谁有免费黄色网址_黄色电影免费提供_国产综合一区二区_欧美精品在线视频_免费观看日韩毛片_一级在线观看

       摘要：拋光是提升汽車模具表面質(zhì)量的一道重要工序，目前主要采用傳統(tǒng)的方法手工完成，生產(chǎn)效力低，且容易出現(xiàn)人為誤差。因此基于機(jī)器人的自動(dòng)化拋光技術(shù)備受廣泛關(guān)注，而柔性終端執(zhí)行器是拋光機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，直接影響拋光效果。根據(jù)汽車模具的拋光特征，設(shè)計(jì)了基于彈簧的柔性終端執(zhí)行器，建立了機(jī)器人柔性拋光系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)，并利用adams對(duì)其進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明：該機(jī)器人柔性拋光系統(tǒng)滿足汽車模具表面拋光要求，能自適應(yīng)跟蹤打磨軌跡，有效補(bǔ)償油石的損耗量，避免了“過拋光”和“少拋光”的問題。
 
       關(guān)鍵詞：拋磨機(jī)器人；模具；柔性終端執(zhí)行器；虛擬樣機(jī)；Adams仿真
  
      1、引言
   
      拋光是模具加工過程的一道關(guān)鍵工序，用于去除前道工序的加工痕跡，改善工件表面質(zhì)量，并消除局部的應(yīng)力集中。目前，國(guó)內(nèi)外模具拋光以手工拋光為主，手工拋光的工作量大、耗時(shí)多，且受工人技術(shù)影響較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在模具生產(chǎn)制造周期中，有(30。40)％的時(shí)間是用在型腔曲面的拋光上I—I。
 
      為了提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)化柔性拋光技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[21利用磁流變液(Magnetorheological，MR)在磁場(chǎng)中的流變特陛對(duì)復(fù)雜曲面工件進(jìn)行研磨拋光，通過實(shí)時(shí)控制外磁場(chǎng)對(duì)磁流變液的剪切屈服應(yīng)力和局部形狀，達(dá)到去除材料的目的。國(guó)內(nèi)名牌大學(xué)科研機(jī)構(gòu)均對(duì)磁流變液柔性拋光進(jìn)行研究與應(yīng)用。文獻(xiàn)圈展開了基于電解電化學(xué)技術(shù)的組合與復(fù)合拋光技術(shù)，不僅有效地提高了加工效率，而且工件表面質(zhì)量出現(xiàn)了顯著提升。文獻(xiàn)[41以有機(jī)玻璃為研拋加工對(duì)象，建立了一種主被動(dòng)柔順控制研拋模型，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人相對(duì)恒定的力控制效果。文獻(xiàn)園以三軸立式加工中心為平臺(tái)，開發(fā)出MAF與ELID磨削的新型組合加工及專用工具，并提出該復(fù)合技術(shù)對(duì)復(fù)雜曲面進(jìn)行加工的控制方法。文獻(xiàn)[61對(duì)氣囊拋光技術(shù)展開研究，實(shí)現(xiàn)了模具自由曲面的柔性拋光。文獻(xiàn)晰制了數(shù)控三軸氣囊拋光機(jī)床，采用位置／接觸力混合控制方式，獲得了較高的加工精度。文獻(xiàn)【8】對(duì)砂帶柔性拋光工藝裝備技術(shù)進(jìn)行研究，提出基于拋光力控制的砂帶柔性磨頭拋光工藝方法，并對(duì)其拋光工藝過程、拋光力控制進(jìn)行研究。文獻(xiàn)嘟釋硬脆材料加工過程中材料去除機(jī)理，并預(yù)測(cè)了CMP技術(shù)的發(fā)展和研究重點(diǎn)。文獻(xiàn)【1q提出了機(jī)器人力腔控制方法，利用三維力，力矩傳感器實(shí)時(shí)進(jìn)行打磨力信息的采集、補(bǔ)償與反饋，通過解析力／位函數(shù)實(shí)現(xiàn)法向偏置補(bǔ)償，取得了較好的效果。盡管柔性拋光技術(shù)取得了許多成果，但大多停留在理論和試驗(yàn)階段，手工拋光仍是汽車模具加工領(lǐng)域的主流。針對(duì)機(jī)器人拋光系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了基于彈簧的柔陛接觸終端執(zhí)行器，并通過虛擬樣機(jī)技術(shù)，開展了拋光機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)模具表面軌跡變化自適應(yīng)跟蹤、拋光力補(bǔ)償?shù)确矫娴难芯俊?br />   
       2、柔性接觸力調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)
 
