3854 支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì),支座,加工,工藝,關(guān)鍵,癥結(jié),樞紐,工序,工裝,設(shè)計(jì) 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系 　 　 　 部 ： 機(jī)械工程系專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動化學(xué) 生 姓 名： 鄭銘學(xué) 號：05010152設(shè) 計(jì) (論 文 )題 目 ： 支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)起 迄 日 期 : 2008 年 3月 09 日 ~ 6 月 14 日設(shè)計(jì) (論文 )地點(diǎn) : 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院指 導(dǎo) 教 師 : 王栓虎專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人 : 龔光容發(fā)任務(wù)書日期: 2009 年 2 月 26 日任務(wù)書填寫要求1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生；2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)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(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系部” 、 “專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號；5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo) GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2008 年 3 月 15 日”或“2008-03-15”。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：支座體是某企業(yè)產(chǎn)品中的關(guān)鍵零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并在關(guān)鍵工序使用組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行加工。本課題即以此為背景，要求學(xué)生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。通過這樣一個典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，解決工程實(shí)際問題的能力。2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：本課題要求學(xué)生在對支座體的加工要求、零件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，首先對零件的加工工藝規(guī)程做出優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)。具體任務(wù)及要求如下：（1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料，撰寫開題報(bào)告；（2）支座體加工要求、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析；（3）支座體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)；（4）支座體關(guān)鍵工序的專用夾具設(shè)計(jì)；（5）支座體關(guān)鍵工序的組合機(jī)床設(shè)計(jì)；（6）必要的設(shè)計(jì)計(jì)算與分析；（7）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及使用說明書。設(shè)計(jì)技術(shù)要求包括：（1）生產(chǎn)綱領(lǐng) 50000 件/年（2）夾具采用液壓驅(qū)動（3）組合機(jī)床采用液壓滑臺（4）每次加工一個零件畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書3．對本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：（1）開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、資料翻譯；（2）支座體加工工藝過程綜合卡及各工序工序卡；（3）支座體零件圖及夾具裝配圖；（4）組合機(jī)床設(shè)計(jì)資料（三圖一卡） ；（5）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 4．主要參考文獻(xiàn)：[1] 裘愉弢主編. 組合機(jī)床［M］. 第 1 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.[2] 金振華主編.組合機(jī)床及其調(diào)整與使用［M］. 第 1 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.[3] 沈延山.生產(chǎn)實(shí)習(xí)與組合機(jī)床設(shè)計(jì)［D］.第 1 版.大連：大連理工大學(xué)出版社，1989.[4] 上海市大專院校機(jī)械制造工藝學(xué)協(xié)作組編著.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］ （修訂版）.福建科學(xué)技術(shù)出版社，1996.