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南京理工大學泰州科技學院
學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表
學生姓名
周曉明
學 號
0501510155
指導教師
武培軍 吳晟
選題情況
課題名稱
B6065刨床推動架工藝規(guī)程及夾具設計
難易程度
偏難
適中
√
偏易
工作量
較大
合理
√
較小
符合規(guī)范化的要求
任務書
有
√
無
開題報告
有
√
無
外文翻譯質量
優(yōu)
良
√
中
差
學習態(tài)度、出勤情況
好
√
一般
差
工作進度
快
按計劃進行
√
慢
中期工作匯報及解答問題情況
優(yōu)
良
√
中
差
中期成績評定：良
所在專業(yè)意見：
學習較主動、積極，態(tài)度認真，階段成果較明顯。
負責人：
年 月 日
南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計（論文）任務書
系 部：
機械工程系
專 業(yè)：
機械工程及自動化
學 生 姓 名：
周曉明
學 號：
0501510155
設計(論文)題目：
B6065刨床推動架工藝規(guī)程及
夾具設計
起 迄 日 期:
2009年 3 月09日 ~ 6月14日
設計(論文)地點:
南京理工大學泰州科技學院
指 導 教 師:
武培軍 吳 晟
專業(yè)負責人:
龔光容
發(fā)任務書日期: 2009年 2 月 26 日
任務書填寫要求
1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、系部領導簽字后生效。此任務書應在第七學期結束前填好并發(fā)給學生；
2．任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經(jīng)過所在專業(yè)及系部主管領導審批后方可重新填寫；
4．任務書內有關“系部”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號；
5．任務書內“主要參考文獻”的填寫，應按照國標GB 7714—2005《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；
6．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
1．本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的：
通過本設計，使學生熟悉工序卡制訂及夾具設計的一般過程，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識和各項技能，著重培養(yǎng)設計、計算、分析問題和解決問題的能力，進而總結、歸納和獲得合理結論，進行較為系統(tǒng)的工程訓練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫和技術表述能力，為實際工作奠定基礎，達到人才培養(yǎng)的目的和要求。
2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：
本設計要求學生根據(jù)推動架零件的結構特點、機械制造加工工藝規(guī)程的編制原則，編制出推動架零件的加工工藝規(guī)程，并設計出特定工序的專用鉆夾具，繪出零件圖和裝配圖，學習AutoCAD、Pro/Engineer等軟件在機械設計中的應用，具體要求如下：
1、查閱相關資料（不少于15篇），翻譯一定量的外文資料（不少于3000漢字），撰寫開題報告及文獻綜述（不少于2000字）；
2、完成推動架零件加工工藝規(guī)程的編制；
3、選擇合適的工件定位方式；
4、確定恰當?shù)膴A緊方案；
5、進行專用夾具總圖及零件圖的繪制；
6、撰寫設計說明書。
相關的技術要求：
1、被加工工件為灰鑄鐵；
2、被加工工件具有較高強度，耐熱性；
3、表面無氣孔、縮孔、夾砂。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
3．對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計論文、圖表、實物樣品等〕：
1、相關資料的英文翻譯與文獻綜述；
2、推動架零件的機械加工工序卡片；
3、特定工序專用鉆夾具的裝配圖、零件圖；
4、畢業(yè)設計論文。
畢業(yè)設計成果以設計圖樣和說明書形式提交，要求圖樣規(guī)范，符合國家標準；說明書層次分明、論據(jù)可靠、計算正確、圖標規(guī)范、語句通順。
4．主要參考文獻：
[1] 徐灝，邱懷宣，菜春源，汪愷，余俊. 機械設計手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社,1989.
[2] 王先逵. 機械制造工藝學 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.
[3] 張興輝. 實用機械加工測量技巧[M]. 北京：化學工業(yè)出版社,2008.
[4] 薛源順. 機床夾具設計（第二版）[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.