       2．1彀針要求
 
       機(jī)器人柔性拋光系統(tǒng)主要包括機(jī)器人本體、柔性終端執(zhí)行器、工件。由于拋光系統(tǒng)的機(jī)器人本體一般采用市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品，其固有特性使該系統(tǒng)很難滿足模具表面拋光要求，因此，終端執(zhí)行器至關(guān)重要。通過對(duì)汽車模具拋光工藝過程的分析，拋光機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)滿足以下兩個(gè)方面的要求。
 
       一方面，自適應(yīng)曲率變化功能。模具表面大多為自由曲面，拋光過程中曲率在不斷變化，而機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是有點(diǎn)來擬合曲線，因此柔性終端執(zhí)行器應(yīng)具有跟蹤曲率變化的特性。
 
       另一方面，拋光接觸力調(diào)節(jié)功能。在拋光過程中，由于油石的磨損，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、位置誤差等因素，會(huì)造成拋光油石與加工面的“不接觸”或“過接觸”，而接觸力的大小直接影響到拋光效果。

       除此之外，該柔性終端執(zhí)行器還應(yīng)該具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換容易、操作方便以及成本低等特征。
 
       2_2 柔性接蠲力詞筇裝置結(jié)槽彀針
 
       通過對(duì)汽車模具打磨工況的綜合分析，設(shè)計(jì)了一種基于彈簧的柔性末端拋光執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)，如圖l所示。

       1．油石2．調(diào)節(jié)螺母3．直線軸承4周定螺栓5緩沖彈簧6．平衡彈簧7．螺釘8．連接法蘭9．關(guān)節(jié)軸承外圈lO．主軸1 1．關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈
 
                                        圖1柔性終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)
 
 
       柔性終端執(zhí)行器包括球鉸軸承、主軸，平衡彈簧、緩沖彈簧、連接法蘭、直線軸承以及打磨頭等部分組成。平衡彈簧通過彈性力使主軸保持中位，緩沖彈簧確定打磨力的大小。工作時(shí)，該柔性終端執(zhí)行器通過法蘭安裝于機(jī)械手前端，打磨過程中磨頭在對(duì)中彈簧彈性變形范圍內(nèi)做偏轉(zhuǎn)微動(dòng)，緩沖彈簧保證了磨頭與工件之間的工作壓力在一恒定范圍內(nèi)變化。該柔性終端執(zhí)行器主要表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面的特征：
 
       (1)自適應(yīng)柔性跟蹤工件表面。對(duì)中彈簧允許拋光頭沿三個(gè)彈簧壓縮的方向偏轉(zhuǎn)一定的角度，偏轉(zhuǎn)角度的大小與彈簧的剛度和阻尼值有關(guān)，使磨頭能有效的自適應(yīng)工件表面形狀；緩沖彈簧使拋光磨頭與被拋面是柔性接觸，有效的預(yù)防了“不接觸”或“過接觸”，保障了表面的拋光質(zhì)量。(2)克服了工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)剛性較差的特點(diǎn)。由于存在結(jié)構(gòu)、位置誤差等因素，工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度很難達(dá)到加工級(jí)別，該柔性終端執(zhí)行器在一定程度上對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供了伺服修正。
 
       2．3平衡彈簧針?biāo)?br /> 
       平衡彈簧采用1200圓周均布，由于工作過程彈簧壓縮量較小，且設(shè)有部分導(dǎo)向桿，因此設(shè)計(jì)時(shí)忽略彈簧的彎曲變形。計(jì)算模型，如圖2所示。

                  圖2平衡彈簧計(jì)算模型

    
       設(shè)計(jì)最大打磨壓力E為100N，油石與模具之間的摩擦系數(shù)廠為0．38。根據(jù)：
  
      
  
                                      表1  彈簧參數(shù)表
    
      

   
       3、機(jī)器人柔性打磨系統(tǒng)虛擬樣機(jī)
 
       3．1虛擬樣機(jī)系統(tǒng)建模
   
       根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，用三維軟件solidworks建立了柔性終端執(zhí)行器三維模型。為了便于仿真、減少約束數(shù)，仿真時(shí)將模型中部分螺栓、螺母和墊圈等緊固件進(jìn)行了省略，并進(jìn)行了部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化處理。該柔性打磨系統(tǒng)采用FANUC產(chǎn)品R-2000iB機(jī)器人。建立三維虛擬樣機(jī)，并保存成x-t格式導(dǎo)入到ADAMS中。將沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件通過布爾加運(yùn)算進(jìn)行合并，將無關(guān)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。通過MaterialType定義合并后的部件材料屬性，并完成運(yùn)動(dòng)副添加。為了使仿真與汽車模具打磨的實(shí)際工況相一致，在ADAMS中給模型的每個(gè)旋轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副添加摩擦力，并添加了—z方向的重力場(chǎng)。柔性打磨系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型，如圖3所示。

