2. 圆孔表面定位元件 在机械加工中，以孔作为定位基准所选用的定位元件有定位销和定位心轴等。如图2-2所示。 13 错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。 图2-2 定位销和定位心轴 3. 外圆表面定位元件 经常使用外圆表面定位的定位元件有V形块和定位套。如图2-3所示。 图2-3 v型块、定位套 4. 组合表面定位元件 在实际生产中往往遇到的不是单一表面的定位，而是几个定位表面的组合。常见的组合定位有平面与平面的组合，平面与圆孔的组合，平面与外圆表面的组合，平面与其他表面的组合，锥面与锥面的组合等等。 在加工箱体类零件时，通常采用一面两孔(一个大平面及与该平面相互垂直的两个圆孔组合)定位，在定位时，夹具上相应的定位元件是一面两孔。为了避免过定位时引起的工件安装干涉，两销中的一个应该采用菱形销，只限制一个自由度。 对所要加工的二轴支架图2-4进行分析，由图可知要完成镗削至孔径 14 洛阳理工学院毕业设计(论文) 尺寸Ø20，该工件具有一个较大的平面且平面上的五个孔，属于典型的一面两孔组合定位的方式。故该工件的定位方案是以孔径Ø8菱形销定位，孔径Ø15圆柱销定位，大平面由一大一小两块支承板定位。图2-5给出了两块支承板的位置布置形式，以及菱形销的长轴方向应与两孔Ø8和Ø15的中心线连线垂直，避免产生过定位的现象。基准面采用大平面60×90来定位，由于定位基面大，故定位安全可靠。同时，定位基面容易加工，可以获得较高的精度。 图2-4 工件定位 图2-5 工件定位 2.1.4 夹具定位尺寸的有关计算 当工件以定位销定位，为了便于拆卸，必须核定定位销的高度。 1. 圆柱销定位销的最大允许高度H(mm)(以两个定位销定位) 15 错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。 公式:H=(L+l+0.5*D)*sqrt(2*(L+D)*Δmin)/(L+D) 参数:L = 98 参数:l = 10 参数:D = 15 参数:Δmin = 0.025 计算结果 = 2.429 2. 菱形销的允许最大高度 参数:L = 98 参数:l = 16 参数:D = 8 参数:Δmin = 0.025 计算结果 = 2.562 3.两定位销(或定位平面至定位销)中心距(mm) 公式:Lx=Lg 参数:Lg = 98 计算结果 = 98 4. 两定位销(或定位平面至定位销)中心距公差 公式:?δLx=x*δLg 参数:x = 0.25 参数:δLg = 0.5 计算结果 = 0.125 5. 圆柱销最大直径(mm) 公式:d1=D1 参数:D1 = 15 计算结果 = 15 6.补偿值(mm) 公式:ε=δLg+δLx-1/2*Δ1min 参数:δLg = 0.5 参数:δLx = 0.125 参数:Δ1min = 0.025 16 洛阳理工学院毕业设计(论文) 计算结果 = 0.612 7. 削边销与基准孔的最小配合间隙(mm) 公式:Δ2min=2*b*ε/D2 参数:b = 3 参数:ε = 0.612 参数:D2 = 8 计算结果 = 0.459 8. 削边销的最大直径(mm) 公式:d2=D2-Δ2min 参数:D2 = 8 参数:Δ2min = 0.459 计算结果 = 7.541 2.2 工件的定位精度 2.2.1 定位误差的分析 工件在夹具上加工时的加工误差是由工艺系统各环节的静态、动态误差同时影响的结果。如果夹具设计合理，就可以减小甚至消除机床、刀具等对工件加工精度的影响。工件在夹具中安装，产生工件加工误差的主要分为安装误差、对定误差、加工过程误差。 2.2.2 定位误差产生的原因 所谓定位误差是指一批工件在夹具中定位时，工件的工序基准在工序尺寸方向或加工要求方向上的最大变化量。然而，引起定位误差的原因有两项，即基准不重合误差和基准位移误差。 1. 基准不重合误差?B 所谓基准不重合误差是指在定位方案中，因为工件的工序基准和定位基准不重合所造成的加工误差。 