[5] 周海寶. 提高機床夾具精度的實用方法 [J]. 機床與液壓，2000，4: 96～97.
[6] 劉文劍，莫天河，趙繼媛. 夾具工程師手冊[M]. 黑龍江科學技術出版社1987.
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
5．本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃：
起 迄 日 期
工 作 內 容
2009年
3 月 9 日 ~ 3月 23 日
3 月 24 日 ~ 4月 6 日
4 月 7 日 ~ 5月 11日
5 月 12 日 ~ 5月 31 日
6 月 1 日 ~ 6月 9 日
6月 10日 ~ 6月 14 日
熟悉課題，準備相關資料，完成資料翻譯
完成文獻綜述，撰寫開題報告，熟悉AutoCAD、Pro/Engineer等繪圖軟件
掌握機械制造加工工藝編制的要點，分析推動架零件的特點，完成推動架件制造加工工藝規(guī)程的編制
掌握機床夾具設計特點，完成鉆夾具的結構設計，畫出相關零件圖和裝配圖
撰寫并打印設計說明書，整理相關資料
準備論文答辯
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
2009年 月 日
系部意見：
系部主任：
2009年 月 日
南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計(論文)前期工作材料
學生姓名:
周曉明
學 號：
0501510155
系 部:
機械工程系
專 業(yè):
機械工程及自動化
設計(論文)題目:
B6065刨床推動架工藝規(guī)程
及夾具設計
指導教師:
武培軍高工
吳晟助教
材 料 目 錄
序號
名 稱
數(shù)量
備 注
1
畢業(yè)設計(論文)選題、審題表
1
2
畢業(yè)設計(論文)任務書
1
3
畢業(yè)設計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕
1
4
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕
1
5
畢業(yè)設計（論文）中期檢查表
1
2009年5月
夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響
B.Li 和 S.N.Mellkote
布什伍德拉夫機械工程學院，佐治亞理工學院，格魯吉亞，美國研究所
由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進而影響工件的最終加工質量。這種效應可通過最小化夾具設計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設計變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進行了分析。
關鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化
前言
定位和夾緊的工件加工中的兩個關鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎被報道[參考文獻1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數(shù)的有限元基礎研究人員一直重點關注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對剛性模型[9-11]對夾緊力進行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設已知摩擦力的方向來推導計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。
這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴格的工件，該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗的接觸力變形的關系（稱為元功能），解決由于夾緊和準靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設計參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關于multiclamp系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。
本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。
1． 夾具——工件聯(lián)系模型
1．1 模型假設
該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準靜態(tài)負載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下：
(1) 其中（j=x，y，z）表示，在當?shù)刈幼鴺讼登芯€和法線方向的接觸剛度
第 19 頁 共 15 頁
圖1 彈簧夾具——
工件接觸模型。
表示在第i個
接觸處的坐標系
（j=x，y，z）是對應沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。
1．2 工件——夾具的接觸剛度模型
集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻23 第93頁]中給出如下：
（2）
其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。
切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻23第217頁]
（3）
其中、 分別是工件和夾具剪切模量
一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似，
（4）
(5)
正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應的R2值認定是0.94。
2．夾緊力優(yōu)化
我們的目標是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負荷引起的彈性變形，同時保持在準靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標是通過制定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。
2.1 目標函數(shù)配方
工件旋轉，由于部隊輪換往往是相當小[17]的工件定位誤差假設為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個正交組件（見圖2）。
圖2 工件剛體平移和旋轉
工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計算如下：
（6）
其中表示一個向量二級標準。
但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當多個夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式：
（7）
其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。
在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計算得出（見圖3），工件剛體運動，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成：
(8)
工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個目標函數(shù)可以寫為：
最小化 （9）
要注意，加權因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補參考文獻[15，23]的原則求解彈性力學接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應的定位反應是“真正的”解決方案，對接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標函數(shù)，并給出：
最小化 （10）
其中代表機構的彈性變形應變能互補，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。
如圖3 加權系數(shù)計算確定的基礎
內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計（外文翻譯）
2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束
在（10）式優(yōu)化的目標受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有：
（11）
假設準靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：
(12)
其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機械加工力和工件重量。
2.3界接觸力
由于夾具——工件接觸是單側面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13）
