1、1毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化并联抛光机构设计与分析1研究背景及意义抛光技术，又称镜面加工，是光学精密加工的最重要的工序。抛光不仅能增加工件的美观，而且能改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性及获得特殊性能。抛光技术在现在社会的很多领域中都有应用，如电子设备、精密机械、仪器仪表、光学元件、医疗器械等等。不同的领域中加工精度的要求也往往不同。所以，选择合适的抛光方法和抛光工艺是提高产品质量的重要手段。现在抛光技术中主要分六种加工技术，分别是机械抛光、化学抛光、电解抛光、超声波抛光、流体抛光和磁研磨抛光。本课题是关于并联抛光机构设计与分析，就属于其中机械抛光的一种。传统机械轮抛光往往采用的是串联
2、结构，机床一般是采用由床身、立柱、主轴箱和工作台等部件串联而成的正交结构。这种结构的机床控制简单，运动空间大，运动的灵活性好。但是这种机床采用非对称结构布局可能会导致受力与热变形的不均匀；而且受各运动坐标误差的线性累计影响较大；部件多，结构复杂，大型部件的模块化程度地；运动部件重量达，不利于实现高速加工；封闭式结构，难以实现大型构件的现场加工。为了满足实际生产的要求，从本质上解决串联机床存在的缺点，并联机床便应运而生。并联机床具有精度高、刚度大、惯性小、承载能力高、运动反解模型简单、操作速度高、易于操作等特点。从最初的飞行器模拟器到近几年来的宇宙飞船空间对接器、精密操作微动机器人以及虚拟轴加工
3、车床等，并联机床的结构设计应用范围2国内外研究现状国外对并联机床的研究是从20世纪80年代开始的，并于20实际90年代陆续推出了各种不同形式的产品样机。特别是在2000年前后，并联机床在运动学原理、机床设计方法、制造工艺、控制技术、动态技术、动态性能研究和工业应用领域都先后取得了重大突破。国内对于并联机床的研究是从20世纪90年代中期开始的。由于发展较国外迟，一些主要部件的依赖国外进口，所以研究主要集中在一些大学研究室中，包括燕山大学、东北大学、清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安交通大学、华中理工2大学和浙江大学等。文献多为学术论文及发明专利。21关于水龙头复合曲面的6自由度抛光
4、上海劳达斯洁具有限公司的孙勇于09年申请的专利“一种6自由度混联运动抛光机”2。该装置总共有三个滑板，十二个三自由度铰链，六根同等长度的固定杆17两两一组，每相邻一组的固定杆之间的角度为120度，连接在呈正三角形的运动平台18的三个侧面上，三个滑板分别由三个伺服电机15驱动，当伺服电机15输出轴转动时，驱动另一同步带轮14通过同步带13拖动同步带轮12，同步带轮12驱动滚珠丝杠10旋转，滚珠丝杠螺母9带动滑板8上下移动，改变三个滑板8在Z轴方向的不同位置，使定长固定杆17带动运动平台18做X、Y、Z轴向运动。该机械的特点是解决了对具有复杂艺术形状的空间多维曲面的水龙头进行粗抛、精抛自动化，实现
5、无人化操作，成本低，效益高。存在的缺点主要有，加工过程中容易引起粉尘污染，加工完全裸露在外，容易引起安全事故。22关于水龙头复合曲面的9自由度抛光在9自由度方面，孙勇也于09年申请一项名为“9自由度混联运动抛光机”的专利3。该机构在已有的6SPS并联机构基础上，利用每根深锁杆配置的私服点击驱动杆内的滚珠丝杠副，从而改变伸缩杆的不同伸缩值，使运动平台7可在一定空间范围内做X、Y、Z运动，并以X、Y、Z轴为轴心做三向摆动运动，从而做出不同角度的摆动和倾斜，改变运动平台7的位置，实现了类似球面的6自由度空间运动。该装置的优点在于，自由度较多，粗抛无死角，成本低，效益3高，达到了无人化操作的目的。23
6、五自由度并联机床数据模拟山东科技大学的陈修龙、邓昱，燕山大学机械工程学院的赵永生在五自由度并联机床数据模拟仿真上也有一定的研究19。项研究利用三维机械CAD软件、SOLIDWORDS等软件并应用OLE接口技术来实现并联机床虚拟样机的数控加工仿真、刀具轨迹的显示验证、仿真过程中自动换刀和毛坯的自动设计，从而实现真实、完整、合理地模拟机床的整个加工过程。它的优点在于研究时无需做出实物模型，数据科学，精确度高，可以模拟机床在工作过程中的一系列步骤，找出和分析其中存在的问题。24混联虚拟轴研抛机床的多柔体动力学研究吉林大学的于淼对混联多自由度研抛也做了数据分析。她通过采用柔性多体系统动力学方法对研抛自
7、由曲面混联虚拟轴机床的动力学进行了分析18。通过建立基于LAGRANGE方程的刚2柔耦合多体系统动力学方程，考虑到各部件整体刚性运动和支链之间的弹性形变耦合，将机床的各个支链和动平台看作独立的子结构,建立各自的动力学方程,再根据子结构之间的约束关系建立系统约束动力方程,从而组成一组微分2代数混合方程组。并通过动力学仿真分析,合理调整三个支链的运动速度,获得了比较稳定的动力学特性曲线,该项研究为拓展虚拟轴机床的应用领域提供了新的思路。3发展趋势并联抛光机在国内外较以往已经有了长足的发展。展望未来，该机械领域的发展趋势主要朝着高速度、高精度、高效率，工艺的复合性和多轴化，控制的智能化，及柔性化和专