17 错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。 基准不重合误差的大小也就等于因为定位基准与工序基准不重合时所造成的 加工尺寸的变动范围。其可表示为: ?B,Amax,Amin,Smax,Smin,Ts S是定位基准与工序基准间的距离尺寸，叫做定位尺寸。值得注意的是，如果工序基准的变动方向与加工尺寸的方向有夹角时，基准不重合误差也就等于定位尺寸的公差在加工方向上的投影。 2. 基准位移误差?Y 工件在夹具中定位时，由于定位副的制造公差与最小配合间隙的影响，使得定位基准在加工尺寸方向上出现位移，造成各个工件的位置不一致，产生的这个误差叫做基准位移误差。 基准位移误差的 大小等于因定位基准与调刀基准不重合所造成的工序尺寸的最大变动范围。其可表示为: ?Y,Amx,Amin,imax,imin,δi 2.2.3 定位误差的计算 本道工序是要镗削孔径至尺寸Ø20+0.021/ 0，现计算其定位误差: (1) 在定位方案中，工件的工序基准与定位基准重合，故没有基准不重合误差，即基准不重合误差?B,0; (2) 在定位方案中，工件的调刀基准与定位基准重合，故没有基准位移误差，即基准位移误差?Y,0; (3) 工件的定位误差?D等于基准不重合误差?B与基准位移误差?Y的总和，即?D,?B，?Y,0 经计算发现在此定位方案下，工件的定位误差?D,0，所以此定位方案为工件加工的最佳定位方案。 18 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第3章 加紧装置的选用及夹紧力计算 3.1 选择夹紧机构 3.1.1 工件加紧装置的要求 1(在加紧过程中应保持工件定位时获得的正确位置 。 2(加紧力大小合适。 3(加紧装置应操作方便，省力，安全。 4(夹紧装置的复杂程度和制动化程度应与生产批量和生产方式相适应。 3.1.2 夹紧力的方向 夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。 3.1.3 夹紧力的作用点 夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。确保工件定位准确、不变形。 3.1.4 选择夹紧机构 夹紧机构的类型: 1. 斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构是最基本的夹紧结构形式之一，螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构均由斜楔夹紧机构演变而成。因为手动的斜楔夹紧机构在夹紧时费时、费力，效率也很低，所以实际上往往是与其他元件组成复合夹紧机构。图4-1所示为斜楔夹紧机构实例 19 第3章 错误～未找到引用源。 图4-1 斜楔夹紧机构实例 2. 螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构是一种应用广泛的夹紧机构，它利用螺杆来夹紧工件或与其他元件组合形成复合夹紧机构。由于螺旋夹紧机构结构简单，容易制造，夹紧可靠，且扩大比大和夹紧行程不受限制等优势，因而在手动夹紧装置中得到广泛应用。图4-2为螺旋夹紧机构 图4-2 螺旋夹紧机构 3. 圆偏心夹紧机构 圆偏心夹紧机构用于切削力不大且振动很小的场合，因为偏心圆的夹紧力小，自锁性能也不是很好。为了满足自锁条件，其夹紧行程受到限制，用于夹紧行程较小的场合。图4-3为圆偏心夹紧机构实例 20 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-3 圆偏心夹紧机构实例 4. 铰链夹紧机构 因铰链夹紧机构的结构简单，扩大比大，适用于多点或多件夹紧，在气动或液动夹具中得到广泛运用。 5. 联动夹紧机构 为了提高效率，工件在夹具中有时需要几个点对工件进行夹紧，而有时需要同时夹紧几个工件，这样就可以采用联动夹紧机构。 在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题: 1. 