[5] 王華坤，范元勛編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2000.[6] 馮辛安等編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[7] 陳日曜主編.金屬切削原理［M］. 第 2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1992.[8] 方子良等編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2004.[9] 劉秋生，李忠文主編.液壓傳動與控制［M］.北京：宇航出版社，1994.[10] 陳于萍，周兆元等.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)［M］. 第 2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[11] 東北重型機(jī)械學(xué)院等合編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979.[12]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》聯(lián)合編寫組. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］. 第 2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1987.畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容2009 年3 月 09 日 ～ 3 月 15 日3 月 16 日 ～ 3 月 29 日3 月 30 日 ～ 4 月 19 日4 月 20 日 ～ 5 月 03 日5 月 04 日 ～ 5 月 31 日6 月 01 日 ～ 6 月 07 日6 月 08 日 ～ 6 月 14 日熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。查閱資料，完成外文資料翻譯工作撰寫開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述支座體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（至少提出 2 個方案，進(jìn)行分析比較，最后決定一個較優(yōu)的方案）夾具設(shè)計(jì)（至少提出 2 個方案，進(jìn)行分析比較，最后決定一個較優(yōu)的方案）組合機(jī)床設(shè)計(jì)（完成三圖一卡）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。論文答辯所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 2009 年 月 日系部意見：系部主任： 2009 年 月 日南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料學(xué) 生 姓 名 : 鄭銘 學(xué) 號： 05010152系 　 部 : 機(jī)械工程系專 業(yè) : 機(jī)械工程及自動化設(shè)計(jì) (論 文 )題 目 : 支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師 : 王栓虎 副教授材 料 目 錄序號 名 稱 數(shù)量 備 注1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表 12 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 13 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕 14 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 15 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 12009 年 5 月南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表姓 名 王栓虎系　　部 機(jī)械工程系指導(dǎo)教師專業(yè)技術(shù)職 務(wù) 副教授課題名稱 支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)適用專業(yè) 機(jī)械工程及自動化A B C D E A B C D課題性質(zhì)√ 課題來源 √大 適中 小 難 適中 易課題預(yù)計(jì)工作量大小 √課題預(yù)計(jì)難易程度 √課題簡介支座體是某企業(yè)產(chǎn)品的主要零件之一。本課題要求根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)之上，選擇其關(guān)鍵工序之一進(jìn)行專用夾具及加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，并完成必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。生產(chǎn)綱領(lǐng) 50000 件/年課題應(yīng)完成的任務(wù)和對學(xué)生的要求論文工作要求：1．支座體加工工藝路線的設(shè)計(jì)與分析（至少有兩種工藝方案的比較）2．關(guān)鍵工序的專用夾具設(shè)計(jì)，包括裝配圖及主要零件圖3．關(guān)鍵工序加工用組合機(jī)床設(shè)計(jì)，包括“三圖一卡”4．詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算與分析條件要求：具有較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，熟悉 CAD 設(shè)計(jì)軟件，最好自己有計(jì)算機(jī)。