                圖3柔性打磨系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型

       3．2仿真設(shè)置
 
       3．2．1接觸定義
 
       打磨油石與工件表面的接觸特性是仿真模擬的關(guān)鍵。應(yīng)用沖擊函數(shù)(Impact)方法定義柔性末端執(zhí)行器與工件之間的碰撞力。Impact函數(shù)參數(shù)設(shè)定，如表2所示。由于存在緩沖彈簧，碰撞系統(tǒng)選取為0．1，根據(jù)打磨工件表面質(zhì)量要求，設(shè)置打磨滲透深度為O．02mm。

                                         表2  仿真參數(shù)
    
      

       3．2．2運(yùn)動(dòng)軌跡
 
       柔性打磨系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)采用一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)模式，通過step函數(shù)設(shè)定機(jī)器人末端軌跡，而柔性終端執(zhí)行器為隨動(dòng)機(jī)構(gòu)。Step函數(shù)形式為step(x，孫ho，‰h1)，計(jì)算公式為：
  
      
  
      
  
 
       4、結(jié)果分析
 
       4．1彈簧力學(xué)特性分析
 
       設(shè)定運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)間為12s，步長(zhǎng)為120，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，仿真結(jié)果，如圖4所示。平衡彈簧力學(xué)特性變化過程，如圖4(a)所示。初始運(yùn)動(dòng)階段彈簧受到較大的沖擊，彈簧3受力最大，達(dá)到1．2N。運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定階段，彈簧力隨著末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)軌跡方向的改變進(jìn)行周期性變化。由于打磨工件為平面，平衡彈簧力的變化范圍均較小。平衡彈簧變形量變化情況，如圖4(b)所示。從圖4(b)可以看出柔性終端執(zhí)行器在工作過程中，彈簧同時(shí)存在壓縮和拉伸，最大壓縮量為2．9mm，最大拉伸量為3．6mm。
 

                                    圖4平衡彈簧仿真結(jié)果

       緩沖彈簧在打磨過程中彈性力和變形量的變化情況，如圖5所示。由圖5(a)可以看出最大彈性力為34N，彈性不斷的振蕩是由于在打磨過程中柔性終端執(zhí)行器主軸在不斷的改變角度，致使磨頭與工件表面摩擦發(fā)生改變的結(jié)果。由圖5(b)可知，緩沖彈簧變形量幅值為1．8mm，并且長(zhǎng)時(shí)間處于壓縮狀態(tài)，因此打磨過程的接觸力主要有緩沖彈簧提供，這在一定程度上減少機(jī)械臂所承受的負(fù)載，降低了打磨過程中的“過磨損”。
 

                                     圖5緩沖彈簧仿真結(jié)果

       4．2拋光運(yùn)動(dòng)特性分析參考文獻(xiàn)
 
       4．2．1打磨軌跡跟蹤[1]劉廣保，趙吉賓，田風(fēng)杰．基于力控制的機(jī)器人研拋工藝研究[J]制造柔性打磨系統(tǒng)工作過程中機(jī)器人末端軌跡和柔性末端軌跡技術(shù)與機(jī)床，2015(2)：119—123，130．的對(duì)比圖，如圖6所示。由于該虛擬樣機(jī)系統(tǒng)采用機(jī)器人末端的點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，柔性末端執(zhí)行器對(duì)軌跡的跟蹤情況之間影響到打磨效果，從圖中可以看出二者軌跡重合度較高，通過參數(shù)對(duì)比，最大位置誤差為1．15mm。

                                        圖6軌跡跟蹤
    

       4．2．2打磨力補(bǔ)償
 
       仿真計(jì)算時(shí)，機(jī)器人末端軌跡保持不變，通過改變油石厚度來模擬不同磨損情況下打磨力變化，獲得打磨力平均值和油石磨損量之間的關(guān)系，如表3所示。
 
                        表3油石磨損與打磨力變化關(guān)系
    
      

  
       由表3可知，隨著油石的不斷}肖耗，打磨力在逐漸下降，當(dāng)油石磨損到最大量32mm時(shí)，打磨力為13．6N，與沒有磨損時(shí)打磨力相差0．43N，打磨力滿足打磨要求。
 
       5、結(jié)論
 
       (1)通過對(duì)汽車模具打磨工況的綜合分析，設(shè)計(jì)了一種基于彈簧的柔|生拋光末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)打磨油石與T件之間的柔性接觸。
 
       (2)柔性打磨系統(tǒng)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)預(yù)定運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤，最大位置誤差為1．15mm，在誤差允許范圍內(nèi)。
 
       (3)通過對(duì)油石不同磨損情況的模擬，打磨力最大相差0．43N，彈簧系統(tǒng)能對(duì)打磨力進(jìn)行有效的補(bǔ)償，滿足汽車模具表面打磨要求。這里的研究結(jié)果對(duì)汽車模具自動(dòng)化柔|生拋光系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。