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止伤及夹具操作人员。 2. 手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 3. 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 4. 手动夹紧机构应操作灵活、方便。 确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。 方案一 使用联动夹紧机构 方案二 使用铰链夹紧机构 方案一，使用联动加紧机构，加紧二轴支架顶部圆柱面，使用活动V 21 第3章 错误～未找到引用源。 块加紧，保证加紧牢固，但是，每加工一个零件，需要用扳手拧紧加紧螺母，操作繁琐，不适用于大批量生产。 由于工件批量大，宜用简单的液压驱动装置。利用液压驱动铰链加紧装置，可以迅速方便的实现工具的加紧与拆卸，利用铰链杠杆增力机构，压紧二轴支架的底板，稳定性好，安全可靠，效率高。为实现循环装卸工件，连续加工的目的，工件安装在旋转定位板上，当旋转定位板转到固定定位板上时，利用铰链加紧装置加紧工件，压紧工件采用的是圆柱压紧块，不同于普通的压紧块，当加紧装置松开时，圆柱压块受重力作用平口端朝上，当圆柱压块解除旋转定位板上的斜面时，圆柱定位板开始旋转，当平口端旋转至工件表面时，开始压紧压紧工件。如图3-1所示。 圆柱压块工作原理图如图3-2所示。加紧装置如图3-3所示。 图3-1 圆柱压块 图3-2 圆柱压块工作原理图 22 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图3-3 加紧装置 3.2 加紧力计算 在夹紧力的方向和作用点的位置确定后，还需要合理的确定夹紧力的大小，夹紧力的大小应该选取适当，不易过大也不易过小。夹紧力的计算是个很复杂的过程，一般只能粗略的估算，因为在切削加工过程中，工件受到切削力、重力、离心力等一系列力的作用。从理论上而言，夹紧力的作用效果应与上述力或力矩相平衡。为简化夹紧力的计算，通常认为工艺 23 第3章 错误～未找到引用源。 系统是刚性的，但为了保证夹紧可靠，需要再乘以安全系数，就可粗略的 得到实际需要的夹紧力。 根据常见的典型夹紧形式所需夹紧力的计算公式，工件以一面两孔进 行定位且夹紧力与切削力相互垂直，相应的计算公式为: 'KPlPl(),01QN,()2Pff()，12 '式中为圆柱销上承受的部分切削力 P0 b 为圆柱销的宽度 为圆柱销的长度 h 为许用挤压应力 [],挤 为夹紧元件与工件的摩擦系数 f1 为工件与夹具支承面间的摩擦系数 f2 '本次设计的是精镗孔的夹具，用于精加工取; P,00取;; f,0.16f,0.1512 由设计知道:l,15?; 安全系数K的选取， KKKKKKKK,0123456 K为基本安全系数，一般取1.5; 0 K为加工状态系数，精加工; K,1.011 K为刀具钝化系数，一般K,1.0~1.9; 22 K为切削特点系数，连续加工K,1.0; 33 KK,1.0为考虑夹紧动力稳定性系数，机动加紧:; 44KK,1.0为考虑手动夹紧时手柄位置系数，; 55 K为有力矩作用在工件时，才应考虑支承面接触情况的系数，工件在6 K,1.5支承板上定位; 6 为保证工件的夹紧可靠，K值不应小于2.5。本次设计中K值为: KKKKKKKK,,1.5×1.0×1.5×1.0×1.0×1.0×1.5,3.375 0123456 为保证可靠度取K,3.5; 'KPlPl(),01QN,()2Pff()，12所以，,589.6N 本次设计实现多件加工，总的夹紧力Q,589.6×3,1768.8N 24 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第4章 夹具结构分析与设计 4.1 循环装卸装置的总体设计 4.1.1旋转架设计 根据马铃薯挖掘机原理，设计出了旋转定位架，定位板与一字架连接，一字架在旋转的过程中，定位板始终保持水平，这就保证了工件在没有加紧力的情况下，不至于掉落下来。