它假設在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強度（）。這個約束可寫為：
（i=1，2，…,L+C） (14)
如果是在第i個工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15)
3．模型算法求解
式（15）多目標優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標作為首要職能之一，并將其轉換成一個約束對。該補充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權范數(shù)最小化。對為主要目標的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權范數(shù)。 的約束轉換涉及到一個指定的加權范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權系數(shù)，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為:
最小化 （16）
由： (11)–(14) 得。
類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預測精度和，有參考文獻[15]：
（17）
其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。
圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用
4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定
上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應的夾緊力和最佳的加工負荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計算負擔，并要求為選擇的夾緊力提供標準， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數(shù)目（例如m）沿相應的刀具路徑設置的產(chǎn)生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負荷向量：
(18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對應的和另外兩個正交切削分力，而且有：
雖然4個最壞情況加工負荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進給速度中，刀具旋轉一次出現(xiàn)一次，負載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：
(i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19)
其中是最佳夾緊力的四個情況下的加工負荷載體，(C=1，2，…C)是每個相應的夾具在第i個樣本點和第j負荷情況下力的大小。是計算每個負載點之后的結果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）：
（k=1，2，…，C） （20）
只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。
5．影響工件的定位精度
它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉。隨后，準靜態(tài)加工負荷應用造成工件在夾具的移位。工件剛體運動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉（見圖2），
如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個夾緊處的局部變形，假設為相對于工件的質量中心的第i個位置矢量定位點，坐標變換定理可以用來表達在工件的位移，以及工件自轉如下: (21)
其中表示旋轉矩陣,描述當?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標系和是一個旋轉矩陣確定工件相對于全球的坐標系的定位坐標系。假設夾具夾緊工件旋轉，由于旋轉很小，故也可近似為：
（22）
方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23）
其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量。工件與夾具單方面接觸性質意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關系如下：
（24）
其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標系第i個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據(jù)對外加工負荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進行修改為：
（25）
其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對外加工力量和載體的6×1矢量。并結合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：
（26）
其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6），
現(xiàn)在可以計算如下： （27）
其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且
6．模擬工作
較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如：
1．適用于工件單點力。
2．應用于工件負載準靜態(tài)銑削序列
如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標系。
3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學開發(fā)EMSIM程序[參考文獻26] 對加工瞬時銑削力條件進行了計算，如表2給出例（1），應用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個25.4毫米銑槽使用EMSIM進行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結束時（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負荷載體，
（見圖8）。模擬計算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。
圖8最終銑削過程模擬例如2。
表6中5個坐標列出了為模擬抽樣調查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負載載體最后的夾緊力和負載。
7．結果與討論
例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9，
圖9
對于固定夾緊裝置在圖示例假設（見圖7），由此得到的夾緊力加權范數(shù)有如下形式：.結果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得。由于夾緊力和負載造成的工件的定位誤差，如表7。結果表明工件旋轉小，加工點減少錯誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個序列應用于銑削負載到工件，他應用于工件銑削負載一個序列。最佳的夾緊力，，對應列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權范數(shù)的，，和繪制。
結果表明，由于每個組成部分是各相應的最大夾緊力，它具有最高的加權范數(shù)。如圖10所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應設置，有比相當大的加權范數(shù)。故是一個完整的刀具路徑改進方案。上述模擬結果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。
圖10
8．結論
該文件提出了關于確定多鉗夾具，工件受準靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應用到所造成的工件夾緊力的加權范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應在確定工件夾具系統(tǒng)的響應特性具有重要作用。
9．參考資料：
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南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
系 部： 機械工程系
專 業(yè)： 機械工程及自動化
姓 名： 周曉明
學 號： 0501510155
外文出處：96-8000 rev F, VF SERIES Operator’s
Manual[S]. Haas Automation Inc.