所在專業(yè)審定意見：專業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日本課題由 鄭 銘 同學(xué)選定，學(xué)號： 05010152 注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效，作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題使用；2．有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√” ；3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中存檔。填 表 說 明1．該表的填寫只針對 1 名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)選擇使用，如同一課題由2 名及 2 名以上同學(xué)選擇，應(yīng)在申報(bào)課題的名稱上加以區(qū)別（加副標(biāo)題） ，并且在“設(shè)計(jì)（論文）要求”一欄中說明。2． “課題性質(zhì)”一欄：A．產(chǎn)品設(shè)計(jì)；B．工程技術(shù)研究；C．軟件開發(fā)；D．研究論文或調(diào)研報(bào)告；E．其它。3． “課題來源”一欄：A．自然（社會）科學(xué)基金與省（部） 、市級以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托課題；C．校、院（系）級基金課題；D．自擬課題。4． “課題簡介”一欄：主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r(jià)值。南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)生姓名 鄭銘 學(xué) 號 05010152 指導(dǎo)教師 王栓虎課題名稱 支座體加工工藝及關(guān)鍵工藝設(shè)計(jì)難易程度 偏難 適中 √ 偏易選題情況工作量 較大 合理 √ 較小任務(wù)書 有 √ 無開題報(bào)告 有 √ 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 √ 慢中期工作匯報(bào)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(xué)習(xí)較主動、積極，態(tài)度認(rèn)真，階段成果較明顯。負(fù)責(zé)人： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系　　部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 姓 名： 鄭銘 學(xué) 號： 05010152 外文出處： Semi-automatic control system for hydraulic shovel 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)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：外文資料翻譯譯文液壓挖掘機(jī)的半自動控制系統(tǒng)1．引言液壓挖掘機(jī)，被看作一個大型鉸接式機(jī)器人，是一種工程機(jī)械。使用這臺機(jī)器挖掘和裝載作業(yè)需要一個高水平的技能，即便是熟練的司機(jī)也會產(chǎn)生相當(dāng)大的疲勞。另一方面，隨著操作者年齡增大，熟練司機(jī)的數(shù)量因而也將會減少。這種局勢要求必須開發(fā)出一種讓任何人都能容易操控的液壓挖掘機(jī)[1-5]。液壓挖掘機(jī)之所以要求較高的操作技能，其理由如下。1.液壓挖掘機(jī)的操作，至少有兩個操作手柄必須同時(shí)操作和調(diào)整。2.操作手柄的運(yùn)動方向與臂桿組件的運(yùn)動方向不同。例如，在液壓挖掘機(jī)的水平動作，我們必須同時(shí)操控三個操作手柄（動臂，斗柄，鏟斗）使鏟斗的頂部沿著水平面（圖 1）運(yùn)動。在這種情況下，操作手柄的操作表明了執(zhí)行元件的運(yùn)動方向，但是這種方向與運(yùn)動方向不同。如果司機(jī)只要操控一個操作桿，而其它自由桿臂自由自動操作，操作變得很容易。這就是所謂的半自動控制系統(tǒng)。當(dāng)我們開發(fā)這個半自動化控制系統(tǒng)，這兩個技術(shù)問題必須得到解決。 1. 我們必須使用普通控制閥自動控制。 2. 我們必須補(bǔ)償液壓挖掘機(jī)動態(tài)特性提高精度控制。我們已經(jīng)制定了一個控制算法來解決這些技術(shù)問題，通過在液壓挖掘機(jī)上試驗(yàn)證實(shí)了該控制算法的作用。而且我們已采用這種控制算法，設(shè)計(jì)出了液壓挖掘機(jī)的半自動控制系統(tǒng)。具體闡述如下。2．液壓挖掘機(jī)的模型為了研究控制算法,我們必須分析液壓挖掘機(jī)的數(shù)學(xué)模型。液壓挖掘機(jī)的動臂、斗柄、鏟斗都是由液壓力驅(qū)動，其模型如圖 2 所示。模型的具體描述如下。2.1 動態(tài)模型[6] 假定每一臂桿組件都是剛體，由拉格朗日運(yùn)動方程可得以下表達(dá)式： 其中 g 是重力加速度；θi 鉸接點(diǎn)角度；τi 是提供的扭矩；li 組件的長度；lgi 轉(zhuǎn)軸中心到重心之距；mi 組件的質(zhì)量；Ii 是重心處的轉(zhuǎn)動慣量(下標(biāo) i=1-3;依次表示動臂，斗柄，鏟斗)。2.2 挖掘機(jī)模型每一臂桿組件都是由液壓缸驅(qū)動，液壓缸的流量是滑閥控制的，如圖 3 所示。我們可以假設(shè)如下：1.液壓閥的開度與閥芯的位移成比例。2.是否漏油。 3.液壓油流經(jīng)液壓管道時(shí)無壓力損失。4.液壓缸的頂部與桿的兩側(cè)同樣都是有效區(qū)域。在這個問題上，對于每一臂桿組件，從液壓缸的壓力流量特性可得出以下方程：當(dāng)時(shí)；其中，Ai 是液壓缸的有效橫截面積;hi 是液壓缸的長度;Xi 是滑芯的位置；Psi 是供給壓力;P1i 是液壓缸的頂邊壓力；P2i 是液壓缸的桿邊壓力；Vi 是在液壓缸和管道的油量；Bi 是滑閥的寬度；γ 是油的密度；K 是油分子的黏度；c 是流量系數(shù)。