一字架原理图及三维图，如图4-1所示。 图4-1一字架原理图及三维图 25 第3章 错误～未找到引用源。 一字架和旋转定位板的装配如图4-2所示 图4-2 一字架和旋转定位板的装配图 26 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4.1.2 齿轮组装置 此装置主要实现，在液压缸推动左右滑动支撑板运动时，通过齿轮齿条啮合，实现一字架的旋转。 为节省装夹时间，液压缸的速度速度越快越好，但是考虑到液压缸控制一字架的旋转，所以为了减缓一字架的旋转速度，设置齿轮组减速比为1:2，为了实现加工好的工件和待加工工件的互换，加入了棘轮机构，滑动支撑架推出时，一字架不旋转，滑动支撑架推入时，一字架旋转180。最终实现了，已加工件和待加工件的位置互换。齿轮组装置的二维图如图4-3所示。 图4-3 齿轮组装置的三视图 27 第3章 错误～未找到引用源。 4.2 滑动加紧一体化装置 4.2.1气压装置 本夹具设计的夹紧装置类型，采用气动作为夹紧装置的动力源，气动夹紧装置使用的是压缩空气，气压缸使用的是管接式耳座气缸(如图4-4所示)，压力为0.4–0.6MPa。气动夹紧具以下优点: 1. 夹紧力基本恒定。 2. 夹紧动作迅速，省力。 3. 空气作为介质，对环境无污染。 图4-4 管接式耳座气缸 4.2.2 滑动装置 滑动支撑架由气压缸驱动，通过活动卡爪(如图4-5所示)推拉滑动支撑架，当滑动支撑架运动到右侧极限位置时，活动卡爪由凸块(如图4-6所示)顶起，此时气压缸不再作用于滑动支持架，气压缸只作用于加紧机构。 28 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-5 活动卡爪 图4-6 凸块 4.3 总体装配图及其工作步骤 4.3.1总装图及三维模型 为便于表达，此夹具采用两个总装图表达，图4-7所示为旋转定位板，一字架及镗套支架装置。图4-8所示为加紧装置，活动卡爪装配图。图4-9为此套夹具的三维模型。 29 第3章 错误～未找到引用源。 图4-7 总装图,1, 图4-8 总装图,2, 30 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-9 三维总装图 4.3.2 夹具的运动步骤 在左侧旋转定位板上放上待加工零件，气压缸拉动滑动支撑板向右移动，通过齿轮组带动一字架旋转180。当滑动支撑板运动至右极限，活动卡爪被凸块顶起，此时，旋转支撑板运动至固定支撑板，且气压缸不再作用于滑动支撑架，与此同时，气压缸开始作用于压紧装置，压紧工件开始加工。加工期间，把已经加工过的工件卸下并装上待加工工件。加工完成后，气压缸松开压紧装置，运动一小段时间，活动卡爪脱离凸台，开始作用于滑动支撑板，通过齿轮组的棘轮机构，此时一字架不旋转，然后循环下去，实现快捷方便连续的镗孔操作。 31 结 论 结 论 本设计主要完成了如下工作: 1.完成了多轴镗床夹具的设计工作，其中夹具的设计过程包括单个工件的分析，建模、专用夹具组合部件的设计，专用夹具的整体设计，和单个零件的分解。 2.完成了二轴支架零件的分析，二维视图的制作，及其夹具中定位件，夹紧件、导向件等机床夹具部件的设计，夹具设计中，除了规定有关尺寸精度外，还要制定有关元件之间，各元件的有关表面之间的相互位置精度，以保证整个夹具的工作精度。 3.完成了多轴镗床夹具的装配设计。包括二维图片的制作，三维工件图片的制作。 基于以上工作所建立的基于多轴专用镗床夹具的设计，实现工件在加工中方便快捷。 在以后还需对这些夹具进行必要的修补和完善工作，包括如下几方面: 1.校核夹具中各个部件的参数，保证和夹具设计手册中的数据完全吻合。 2.对夹具的其它部件进行完善。 32 洛阳理工学院毕业设计论文 谢 辞 本次毕业设计是在贺艺老师的指导下完成的，由衷的感谢贺老师的细心指导和辛勤工作。