2005:93-96.
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
注：請將該封面與附件裝訂成冊。 附件1：外文資料翻譯譯文
數(shù)控銑床4軸與5軸編程
在VR-11銑床和HAASTRT210上的軸運動
創(chuàng)建5軸程序
大多數(shù)的五軸程序是非常復雜的，可以用CAD/CAM編寫。決定機床樞軸長度和標準長度非常有必要，將它們輸入到程序中。
每一個機床都有一個特定的樞軸長度。它指的是從主軸頭旋轉的中心到裝夾刀具器的底面。在設置116中可以找到樞軸長度，也雕刻在裝有5軸機床的刀具器上。
當設定好程序后，決定每個刀具的標準長度是非常有必要的。對于每個刀具，標準長度是從刀具裝置器的底部到刀尖的距離。這個距離可以通過在工作臺上放置一個磁力表計算，指示刀具裝置器的底面，在控制器中設著這點為Z0。然后裝載刀具，計算從刀尖到Z0的距離，這就是標準長度。
總長度是從刀尖到旋轉主軸頭的距離。它是標準長度和樞軸長度總和。這個數(shù)據(jù)將被輸入到CAD/CAM程序中用于計算。
偏置
按下PageUp按鈕，在offset顯示中將出現(xiàn)work-offset（工件偏置）。從這里顯示和人工進入work-offseet。G54到G59或G129偏置可以用PartZeroSet按鈕設置。定位軸到工件的工作地點。用光標選擇適當?shù)妮S和工件數(shù)。按PartZeroSe按鈕，當前機床的位置將會自動儲存在這些地址里。這將工作在選擇的工件零點偏置顯示中。注意輸入非零補償將會妨礙輸入刀具長度偏置的自動操作。
工件坐標數(shù)字通常以正數(shù)的形式輸入。
工件坐標只以數(shù)字的形式輸入工作臺。將X2.00輸入到G54，選中X欄，輸入2.0。
五軸編程注意
在CAD/CAM中用嚴密同步切削幾何分解面能夠形成光滑的流線輪廓，得到更精確的工作。
定位機床到一個向量途徑，只可以在工件上方安全距離或者是弓箭邊上可以做到。在高速模式下，軸在不同的時期到達編程位置；離目標最近的軸將先達到目標，最遠的后達到。高進給速度將會使軸在同一時間到達編輯的位置避免碰撞。
G代碼
選擇英制（G20）或公制（G21）將不會影響第五軸編程，A和B軸通常用度來編輯。
在同時發(fā)生五軸運動的事G93反時必須生效。在G93模式下，最大進給速度將包括一個代碼塊中國所有運動的總和?？刂破髟O置了限制，查看編碼器在塊中為所有軸編輯的程序步驟。
如果可能，限制您的后置處理器（CAD/CAM）；在G93模式的最大速度是32每分鐘。這將導致更平滑的運動，當沿傾斜的面展開的時候是需要它的。
M代碼
重要！高度推薦當沒有5-軸運動的時候A/B制動接合。解除制動下切削能引起齒輪裝置的過度磨損。
M10/M11接合/不接合A軸制動控制
M12/M13接合、不接合B軸制動裝置
在4或5軸切削的時候，機床在塊中將暫停，這個暫停是由于A和B制動軸制動裝置松開造成的。為了避免這個暫停，得到平穩(wěn)的程序執(zhí)行，在G93之前編輯M11或M13.M代碼將不會接合制動裝置，會導致平穩(wěn)運動和不中斷流程。記住，如果制動裝置從未重新接合，它們將無限處于不解和狀態(tài)。
設置
在5-軸切削中設置85被設置為0.500.小于0.500的設置將會移動機床更接近于精確停止，引起不均勻運動。
G187應用于程序中使軸速減慢。