2.3 連桿關(guān)系在圖 1 所示模型中，液壓缸長度改變率與桿臂的旋轉(zhuǎn)角速度的關(guān)系如下：(1)動臂(2)斗柄(3)鏟斗 當(dāng) 時(shí)，2.4 扭矩關(guān)系從 2.3 節(jié)的連桿關(guān)系可知，考慮到液壓缸的摩擦力，提供的扭矩 τi 如下其中，Cci 是粘滯摩擦系數(shù);Fi 是液壓缸的動摩擦力。2.5 滑閥的反應(yīng)特性 滑閥動作對液壓挖掘機(jī)的控制特性產(chǎn)生會很大的影響。因而，假定滑閥相對參考輸入有以下的一階延遲。其中， 是滑芯位移的參考輸入； 是時(shí)間常數(shù)。3 角度控制系統(tǒng)如圖 4 所示，θ 角基本上由隨動參考輸入角 θγ 通過位置反饋來控制。為了獲得更精確的控制，非線性補(bǔ)償和狀態(tài)反饋均加入位置反饋中。以下我們將討論這些細(xì)節(jié)的算法如下。3.1 非線性補(bǔ)償在普通的自動控制系統(tǒng)中，常使用如伺服閥這一類新的控制裝置。在半自動控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)自控與手控的協(xié)調(diào)，我們必須使用手動的主控閥。這一類閥中，閥芯的位移與閥的開度是非線性的關(guān)系。因此，自動控制操作中，利用這種關(guān)系，閥芯位移可由所要求的閥的開度反推出來。同時(shí)，非線性是可以補(bǔ)償?shù)模▓D 5） 。3.2 狀態(tài)反饋建立在第 2 節(jié)所討論的模型的基礎(chǔ)上，若動臂角度控制動態(tài)特性以一定的標(biāo)準(zhǔn)位置逼近而線性化（滑芯位移 X 10，液壓缸壓力差 P 110，動臂夾角 θ10） ，則該閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中，Kp 是位置反饋增益系數(shù)；由于系統(tǒng)有較小的系數(shù) a1,所以反應(yīng)是不穩(wěn)定的。例如，大型液壓挖掘機(jī) SK-16 中。X10 是 0，給出的系數(shù) a0=2.7 10 ,a1=6.0 10 ,a2=1.2 10 .加上加速度?2??6??3?反饋放大系數(shù) Ka，因而閉環(huán)（圖 4 的上環(huán)）的傳遞函數(shù)就是加入這個因素,系數(shù) S 就變大，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。可見，利用加速度反饋來提2高反應(yīng)特性效果明顯。但是，一般很難精確的測出加速度。為了避免這個問題，改用液壓缸力反饋取代加速度反饋（圖 4 的下環(huán)） 。于是，液壓缸力由測出的缸內(nèi)的壓力計(jì)算而濾掉其低頻部分[7，8]。這就是所謂的壓力反饋。4 伺服控制系統(tǒng)當(dāng)一聯(lián)軸器是手動操控，而其它的聯(lián)軸器是因此而被隨動作控制時(shí)，這必須使用伺服控制系統(tǒng)。例如，如圖 6 所示，在反鏟水平動作控制中，動臂的控制是通過保持斗柄底部 Z（由 θ1 與 θ2 計(jì)算所得）與 Zr 的高度。為了獲得更精確的控制引入以下控制系統(tǒng)。4.1 前饋控制由圖 1 計(jì)算 Z，可以得到將方程（8）兩邊對時(shí)間求導(dǎo)，得到以下關(guān)系式，右邊第一個式子看作是表達(dá)式（反饋部分）將 替換成 1，右邊第二個式子.Z.?是表達(dá)式（前饋部分）計(jì)算當(dāng) θ2 手動地改變時(shí)，θ1 的改變量。實(shí)際上，用不同的△θ2 值可確定 1。通過調(diào)整改變前饋增益 Kff，可實(shí)現(xiàn)最佳的前饋率。采用測量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代測斗柄的角速度，因?yàn)轵?qū)動斗柄的角速度與操作手柄的位置近似成比例。4.2 根據(jù)位置自適應(yīng)增益調(diào)度類似液壓挖掘機(jī)的鉸接式機(jī)器人，其動態(tài)特性對位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益穩(wěn)定的控制機(jī)器是困難的。為了解決這個難題，根據(jù)位置的自適應(yīng)增益調(diào)度并入反饋環(huán)中（圖 6） 。如圖 7 所示，自適應(yīng)放大系數(shù)（KZ 或Kθ）作為函數(shù)的兩個變量， 2 和 Z 、 2 表示斗柄的伸長量，Z 是表示鏟斗的高度。5 模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)論反鏟水平動作控制的模擬實(shí)驗(yàn)是將本文第 4 節(jié)所描述的控制算法用在本文第2 節(jié)所討論的液壓挖掘機(jī)的模型上。 （在 SK-16 大型液壓挖掘機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。 ）圖8 表示其中一組結(jié)果?？刂葡到y(tǒng)啟動 5 秒以后，逐步加載擾動。圖 9 表示使用前饋控制能減少控制錯誤的產(chǎn)生。 6 半自動控制系統(tǒng)建立在模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，半自動控制系統(tǒng)已制造出來，應(yīng)用在 SK-16 型挖掘機(jī)上試驗(yàn)。通過現(xiàn)場試驗(yàn)可驗(yàn)證其操作性。這一節(jié)將討論該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。6.1 結(jié)構(gòu)圖 10 的例子中，控制系統(tǒng)由控制器、傳感器、人機(jī)接口和液壓系統(tǒng)組成。控制器是采用 16 位的微處理器，能接收來自動臂、斗柄、鏟斗傳感器的角度輸入信號，控制每一操作手柄的位置，選擇相應(yīng)的控制模式和計(jì)算其實(shí)際改變量，將來自放大器的信號以電信號形式輸出結(jié)果。