在我遇到问题不知道怎样解决时，老师总是给我提供很多宝贵的建议，帮我解答疑惑，给我不断地鼓励，让我的思路变得开阔。在周末休息的时间里，还是能看见老师在办公室给我们答疑或修改图纸的问题，老师的指导很到位。 在此，我深深感谢机械工程系的领导和老师，他们处事认真，一丝不苟的工作作风不断影响着我，使我在学习和工作上能够严格要求自己，对我这次毕业设计能够顺利的完成给予了很大的帮助。 同样，我要感谢学校对我们的重视，能给我们提供这次来之不易的毕业设计，使我们温故大学所学的相关专业知识，把课本上的知识用于解决实际问题，达到学以致用。 最后，感谢帮助我支持我和关心我的同学，使我圆满的完成了此次设计所要求的任务。 。 33 附 录 参考文献 [1] 王光斗王春福.机床夹具设计手册(第三版) 上海科学技术出版.2000.11 [2] 卢秉恒(主编) 赵万华.洪军.机械制造技术基础.第三版.机械工业出社，2008.3 [3] 龚定安.蔡建国.机床夹具设计原理.陕西设计科学出版社，1981 [4] 张展.非标准设备设计手册.兵器工业出版社，1994 [5] 白婕静，万宏强.《机械知道工程学》课程设计.兵器工业出版社 .2008.3 [6] 李硕根.杨兴骏.互换性与技术测量.中国计量出版社.2008.6 [7] 徐圣群.简明机械加工工业手册.上海:上海科学技术出版社.1991 [8] 张亚明.机床夹具的分类与构成.煤炭技术.2008.27(4):12-13 [9] 林文焕，陈本通主编.机床夹具设计.国防工业出版社，1987.8 [10] 王光斗，王春福.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社.2002.8 [11] 大连理工大学工程图学研究室编.机械制图.第六版.2007.2 [12] 杨黎明主编.机床夹具设计手册.第一版.北京:国防工业出版社，1996.5 [13] 吴宗泽.罗圣国.机械设计课程设计手册.第二版.北京:高等教育出版社.1998.12 [14] 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京:化学工业出版社.2008.1 [15] 孙恒，陈作模，葛文杰，机械原理.北京:高等教育出版社.2006.12 [16] 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册.第二版.北京:高等教育出版社.1998.12 [17] 张士良主编.机械设计制图手册.第一版.同济大学版社，1991.8 [18] 成大先.机械设计手册.第二卷.第五版.北京:化学工业出版社.2008.4 [19] 黄如林.切削加工简明实用手册.北京.化学工业出版社.2004.7 34 洛阳理工学院毕业设计论文 外文翻译 一篇提交给克莱姆森大学研究生院的论文 部分实现机械工程理学硕士要求 设计者 凯利?r?奥斯汀 2012年5月 导师:委员会主席约翰?瓦格纳博士 成员:瓦海德博士 托德?施瓦星格博士 35 附 录 文摘 机电一体化是一个集成的、多才多艺的、宽泛的定义工程设计方法。尽管一些对机电一体化支持者的定义不同，但这个话题是一个跨学科的工程，是由许多行业、校园应该反映在教育方面的方法。在本论文中,是两个机电一体化系统。实验室实验是用于开发克莱姆森大学机械工程项目,热电发电是从柴油机废热作为汽车行业调查的应用程序。 附加了弹簧和阻尼器的电磁铁兴奋mass-pendulum系统，它是工程本科/研究生实验室实验必备课程。本实验室为学生提供机械、电气和控制工程挑战平台。使用牛顿和拉格朗日方法导出非线性耦合运动方程，动态系统由38个w摆电磁铁的磁力驱动，静磁压迫功能，通过会计脉动磁场的特点,迫使有用的模拟实验所确定系统参数的系统，代表性数值和实验结果给出了要验证的数学模型。总的来说,百分比数值和实验之间的区别应该在于,7.5cm电磁铁2%到47%不等的系统平衡位置，进一步说,工作台上实验为学生提供手动探索科学和古典工程概念。 在交通运输行业,为鼓励研究提高现在的汽车发动机废热回收、传动系统效率而提供了许多额外的权力。