小心！如果刀具長度偏置（H-code）沒有取消，當切削在5-軸模式下，粗劣定位和過行程將會發(fā)生。在換刀后，第一個塊里用G90G40，H00和G49避免發(fā)生這種情況。當混用3-軸和5-軸程序的時候發(fā)生這種情況；重新開始這個程序或者當開始是一個工作，刀具長度偏置仍然有效。
進給速度
在4或5軸代碼的每一行必須調用進給速度。在鉆孔的時候限制進給速度小于751PM。推薦3軸精加工的速度不能超過50到60IPM，在完成加工的時候，至少有0.500到0.750的余量。
不允許快速移動；快速移動，進入和離開孔（完全撤出灼鉆循環(huán)）是不支持的。
當編輯同時5-軸運動，需要少的資料供應和允許較高的進給速度。依靠于完成定量材料，切削長度，高速進給都不可能。例如，當切削一個模型線的時候或者是長流線輪廓的時候，進給速度可以超過100IPM。
手動控制第4軸和第5軸
手動控制第五軸的操作與其它軸的操作是相同的。不同的是在A軸和B軸間選擇進給。
按“+A”或“-A”減將選擇A進給。按shift鍵然后按“+A”或“-A”鍵選擇B軸進給。。
設置
程序中的會用一定數(shù)量的設置編輯第四軸和第五軸。見第四軸設置30.34和38，第五軸設置78和80.
碰撞恢復程序
當機床在切削一個五軸工件發(fā)生碰撞的時候，由于包含有監(jiān)督很難清楚工件導軌。不要立刻按下ToolChanger Restore鍵或關閉電源。從撞擊處恢復，也就是主軸已經(jīng)停止，然而刀具仍在切削，用Vector Jog特征縮回去主軸。按下面板上的字母V，按下“Handle Jog”，用手輪移動軸。這個特征允許運動哪個方向的移動軸是由A和B軸決定的。
Vector Jog模式下不提供G28，當選擇單個軸的時候，它只提供于X,Y,Z,A和B。
如果在切削矢量進給中電量不足，他將不會到達控制器所要求的參考位置。將會需要從工件上清理切削刀具的其他方法。
當發(fā)生碰撞的時候，刀具沒有切削，按Tool Changer Restore按鈕，回答屏幕上顯示的問題。當過按下Tool Changer Restore后，主軸頭將同時移動A，B和Z軸，為了縮回刀具。如果刀具以一個角度切削，當按下這個鍵的時候，刀具將發(fā)生碰撞。
安裝可選擇第四軸
當在HAAS銑床中加入旋轉工作臺的時候，對于指定的工作臺改變設置30和34，以及當前應用的工件直徑。警告：對于銑床安裝的有刷或無刷旋轉設置的錯誤配置將導致電動機危險。在設置中的B指的是無刷旋轉工件。無刷分度器有倆個來自工作臺的電纜線。和倆個來自銑床控制器的連接器。
參數(shù)
在很少的情況下，用戶需要修改一些參數(shù)獲得分度器以外的特殊執(zhí)行。沒有改變參數(shù)列表的時候不要左這個。（如果在您的分度器里沒有得到特定參數(shù)的列表，那么您就不需要改變默認參數(shù)-不要改變，否則將不在在保修范圍內。）
改變第四軸或者第五軸分度器中的參數(shù)，執(zhí)行以下的操作：按下E-stop開關，保持按下狀態(tài)。你必須關閉參數(shù)鎖（設置7）。按下Setting按鈕跳到設置頁面。輸入“7”，按向下箭頭，選擇Off按Write鍵。參數(shù)鎖現(xiàn)在是關閉狀態(tài)。轉到參數(shù)頁，輸入改變參數(shù)，按向下箭頭。為新的參數(shù)輸入新值，按Write按鈕。如果需要，改變其他的參數(shù)?；氐皆O置7，開啟這個設置。重置E-stop鍵?；氐椒侄绕鳎碒andle Jog和“A”按鈕，確信操作正確。Uong手輪進給A軸，分度器將移動。檢查標記在工作臺上的正確速率，一在位置頁所顯示的旋轉360°，檢查標記是否在相同的位置。如果它關閉了（在10°內），速率是正確的。