液壓控制系統(tǒng)控制產(chǎn)生的液壓力與電磁比例閥的電信號成比例，主控閥的滑芯的位置控制流入液壓缸液壓油的流量。為獲得高速度、高精度控制，在控制器上采用數(shù)字處理芯片，傳感器上使用高分辨率的磁編碼器。除此之外，在每一液壓缸上安裝壓力傳感器以便獲得壓力反饋信號。以上處理后的數(shù)據(jù)都存在存儲器上，可以從通信端口中讀出。6.2 控制功能控制系統(tǒng)有三種控制模式，能根據(jù)操作桿和選擇開關(guān)自動切換。其具體功能如下。反鏟水平動作模式：用水平反鏟切換開關(guān)，在手控斗柄推動操作中，系統(tǒng)自動的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平運(yùn)動。在這種情況下，當(dāng)斗柄操作桿開始操控時(shí)，其參考位置是從地面到斗柄底部的高度。對動臂操作桿的手控操作能暫時(shí)中斷自動控制，因?yàn)槭挚夭僮鞯膬?yōu)先級高于自動控制。鏟斗水平舉升模式：用鏟斗水平舉升切換開關(guān)，在手控動臂舉升操作中，系統(tǒng)自動控制鏟斗。保持鏟斗角度等于其剛開始舉升時(shí)角度以阻止原材料從鏟斗中泄漏。手控操作模式：當(dāng)既沒有選擇反鏟水平動作模式，也沒有選擇鏟斗水平舉升模式時(shí)，動臂，斗柄，鏟斗都只能通過手動操作。系統(tǒng)主要采用 C 語言編程來實(shí)現(xiàn)這些功能，以構(gòu)建穩(wěn)定模組提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。7 現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果與分析通過對系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，證實(shí)該系統(tǒng)能準(zhǔn)確工作。核實(shí)本文第 3、4 節(jié)所闡述的控制算法的作用，如下所述。7.1 單個組件的自動控制測試對于動臂、斗柄、鏟斗每一組件，以±5o 的梯度從最初始值開始改變其參考角度值，測量其反應(yīng)，從而確定第 3 節(jié)所描述的控制算法的作用。7.1.1 非線性補(bǔ)償?shù)淖饔脠D 11 表明動臂下降時(shí)的測試結(jié)果。因?yàn)殡娨合到y(tǒng)存在不靈敏區(qū)，當(dāng)只有簡單的位置反饋而無補(bǔ)償時(shí)（圖 11 中的關(guān)）穩(wěn)態(tài)錯誤仍然存在。加入非線性補(bǔ)償后（圖 11 中的開）能減少這種錯誤的產(chǎn)生。7.1.2 狀態(tài)反饋控制的作用對于斗柄和鏟斗，只需位置反饋就可獲得穩(wěn)定響應(yīng)，但是增加加速度或壓力反饋能提高響應(yīng)速度。以動臂為例，僅只有位置反饋時(shí)，響應(yīng)趨向不穩(wěn)定。加入加速度或壓力反饋后，響應(yīng)的穩(wěn)定性得到改進(jìn)。例如，圖 12 表示動臂下降時(shí)，采用壓力反饋補(bǔ)償時(shí)的測試結(jié)果。7.2 反鏟水平控制測試在不同的控制和操作位置下進(jìn)行控制測驗(yàn)，觀察其控制特性，同時(shí)確定最優(yōu)控制參數(shù)（如圖 6 所示的控制放大系數(shù)） 。7.2.1 前饋控制作用在只有位置反饋的情況下，增大放大系數(shù) Kp，減少△Z 錯誤，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致系統(tǒng)延時(shí)，例如圖 13 所示的“關(guān)” ，也就是 Kp 不能減小。采用第 4.1 節(jié)所描述的斗柄臂桿前饋控制能減少錯誤而不致于增大 Kp。如圖示的“開” 。7.2.2 位置的補(bǔ)償作用當(dāng)反鏟處在上升位置或者反鏟動作完成時(shí)，反鏟水平動作趨于不穩(wěn)定。不穩(wěn)定振蕩可根據(jù)其位置改變放大系數(shù) Kp 來消除，如第 4.2 節(jié)所討論的。圖 14 表示其作用，表明反鏟在離地大約 2 米時(shí)水平動作結(jié)果。與不裝補(bǔ)償裝置的情況相比較，圖中的關(guān)表示不裝時(shí)，開的情況具有補(bǔ)償提供穩(wěn)定響應(yīng)。7.2.3 控制間隔的作用關(guān)于控制操作的控制間隔的作用，研究結(jié)果如下： 1.當(dāng)控制間隔設(shè)置在超過 100ms 時(shí)，不穩(wěn)定振蕩因運(yùn)動的慣性隨位置而加劇。2.當(dāng)控制間隔低于 50ms 時(shí)，其控制操作不能作如此大提高。因此，考慮到計(jì)算精度，控制系統(tǒng)選定控制間隔為 50ms。7.2.4 受載作用利用控制系統(tǒng)，使液壓挖掘機(jī)執(zhí)行實(shí)際挖掘動作，以研究其受載時(shí)的影響。在控制精度方面沒有發(fā)現(xiàn)與不加載荷時(shí)有很大的不同。8 結(jié)論本文表明狀態(tài)反饋與前饋控制組合可以精確控制液壓挖掘機(jī)。同時(shí)也表明非線性補(bǔ)償能使普通控制閥應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)中。使用這些控制技術(shù)，允許即使是不熟練的司機(jī)也能容易和準(zhǔn)確地操控液壓挖掘機(jī)。我們將這些控制技術(shù)應(yīng)用在其它結(jié)構(gòu)的機(jī)器上，如履帶式起重機(jī)，能使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器改進(jìn)成為可讓任何人容易操控的機(jī)器。參 考 文 獻(xiàn)[1] J. Chiba, T. Takeda, Automatic control in construction machines, Journal of SICE 21 8 1982 40–46.[2] H. Nakamura, A. Matsuzaki, Automation in construction machinery, Hitachi Review 57 3 1975 55–62.[3] T. Nakano et al., Development of large hydraulic excavator,. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review 22 2 1985 42–51.[4] T. Morita, Y. Sakawa, Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 69–75.[5] H. Araya et al., Automatic control system for hydraulic excavator, R&D Kobe Steel Engineering Reports 37 2 1987 74–78.[6] P.K. Vaha, M.J. Skibniewski, Dynamic model of excavator, Journal of Aerospace Engineering 6 2 1990 April.[7] H. Hanafusa, Design of electro-hydraulic servo system for articulated robot, Journal of the Japan Hydraulics and Pneumatics Society 13 7 1982 1–8.[8] H.B. Kuntze et al., On the model-based control of a hydraulic large range robot, IFAC Robot Control 1991 207–212.附件 2：外文原文（復(fù)印件） 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué) 生 姓 名： 鄭銘學(xué) 號：05010152專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動化設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 支座體加工工藝及關(guān)鍵工藝設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師 : 王栓虎2009 年 3 月 22 日開題報(bào)告填寫要求1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；3． “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15 篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊） ；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 支座體是機(jī)械產(chǎn)品的常用零件之一，它在機(jī)床上起到了關(guān)鍵作用。本文介紹了機(jī)械制造業(yè)及其現(xiàn)在與發(fā)展、國內(nèi)外差距、支座體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)的目的、加工工藝規(guī)程、工藝裝備等。關(guān)鍵詞 支座體 加工工藝 工藝裝備1 機(jī)械制造業(yè)及其現(xiàn)狀與發(fā)展在國民經(jīng)濟(jì)的各條戰(zhàn)線上廣泛使用著大量的機(jī)械、機(jī)床、工具、儀器、儀表等工藝裝備。這些工藝裝備的制造過程總稱為機(jī)械制造，生產(chǎn)這些工藝裝備的工業(yè)即是機(jī)械制造業(yè) [1]。機(jī)械制造業(yè)的主要任務(wù)就是圍繞各種工程材料的加工技術(shù)，研究其工藝，并設(shè)計(jì)和制造各種工藝裝備。1.1 機(jī)械制造業(yè)的地位及作用機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱，是向其他各部門提供工具、儀器和各種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)裝備部。據(jù)西方工業(yè)國家統(tǒng)計(jì)，機(jī)械制造業(yè)創(chuàng)造了60%的社會財(cái)富，完成樂45%的國民經(jīng)濟(jì)收入 [2]。如果沒有機(jī)械制造業(yè)提供質(zhì)量優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)的技術(shù)裝備，那么信息技術(shù)、新材料技術(shù)、海洋工程技術(shù)、生物工程技術(shù)、以及空間技術(shù)等新技術(shù)群的發(fā)展將會受到嚴(yán)重的制約。因此，一個國家的經(jīng)濟(jì)競爭歸根結(jié)底是機(jī)械制造業(yè)的競爭，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一 [3]。1.2 國內(nèi)外差距機(jī)械制造業(yè)是一個歷史悠久的產(chǎn)業(yè)，經(jīng)歷了一個漫長發(fā)展過程。蒸汽機(jī)和電力的兩次工業(yè)革命使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了巨大變革，世界各國都逐漸充分重視、發(fā)展和應(yīng)用機(jī)械制造技術(shù)。經(jīng)過建國五十多年的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為我國工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全，具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的支柱產(chǎn)業(yè)之一 [4]。改革開放以來，機(jī)械工業(yè)引進(jìn)了大量的國外先進(jìn)技術(shù)，加上國內(nèi)自行研究開發(fā)的成果，使機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)正向合理化方向發(fā)展，對市場的適應(yīng)能力日益明顯增強(qiáng) [5]。