大约三分之一的汽油或柴油燃料的能量 36 洛阳理工学院毕业设计论文 通过排气系统排入大气中。自1960年以来，材料和模块设计、持续发展、热电发电,应用程序用于其在太空中可靠的输出功率,有可能用于大部分的引擎热回收。在这项研究中,可用发电的能力从排气热电发电热3-cylinder,4-cycle 697 cubic-centimeter柴油机进行调查，排气热电 0发电系统大约是204，这是发现的最大表面温度。然而,以确保的最高温C 度模块的冷端没有超过空气应用模块的翅片散热片的温度。从实验室测试,单个模块和最大功率输出四个模块连接在系列0.47 w和2.81 w,预测最大功率分别输出0.49 w和2.91 w。比较实验值数值，计算值由制造商的提供数据,这是观察到一个理想的结果。提议的替代能源的可行性得进一步研究和实地测试，但很小的可能生成电力数量。 谢辞 作者要感谢所有的朋友和同事在本论文的研究和写作中帮助和鼓励，我感激的机械工程车间技术人员马奇•正义、杰米•科尔和斯蒂芬在加工零件方面的帮助,并且帮我建立测试系统和协助设备，他们的帮助和建议是无价的。我还要感谢戴夫风车式先生在设置的几个电气系统和我的实验系统中的帮助和建议，也谢谢你许多的同学、同事和朋友们提供了他们在许多学科领域和计算机程序的研究成果。 37 附 录 作为我的论文委员会成员,瓦海德博士和托德?施瓦星格博士，谢谢您们在评估我的论文工作中起重要的角色作用。我特别想感谢我的导师瓦格纳，他给了我很多获得一些宝贵的经验机会，我很感激他的帮助和建议。 第1章 介绍 机电一体化系统可以被定义为一体的机械、电气、控制和信息技术应用到智能产品或过程，然而,一个稍微关于这个话题的文章的概述揭示了缺乏专业人士的共识确切的定义。科罗拉多州大学从各种各样的出版物和教育机构[1]发表了超过二十种对机电一体化系统的定义，虽然很多定义指定机电一体化在系统的整个设计过程中为核心的集成和融合的工程学科,不同的强调了不同学科，揭示了缺乏一个统一的机电一体化教育结构的大学。 即使没有一个公认的定义,但是机电一体化的重要性教育是证明论文的数量、期刊和会议的的话题，机电一体化这个不断增长的兴趣也延伸到行业竞争的地方市场,需要成本和时间效率,促使许多公司开发一个跨学科的产品开发和制造方法[2]。 1.1机电一体化的定义 大学的大卫?布拉德利Abertay邓迪(苏格兰邓迪)[3]提出了这样的问题出现两个问题,团块的定义是,“一个机电一体化的定义吗?”和“应该有一个单一的定义机电一体化?”讨论的目的,。布拉德利问如果一个特 38 洛阳理工学院毕业设计论文 定的,包括机电一体化的定义是一个混乱的来源,而不是尝试符合这一定义,可以更好的机电一体化专业人员组成根据他们自己的定义的背景下,去干他们的工作。其他机电一体化专业人员渴望一个特定的定义和一个机电一体化课程的总体结构大学，这是显示在[4],作者希望限制定义控制的机电一体化系统，还有一些从业者欲望的公共基础机电一体化教育学科不受特定的约束定义(5、6)。 1.1.1基本定义 概述机电一体化技术在[6],从创建的术语Tetsuro Mori归功于1969年,表明机电一体化发展的《盗梦空间》。最初这一术语确定了机电一体化的学科在一个系统,也称为一个机电系统。现在机电一体化已经应用于自动化和机器人技术等领域,汽车系统、光电子学、工业机械、物料搬运技术、复合材料、医疗系统、传感和控制系统(3、6)，此列表不是详尽的,只是为了提供一个机电一体化系统的定义。然而,明确沟通的目的,需要一个可用的定义。 39 附 录 集成的机械、电气、计算机、控制工程产品或过程的设计和生产是一个基本的定义。一般机械系统可以在图1.1中表示,机械系统的动力学或植 图1.1:一个典型的机电一体化系统集成技术的机械、电气、 控制和计算机工程 物学由传感器或一组传感器监控，这可能需要线性化信号模拟、过滤器，或传感器的信号放大,然后再发送信号控制和/或数据收购(DAQ)系统，微机控制系统,通常包含一个类型,确定所需的输出信号根据输入信号，与使用系统,采集相关的计算机程序是用于收集和分析传感器数据并确定信号的输出，放大后,输出信号发送到执行机构，这改变了动力机械系统的电气或机械的意义,系统将继续循环操作。 