8、用化等几个方向发展。在小型部件抛光中，为了实现经济效益的最大化，向柔性化的方向发展，主要采用模块化设计的方法，通过增加系统模块来增加系统功能，便于4系统升级，而且增强了整个系统的可剪切性，便于根据不同用户的需求来相应的设定系统功能，如宁波海达塑机。而在大型部件，如龙颈等，则向专用化发展，采用专用定向加工的方式制作专用机床，使零件的加工精度及加工质量都得到一定的保证。4结束语并联抛光是一种不同于以往传统串联抛光的新思路，具有精度高、刚度大、惯性小、承载能力高、运动反解模型简单、操作速度高、易于控制等特点，在国内外诸多领域中都发挥了积极有效的作用。对并联抛光的研究，可以有效解决传统串联机床工作中存
9、在的问题，提高经济效益，在复合曲面加工中具有实质性意义。参考文献1胡涛3PRS并联气囊抛光机床的设计与研究D哈尔滨工业大学200901072孙勇一种6自由度的混联运动抛光机P中国专利CN2009100449861200906243孙勇9自由度混联运动抛光机P中国专利CN2009100449880200906244王彦斌五自由度混联研抛机床的运动学分析与插补控制D吉林大学200703275雷源忠我国机械工程领域研究进展与展望J中国科学基金，2009,15056赵兴科，王中，郑玉峰，等抛光技术的现状J表面技术，2000,027张国斌多自由度抛光系统柔性抛光头姿态控制策略研究D浙江工业大学20090
10、1128张佳丽发动机叶片五坐标数控抛光机总体设计与研究D西北工业大学20079李长河，蔡光起并联机床发展与国内外研究现状J青岛理工大学学报，2008，290110鲜鸿雄，李绣峰，邓锦炽，等并联运动机床现状与关键技术研究综述J机床与液压，2010,380111张署，UHEISEL并联运动机床M北京机械工业出版社，200312赵永生，郑魁敬，李秦川，等5UPS/PRPU5自由度并联机床运动学分析J机械工程学报，2004，400213邵传伟机床需求分析报告R北京伊贝格技术有限公司2009020314李金泉，丁洪生，付铁，等并联机床的历史、现状及展望J机床与液压，2003，0315李艳，王勇，陈正洪，
11、等并联机器人智能控制研究现状J机床与液压，2008，361216何景峰，谢文建，韩俊伟六自由度并联机器人输出解耦控制J机械工程学报，2004，401117边玉超自由曲线曲面CNC插补技术的研究D北京化工大学2004518于淼，赵继，张代治，等混联虚拟轴研抛机床的多柔体动力学研究J机械科学与技术，2004，230619陈修龙，邓昱，赵永生五自由度并联机床虚拟样机建模与仿真J农业机械学报，2008，390120杨志永，黄田，梅江平，等基于全域优化的高速并联机械手控制器参数整定J机械工程学报，2006，42921JONGWONKIM,CHONGWOOPARK,WOKKWANBAE,ETALPARAL
12、LELPARALLELMECHANISMFORMULTIMACHININGTYPEMACHININGCENTERUS,006135683APOCT24,200022STEVETCHARLES,ROBERTSSTOUGHTONPARALLELMECHANISMUS6330837B1PDEC18,200123JONGWONKIM,CHONGWOOPARK,JAECHULHWANG,ETALPARALLELMECHANISMSTRUCTUREFORCONTROLLINGTHREEDIMENSIONALPOSITIONANDORIENTATIONUS006503033B1PJAN7,200324SEK
13、YONGSONG,DONGSOOKWONSIXDEGREESOFFREEDOMPARALLELMECHANISMFORMICROPOSITIONINGWORKUS006477912B2PNOV12,200225HIROMICHIOTATHREEDEGREEOFFREEDOMPARALLELMECHANISM,MULTIAXISCONTROLMACHINETOOLUSINGTHEMECHANISMANDCONTROLMETHODFORTHEMECHANISMUS20070248428A1POCT25,200726SHAMBHUNATHROY,MICHAELMERZPARALLELKINEMATI
14、CSMECHANISMWITHACONCENTRICSPHERICALJOINTUS006497548B1PDEC24,200227MICHAELMERZ,SHAMBHUNATHROYPARALLELROBOTUS20060245894A1PNOV2,200628BARRYEPPLER,RONALDKKERSCHNER,MARTINCSHIPLEYIMAGEBASEDINSPECTIONSYSTEMINCLUDINGPOSITIONINGCOMPENSATIONFORNONPLANARTARGETSUS006628746B2PSEP30200329ZHUZHENQI,CUIHONGLIANGSIXDEGREEDOMOFFREEDOMPRECISIONMEASURINGSYSTEMUS007040033B2PMAY9,200630DANIELTWALLACE,SCHRISTOPHERANDERSON,SCOTTMANZOPLATFORMLINKWRISTMECHANISMUS007066926B2PJUN27,2006