但是，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國的機(jī)械制造仍存在階段性的差距。集中表現(xiàn)為制造技術(shù)的落后——在設(shè)計(jì)方法和手段、制造工藝、制造過程自動化及管理技術(shù)諸方面都明顯落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家。制造技術(shù)的落后嚴(yán)重制約了機(jī)械工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，使我國機(jī)械傳動工業(yè)的技術(shù)來源大部分依賴引進(jìn)國外技術(shù)，全員勞動生產(chǎn)率低，機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量差，可靠性低，缺乏競爭力 [6]。2 支座體體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計(jì)的目的支座是用以支承容器或設(shè)備的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。還要承受操作時(shí)的振動與地震載荷。如室外的塔器還要承受風(fēng)載荷。其結(jié)構(gòu)型式主要由容器自身的型式和支座的形狀來決定，通常分為立式支座、臥式支座和球形容器支座三類 [7]。支座體是一個常用零件，生產(chǎn)量比較大。機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝規(guī)程操作方法等的技術(shù)性文件，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性 [8]。而夾具在工藝設(shè)備中占有十分重要的地位,它對保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、擴(kuò)大機(jī)床使用范圍等方面具有重要的作用。因此，夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械加工中一項(xiàng)重要的工藝設(shè)備設(shè)計(jì)工作 [9]。3 加工工藝規(guī)程概述機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝規(guī)程操作方法等的技術(shù)性文件，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。3.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的概念在生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品的過程，稱為工藝過程。它包括：毛坯制造、零件加工、部件或產(chǎn)品裝配、檢驗(yàn)和涂裝包裝等。其中，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸、表面質(zhì)量和性能等，使其成為零件的過程，稱為機(jī)械加工工藝過程 [10]。3.2 工藝規(guī)程在機(jī)械加工中的作用 工藝規(guī)程是指生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。在制訂工藝規(guī)程時(shí)，首先要確?？茖W(xué)性與合理性，并在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善，而在生產(chǎn)中，則必須嚴(yán)格地執(zhí)行既定的工藝規(guī)程，這是產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的保證 [11]。工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)。由工藝規(guī)程所涉及的內(nèi)容可見，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應(yīng)，通用工藝裝備的準(zhǔn)備。機(jī)床負(fù)荷的調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造，作業(yè)計(jì)劃的編排，勞動力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等，都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。在新建或擴(kuò)建工廠或車間時(shí)，只有根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和工藝規(guī)程才能正確地確定生產(chǎn)所需的機(jī)床和其他設(shè)備的種類、規(guī)格和數(shù)量，車間的面積，機(jī)床的布置，生產(chǎn)工人的工種、等級和數(shù)量以及輔助部門的安排等。因此，工藝規(guī)程也是工廠基礎(chǔ)建設(shè)的基本資料 [12]。4 工藝裝備概述工藝裝備簡稱“工裝”，是指為實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程所需的各種刃具、夾具、量具、模具、輔具、工位器具等的總稱。使用工藝裝備的目的；有的是為了制造產(chǎn)品所必不可少的，有的是為了保證加工的質(zhì)量，有的是為了提高勞動生產(chǎn)率，有的則是為了改善勞動條件 [13]。4.1 刀具刀具是切削加工的主要工具之一。刀具種類繁多，形狀各種各樣。但就刀具的切削部分而言，均可看作車刀的演變，因此車刀是最基本的切削刀具。由于切削加工是在高溫、劇烈摩擦和很大的切削力、沖擊力的條件下進(jìn)行，因此作為刀具材料，必須具備高的硬度、高的耐磨性、高的耐熱性、足夠的強(qiáng)度和韌性以及一定的工藝性能等。4.2 機(jī)床夾具 夾具是卡緊工件用的。比如機(jī)床加工時(shí)，主軸有幾千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，工件必須要固定好，否則工件飛出傷人后果嚴(yán)重?？