可重构机床结构模块化设计研究

发布时间：2017-04-25 22:10

  本文关键词：可重构机床结构模块化设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的迅速发展,制造业正面临着由于经济全球化带来的激烈的市场竞争,客户的需求日趋多样化和个性化。传统的制造模式已经很难适应生产和新的加工需求,这使得可重构制造系统(Reconfigurable Manufacturing system,RMS)成为21世纪的制造业研究热点。可重构机床(Reconfigurable Machine Tools,RMT)是RMS中的重要组成部分,是实现可重构制造系统的关键技术设备之一,是针对特征族零部件而设计的新一代机床。结构设计是可重构机床整机设计中较为重要的一部分,合理的机床结构布局能够实现预先规划的运动功能。本文以实现RMT结构的快速设计为目的,研究了RMT的拓扑结构及模块的生成方法,建立了一套RMT结构模块化设计的方法。主要研究内容如下:1、运用理想解将机床的发展过程进行理想化分析。把机床发展的初始状态、当前状态、理想化状态之间的关系表示出来。分析其有益功能及有害功能并将它们转化为39个通用工程参数,运用冲突矩阵加以求解,得出原理解及其进化路线。2、基于图论的RMT结构设计。运用技术进化理论分析加工特征的进化趋势,根据零件族的加工特征,来分析加工特征所对应的加工方法及RMT所需要的功能,构建合理的RMT结构布局,利用机械创新设计理论中的图论相关知识来简化的确定RMT的结构配置,以快速、简捷地表达出RMT各零部件之间的拓扑关系和执行顺序,最后按照零件族的加工需求快速生成一系列的RMT结构配置方案。3、RMT结构模块化设计。RMT结构的实现需要借助不同模块之间的相互变换组合来实现。本文按照自底向上的设计方法进行模块的创建,RMT结构的模块化设计按自底向上的设计方法,创建过程为结构单元模块—零部件模块—功能模块—产品的设计步骤来进行,此设计方法创建模块的过程更加灵活。4、工程实例。将RMT的结构设计及其模块化设计方法与实例相结合,以数控车床横向进给减速箱体零件为研究对象,应用所建立的设计模型和方法相结合对该零件族进行设计分析,构建出适应该零件族工序变化的RMT配置及重构配置。
【关键词】：RMT 结构设计 模块化设计 理想解 结构模块化
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG502.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 可重组制造系统研究概况9-10
• 1.3 RMT的设计研究现状10-14
• 1.3.1 RMT特点及与传统机床的区别10-11
• 1.3.2 RMT设计方法的研究11-13
• 1.3.3 模块化设计方法的研究13-14
• 1.4 课题的立题意义14
• 1.5 本课题的主要研究内容14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第2章 RMT结构模块化设计模型研究16-27
• 2.1 图论16-18
• 2.1.1 图论的相关概念16-17
• 2.1.2 机构的一般化17-18
• 2.2 TRIZ简介18-19
• 2.2.1 TRIZ产生及应用18
• 2.2.2 TRIZ理论体系18-19
• 2.2.3 TRIZ解决问题的流程19
• 2.4 RMT的理想化过程19-24
• 2.4.1 TRIZ理想化水平简介20
• 2.4.2 RMT的理想化20-24
• 2.5 RMT结构模块化设计模型的构建24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 基于图论的RMT结构设计27-48
• 3.1 零件族的加工特征分解27-32
• 3.1.1 零件族的加工表面特征28
• 3.1.2 零件族特征方向及位置表达28-29
• 3.1.3 零件族的刀具信息29-30
• 3.1.4 零件族加工特征的层次表示30-32
• 3.2 RMT的功能分解32-36
• 3.2.1 功能分解方法33-34
• 3.2.2 功能分解结果34
• 3.2.3 RMT的原理合并34-36
• 3.3 RMT结构设计36-47
• 3.3.1 RMT结构的图表示36-38
• 3.3.2 机床加工原理表示38-45
• 3.3.3 RMT的结构设计示例45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 RMT结构模块化设计48-58
• 4.1 RMT模块化设计特点48-49
• 4.1.1 MC与模块化48
• 4.1.2 模块化设计原则48-49
• 4.2 RMT模块的划分49-51
• 4.2.1 模块划分方法49-50
• 4.2.2 RMT模块划分结果50-51
• 4.3 RMT模块的创建51-54
• 4.3.1 RMT结构单元模块的创建51-52
• 4.3.2 RMT功能模块的创建52-54
• 4.4 RMT模块的重组54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 工程实例58-66
• 5.1 数控车床减速箱体零件分析58-61
• 5.1.1 数控车床减速箱体零件加工特征的层次图58-59
• 5.1.2 减速箱体零件工序卡59-61
• 5.2 基于图论的RMT树图结构设计61-63
• 5.3 RMT结构的模块配置63-64
• 5.4 RMT 实体结构的生成64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文73

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