从图1.1中,可以清楚地看到,这些组件设计需要在所有的工程领域知识中列出一个基本的定义系统，这个定义超出了工程学科集成的学科在设计阶段开始。例如,考虑可能给正确的传感器操作和可能安排在机械设计延长传感器寿命，并发控制和机械部件的发展允许一个组件的变化迅速调整 40 洛阳理工学院毕业设计论文 的其他组件，设计系统了解必要的电子元件可以鼓励创建一个紧凑的节能应用。 1.1.2机电一体化设计理念 一些支持者对机电一体化的基本定义没有限制其增长，认为机电一体化是一个跨学科的工程哲学调整技术(3、7)，在[6]中,作者推广了机电一体化工程师考虑设计过程,使他们学科需要集成能最有效的解决眼前的问题。 机电一体化的范围可以扩大到包括学科之外的核心上面的定义(3、6)，这些可能包括经济的整合方面、制造、工业设计。布拉德利警告[3],未能看到整个系统的产品的设计、机电一体化设计一部分的重要性,也许导致部分的失败和机电一体化学科的负面看法。 1.2机电一体化设计理念的重要性 机电一体化系统在社会普遍存在:在汽车系统方面活跃悬架、制动控制、自适应巡航控制系统和发动机管理;在健康保健方面作为手术室仪器仪表、智能假肢,改善手术艾滋病;在家电方面如洗衣机、咖啡机和面包制造商;制造业也有许多机电一体化系统和航空航天的应用。有一些争论主要根据控制器的复杂性、自动化系统和机电一体化系统的区别,与基本系统交互图1.1所示，它的设计和开发是增强一个跨学科的方法。因为企业在 41 附 录 经济上必须保持竞争力,机电一体化可能是重要的设计方法,增强了初级工程师在机电一体化教育机构培训效果。 1.2.1机电一体化设计理念的学者 工业的发展,强调跨学科的设计和机电一体化系统助长了机电一体化在学术界的兴趣。许多工程项目提供机电一体化与几所学校提供学历项目。机电一体化以来没有一个独特的技术重点和机构机电一体化程序之间可以有很大区别，取决于的安排程序作为独立的、嵌入或交叉学科。 1.2.1.1机电一体化作为一个独立的学科 缺少一个机构提出目标和建议促使一些机电一体化专业人员开发一个基本的课程结构,促进机电一体化作为一个特定的学科(4、6)的核心学科,机械、电气、计算机、和控制工程作为机电一体化课程的最低要求。尽管有些课程内容之间的核心学科会重叠,深入的发展知识的基本概念而获得必要的实践经验，集成的内容需要大量的时间，预期的一个独立产品机电一体化学科将成为一名工程师毕业 后不是专业从事任何特定的纪律。因此学生可能需要接收深度至少在一个核心学科上的机电一体化工程师资格[3]。 42 洛阳理工学院毕业设计论文 1.2.1.2机电一体化作为嵌入式课程 作为嵌入式(单个部门),机电一体化会提供现有的工程部门。在这个协议中,课程的重点取决于哪个部门机电一体化类组织。控制理论和机器人可能会在电子和/或系统工程部门2,8收到更多的关注,而传感器和制动器集成在一个动态系统中，在一个机械工程部门可能得到更多的重视。缺乏一个总体的机电一体化机构,事实不是这样的行业特定允许工程部门定义的机电一体化自己的纪律。 这种方法可以减少当试图调和课程在不同部门[3]的一些困惑，然后部门和教师的责任确保课程开发提供最有利于学生毕业给定的部门，这种方法理论上需要学术界与当地的雇佣毕业生行业保持密切的接触，来确保学生都配备了预期的跨学科技能和知识。问题可能是一个老师在[4]机电一体化的一个严格的定义,,并创建一个课程太窄阻碍学生不给他们所需的知识广度多才多艺工程。 1.2.1.3机电一体化作为一个跨学科的课程 最直接的正确培养学生跨学科工程方法是可能提供跨学科课程。这种方法可能包括来自不同学科的学生课程组合,课程由不同的部门,和/或由各部门团队教课程，与跨学科课程,部门和学生都可以受益于部门资源,结 43 附 录 合部门共享工作负载和课程开发,增加合作和尊重学科[9]，尽管这种跨学科的工程方法需要大量的部门之间的合作与交流,但它给学生提供了显著的好处。 