ň咴O(shè)計(jì)要合理，即卡緊可靠，又要定位準(zhǔn)確，較少誤差，并保護(hù)好已加工好的表面。才能保證工件質(zhì)量。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件,在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。為保證工件的加工要求，必須使工件在機(jī)床上處于準(zhǔn)確的位置，夾具就是用來實(shí)現(xiàn)這一要求的。夾具的作用有四點(diǎn)：(1) 保證加工精度 、(2) 提高生產(chǎn)率、降低成本、(3) 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 、(4) 減輕工人的勞動強(qiáng)度 [14]。4.3 量具量具的選擇，主要應(yīng)根據(jù)零件的生產(chǎn)類型和所要求的檢驗(yàn)精度來選擇。在沖模生產(chǎn)中，一般都應(yīng)用通用量具，如游標(biāo)卡尺、千分尺、百分表、深度尺、量規(guī)等。但對于一些要求精度較高的沖模零件，則需要采用投影儀、萬能工具顯微鏡及三坐標(biāo)測量儀等測量。有時(shí)，較精密的坐標(biāo)磨床，也可以作為測量孔距和孔徑之用 [15]。5 總結(jié) 我國機(jī)械制造還有很長一段路要走，需要現(xiàn)代制造先進(jìn)設(shè)備，及 CAD/CAE/CAM 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬、制造一體化，機(jī)械制造技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。通過查閱相關(guān)資料，對支座體加工工藝的編制和夾具設(shè)計(jì)的理解，明白了機(jī)械制造加工工藝的編制對機(jī)械產(chǎn)品的制造是相當(dāng)重要的，直接影響著機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效益。參 考 文 獻(xiàn)[1] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 第八版，北京：高等教育出版社，2006.[2] 楊可楨. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 第四版，北京：高等教育出版社，2004. [3] 徐發(fā)仁. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]. 重慶大學(xué)出版社，1996.[4] 肖斌，焦?jié)M囤. 高速加工的優(yōu)越性及其核心技術(shù)[J]. 機(jī)械工程師，1999.[5] 徐璉，邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.[6] 吳恒文.機(jī)械制造概論［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社，1993.[7] 江南學(xué)院等主編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]. 南京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.[8] 趙月望.機(jī)械制造技術(shù)實(shí)踐［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.[9] 鞏秀長.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理［M］.濟(jì)南：山東大學(xué)出版社，1993.[10] 王紹俊主編. 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊[M]. 黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1987.[11] 張福潤. 機(jī)械制造工藝學(xué) [M]. 武漢：華中立理工大學(xué)出版社，1998. 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This engine bed uses jig's versatile, the work piece to use the hydraulic pressure localization clamp, fast convenient. The localization uses a spindle's locate mode, the clamp uses the hydraulic pressure to step up at the same time, to select this method definitely to be able to satisfy the accuracy requirement. Moreover simple convenient, the production cost is low, the versatility is good. Because the support body's productivity is quite big, for the quality assurance, raises the processing efficiency, needs to carry on the optimization design to its processing craft, and carries on the processing in the critical process use aggregate machine-tool or the special purpose machine.Keywords Support body Components analysis Craft route Jig design Aggregate machine-tool