原始啟動
開啟銑床（和伺服控制，如果應用），歸位分度器。從前視圖方向看，所有的HAAS分度器都順時針方向歸位。如果分度器逆時針歸位，那E-stop，與HAAS服務部門聯(lián)系。
安裝一個可選擇第五軸
第五軸安裝與第四軸的安裝方式相同。設置78和79支配第五軸，用B地址進給和調用軸。
輔助器
控制器除了直接控制這五個軸，它還可以控制最多四個附加的外部定位軸。這些軸可以用軸代碼C，U,V和W從程序中直接調用。只有在G00或G01塊中允許調用這些這些軸。通過一個或更多HAAS單個軸控制器的第二RS-232端口鏈接這些軸。再Setting頁中，設置38用來選擇輔助軸的數(shù)目。機床中的定位顯示將顯示這些軸的當前位置。一次只能移動一個輔助軸。如果編輯了進給（G01），在CNC編輯中的進給速度將被發(fā)送到輔助控制器中去。一個輔助軸G00運動將會以它的最大進給速度移動。當CNC控制器等待輔助軸運動完成的時候，屏幕的底端將顯示“CFIN”。RS-232端口有關輔助軸的傳輸錯誤將會顯示無線中斷。Reset鍵將中斷任何“掛斷”輔助軸傳輸。
Emergency Stop或者開啟Single Block是停止輔助軸的唯一方法，F(xiàn)eed Hold或Reset將不停止軸。
如果用戶加入一個輔助軸，設置38，然后輔助軸將會被指定為C。如果加入倆個輔助器，它們將被指定為C和U等。
參數(shù)
當訪問一個輔助器的時候，HAAS單個伺服控制器必須根據(jù)下表設置的參數(shù)21。
在CNC中命名： 參數(shù)21： 所選擇：
C 6 Z
U 1 U
V 2 V
W 3 W
多個輔助軸必須通過第二RS-232端口采集，這和操作手冊中的輔助軸的描述是一樣的。
用進給手輪可以從CNC前面板進給輔助軸。
沒有對這些軸做共建設置，所以所有的指令在機床的操作坐標系統(tǒng)中。但是如果一個替代零點位置已經(jīng)輸入到HAAS伺服控制中去，那個位置將被定位零點。當CNC通電時。輔助軸將會初始化，零點將會被設置在但控制器中的值代替。設置一個替代零點，用戶必須進給但控制軸到另一個新的零點位置，然后按下控制軸但控制中的Clear按鈕。輔助軸傳輸通常有7個數(shù)據(jù)位，偶同位，倆個停止位。數(shù)據(jù)傳輸速率是CNC設置54，將被設置為4800。CNC設置50必須設置為XON/XOFF。在單個軸控制器中的參數(shù)26，對于4800位每分鐘必須設置為5.對于XON/XOFF，參數(shù)33必須為1。在單個軸控制器中的參數(shù)12總是被設置為3或4阻止循環(huán)包圍。連接CNC和單軸控制器的電纜線必須是DB-25電纜（倆個末端是陽性導線，來自HassCNC（低）串行端口的1，2，3和7針。
使軸失效
如果用戶有第四軸旋轉的工作臺或者是5C分度器，或者是第五軸，它將在Setting顯示中生效，并從機床中移出。當控制器開啟的時候不要連續(xù)或不連接任何電纜。如果它在沒有連接的時候不能使旋轉軸失效，將會得到警告。