1.2.2机电一体化在机械工程设计理念 机械工程可能是最广泛的工程学科，内置多样性大多数机械工程项目可能是因为有些机电一体化支持者认为机械工程师应该领导人在机电一体化设计[2]。 1.2.2.1跨学科方法在机械工程 一个机械工程教育的本质是一个多才多艺的努力，更多的关注已经广泛的程序的多样性将是一个理解现有的课程内容，可以说,目前，机械工程足够分布在核心概念和基础，没有机械工程师可以在每一个机械工程专家主题[10]。 添加更多的主题为这一领域的学生可能会被认为是一个挫折教育工作者，它也可以辩称,集成系统复杂性的增加导致的自然的系统组件之间的综合学科,因为没有人可以很容易地管理所有方面的复杂性，这可能似乎暗示跨学科教育不是必要的，但是,它也意味着个人必须能够在他们的特定的组件中有设计开发能力且了解组件集成,形成整个系统[3]。一个工程教育在一个纪律而向学生介绍其他学科的应用及有效性似乎对学生提供最好的教 44 洛阳理工学院毕业设计论文 育中提供了一个坚实的基础。这种类型的教育也可以帮助学生培养尊重学科之外的自己的和准备进入一个行业强调一个跨学科的方法工程。 介绍其他核心学科已经包含在大多数机械工程学位课程要求学生基本的电气工程、控制理论和计算机编程的课程中，在一个跨学科的机械工程方法中,学生将受益于集成这些经验机械系统的学科。 1.2.2.2跨学科方法在机械系统 一个实际整合学科在机械系统方面积累了丰富的经验的方法是通过一个实验系统的开发和使用来验证一个数学模型或理论分析。在发展一个实验系统中,机械工程师应该学习用于测量所需的物理现象的各种传感器，将传感器集成到物理设施的设计需要知识传感器的操作和相应的电路，可能会解释传感器信号要求信号处理和知识的电力需求和限制采集系统，获得所需的系统信息可能需要使用数字电路或计算机代码。工程师可能需要的控制器和相应的代码或电路设计知识。 一个实验系统,比如一个机电一体化系统,提供这些学生引入到多个学科以外的机会和看到他们的效用评估系统行为的机械工程。甚至在使用之前开发的实验系统,评估的操作单个组件和整个系统的集成提供了洞察力intoother学科以及在机械工程实践知识。这种跨学科的机械工程的方法可以使工程师有用技能 45 附 录 多学科作为机电一体化系统设计的需要。 1.2.3机电一体化在工业设计理念 许多公司采取的工程设计,增加了一部分的功能,它需要的时间减少将部分市场[2]，以减少一个跨学科的方法成本。 1.2.3.1跨学科方法在工业 由多个学科一起紧密合作,设计变得更加复杂，可以快速实现和设计更改。不同的子系统也可以根据设计变更调整另一个子系统,如改变控制器占任何机械系统变化,而改变部分的重量或大小。学科之间不断增加沟通也有利于生成产品想法，或优化产品的尺寸或性能[3]。 集成的方法来设计新产品对很多人来说已经是常态行业,如汽车工业[2]。许多这些行业已经超越核心的一般范围，机电一体化学科实施在产品设计流程额外的学科，这可能包括设计产品测试在设计过程中实现,或产品生命周期,考虑维修,升级,回收部分(3、6)。对于今天的高度集成设计，多学科的合作势在必行。 1.2.3.2机电一体化在工业上的应用程序 现代汽车是一个非常复杂的机电一体化系统的完美范例，需要多学科的合作,以改善其操作，与一个更加强调车辆设施和司机援助,整合电气、 46 洛阳理工学院毕业设计论文 计算机、车辆和机械系统的设计是非常明显的，与政府政策的增加减少燃油消耗和废气排放, 工程师必须考虑其他学科,以满足规定，操作和美学设计的同时也必须考虑。，纳入整个设计和生产过程的业务考虑公司保持公司的竞争力。 提高燃油经济性,许多汽车制造商减少车辆重量以取代先前与电机械操作的组件使用，激活一个车载控制器操作组件，更换机械流程与电气子系统可以减少组件的重量和大小,从而减少车辆的整体重量,同时提供流行的电子特性。例如shift-by-wire齿轮选择器设计中描述[11]。增加使用电气系统和控制器的车辆，增加了车辆的电力负荷需求。为车辆提供额外电能,同时增加车辆的燃油效率，在集成汽车设计是一个持续的挑战。 47