组合机床设计模块化建模方法外文文献

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1、-毕业设计(论文)外文资料翻译设计题目:取力箱箱体工艺及装备设计译文题目:组合机床设计的模块化建模方法.---附件1：外文资料翻译译文组合机床设计的模块化建模方法图尔加·埃萨尔美国密歇根大学研究生研究助理机械工程系安阿伯AnnArbortersal@umich.edu杰弗里L·斯坦美国密歇根大学机械工程学系教授AnnArborstein@umich.edu卢卡斯·卢卡塞浦路斯大学机械与制造工程讲师部lslouca@ucy.ac.cy摘要在市场需求讯息万变的情况下，为提升工业竞争力，称为组合机床（RMTs）的新一代机床应运而生。为这些机床的高效设计，则须提出新的方法和工具

2、。这是本文提出组合机床伺服轴模块化建模方法的目的，而这也只是努力发展集成的组合机床设计和控制环境的一部分。该机床的组件被模块化，这样就可以将相应的组件基于机床拓扑学装配起来得到任何特定的配置模型。组件模型使用内置的图形代码以促进所需模块库的直接发展。这些机床模块可用于评估，设计和机床伺服轴的控制。这种方法已有实践证明，人们对其优缺也有一定认识。结果表明，该方法是实现自动化和集成的机床设计环境很有希望的一步。人们对完成这个目标所要面对的挑战也进行了探讨。引言.---不断增长的竞争迫使制造商更快速地响应需求的变化。因此，制造商必须面对产品市场周期短，过渡时期短，型号和量变化

3、频繁的情形，而且不能影响产品质量和成本。作为制造系统的核心，改进的机床在满足上面提到的需求上把握着关键技术。传统的机床在专用和柔性上的缺点今更胜昔：因其设计的重点在单一部件，使专用设备缺乏柔性机床所具备的灵活性和可扩展性。另一方面，柔性机床无法实现鲁棒性，高的成本效益和专用设备所有的生产量水平。新一代机床在美国密歇根大学工程技术研究中心由AnnArbor主持开发，为的是克服现有生产系统的不足部分为可重构制造系统而开发。这些机床称为组合机床（RMTs）[2]，它们结合了专业和灵活的优点。它们围绕一个零件族和他们的结构设计，在硬件和软件方面，可以快速的改变，经济有效地实现精

4、确的功能和满足设备需求[3]。含多种配置，提供所需柔性和可扩展性，RMTs本质上导致了更复杂的机床设计问题。帮助促进RMTs设计的方法和工具将很大的促进可重构制造系统的应用[4-6]。RMTs设计问题的一个重要方面是发展动态模型的设计，伺服轴的控制和赋值。使RMTs建模问题独特的是，即使仅有一台机床，也和存在几种不同的配置，且单独的模式，必须开发。为所有可能的配置开发动态模型可能是一个繁琐和费时的任务，即使利用了特别的方法。而且，没有系统的方法建模将需要大量的专业知识，并容易出错，从而降低了设计中使用模型的效率。本文提出了一种方法，可以有助于减少RMTs建模的时间，出错

5、.---和麻烦。这一方法的核心思想是利用RMTs的模块化结构的优势，采取RMTs模块化建模方法的建模概念。首先，RMTs的物理组件的模块化建模方式是使用键合图建模工具[7]。该键合图模型被封装在一个定义的连接端口的示意图中。然后，原理组件模型按照给定的配置拓扑来组装获取配置模型。配置模型很容易与非动部件如插补器和控制器结合，这可用条形图方便体现；但是这超出了本文的范围。背景RMTs概念是由科伦和哥打[2]提出，从那时起，RMTs的设计就是一个活跃的研究领域。设计RMTs[4]的方法、工具以及评价结构刚度[5]和提示错误[6]设计的替代工具已经开发出来。然而，开发一个系统

6、级建模方法的问题还没有解决。传统上，机床模型描绘伺服电机和驱动装置为第一或第二阶系统[8,9]。然而，陈和特卢斯季认为一旦采用了高速机床伺服驱动的结构动力可能会影响系统性能[10]。许多研究人员认定需要配合结构动力学在高速机床上使用高阶模型，以便能够成功设计其控制系统[11-13]。这些论述清楚地表明，机床建模不是一项简单的任务和考虑复杂模型时必须要细心，但他们没有提供系统的建模方法，因此，仍然得应用特殊方法。为有助于设计和控制机床伺服驱动，仍有人努力做自动仿真模型的研究。威尔逊和斯坦开发了一个叫建模助手的软件程序能在一个给定的影响范围内自动创成机床驱动系统微型模型（F

7、ROI）[14]。该模型包括飞轮、一个扭转轴、一滚珠丝杠、一滚珠直流电动机、一个扭.---转连接键、带驱动和齿轮副的组成部分，其复杂性自动增加，直至超过规定FROI的特征值。这项工作仅是一个概念模型推演法则的证明，不能适用于任何真正的机床系统。不过，这种方法可以用来确定发展系统模型时其复杂性是否适当。戈蒂埃等已经开发出一种名为SICOMAT的软件包（仿真与控制的机床分析），这有助于建模，仿真，模态分析和控制器的一倍或两倍减震或两个机床轴耦合[15]。他们的模型由大量的模块和弹簧描述机械系统的动态特性。这项工作使得机床的建模过程更加系统，因