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南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
系： 機械工程系
專 業(yè)： 機械工程及自動化
姓 名： 朱露
學 號： 060104233
(用外文寫)
外文出處： Journal of Mechanical Design
SEPTEMBER 1999, Vol. 121 / 359—367
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
指導教師評語：
譯文基本上翻譯出原文的意思，層次分明，具有條理，語句基本通順，翻譯質(zhì)量稍差。少數(shù)的中文表達欠妥，一些專業(yè)術(shù)語翻譯不準。
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
帶自動換刀裝置加工中心的配置綜合方法
本論文的目的是提出帶自動換刀裝置加工中心的配置綜合的設計方法，以滿足所需的拓撲結(jié)構(gòu)和運動特性。根據(jù)坐標系的概念、圖論、概括化、具體化和運動合成，提出了這種設計方法并計算機化，而且綜合了帶有多達8個連桿的自動換刀裝置的加工中心。結(jié)果，對于有鼓型刀庫的加工中心，具有6連桿、7連桿和8連桿的加工中心的配置數(shù)分別為2、13和20。同樣，對于有線型刀庫的加工中心，具有5連桿、6連桿、7連桿和8連桿的加工中心的配置數(shù)分別為1、5 、20和60。此外，這項工作還提供了一種系統(tǒng)方法用于綜合帶拓撲和運動要求的空間開鏈機構(gòu)。
引言
加工中心運動學可以被看作是開鏈式機構(gòu)，他們具有特定拓撲特征的特殊功能。有關(guān)平面機構(gòu)問題的創(chuàng)意設計在過去的幾年里一直是許多項研究課題 （約翰遜，1965；弗羅伊登施泰因和真希，1979，1983；厄爾德曼等。1980年，嚴和徐，1983；嚴和陳，1985；嚴，1992年）。但是，空間運動開鏈型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合設計方法不可得到。
過去的幾年里，只有少數(shù)幾篇文章涉及加工中心配置的設計。杉村（1981年）等，使用分析調(diào)查方法設計機床。伊藤和信乃（1982年，1983年和1987年），通過使用定向圖機床法產(chǎn)生結(jié)構(gòu)配置。列舍托夫和波特曼（1988）提出了綜合的具有相同成型機床的功能配置代碼。該概念廣泛使用在合成5軸機床上（石澤等，1991； 坂本和稻崎，1992年）。然而，自動換刀系統(tǒng)并沒有在考慮范圍。
在主軸與加工中心刀庫之間自動執(zhí)行換刀操作的系統(tǒng)稱為自動換刀裝置(ATC)。ATC為減少加工過程中機器閑置的時間發(fā)揮了重要作用，從而提高了生產(chǎn)率。
本論文的目的是提出帶有自動換刀裝置加工中心的所有可能的配置系統(tǒng)產(chǎn)生的設計方法，該加工中心是一種開鏈式空間機構(gòu)的受拓撲結(jié)構(gòu)和運動限制空間。
拓撲特征
1.空間開鏈式多自由度機構(gòu)。
2.有固定的連桿（支架）。
3.有單連桿。
4.有在主軸和工作臺之間有4個接頭的工作臺。
5.有刀庫，該刀庫為從位于支架的連桿到主軸頭的單一連桿分支。
6. 單一連桿可以是主軸，刀庫或者工作臺。此外，單一連桿不能超過3個。
7. 主軸產(chǎn)生的接頭必須是轉(zhuǎn)動副。
8. 主軸端和工作臺之間的接頭必須是棱柱副。
9. 刀庫和分支連桿的接頭是轉(zhuǎn)動副，棱柱副，或圓柱副。如果有回轉(zhuǎn)副或圓柱副，則必須依附于刀庫。
設計過程
圖2是提出的開鏈式機構(gòu)配置的設計過程。該設計理念進程啟動現(xiàn)有機構(gòu)進行調(diào)查，并推定出其拓撲結(jié)構(gòu)和運動特性。設計過程的第二個步是基于樹形圖表現(xiàn)出的觀念，鏈接鄰接矩陣，和機構(gòu)分配矩陣描述現(xiàn)有拓撲結(jié)構(gòu)。第三步是把這些機構(gòu)根據(jù)進程具體化變成其相應的廣義樹圖。第四步是獲取給定數(shù)量邊和基于列舉圖的頂點所有可能的樹形圖。第五步是分配一些連桿和鏈接給有效的樹形圖來經(jīng)過專業(yè)化以滿足拓撲結(jié)構(gòu)。在設計過程的最后一步是獲得機構(gòu)圖集指定運動機構(gòu)。
以下，以自動換刀加工中心作為例子來詳細說明這種設計方法。
現(xiàn)有機構(gòu)
在設計過程的第一步是研究現(xiàn)有的機構(gòu)并推定它們的拓撲結(jié)構(gòu)和運動特性。
加工中心是由4個基本部件組成的機床：軸，刀庫，換刀機構(gòu)，以及包括動力軸運動的機床結(jié)構(gòu)。那個機床結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了加工表面精度，剛度和動力性能。主軸旋轉(zhuǎn)該工具加工工件所需的表面。該工具庫儲存工具并在機械加工操作中移動它們到合適位置來使用。該換刀機構(gòu)在工具庫和主軸工具間執(zhí)行刀具轉(zhuǎn)換。最簡單的ATC是沒有換刀機構(gòu)的設計，且在工具庫和主軸間的相對運動中實現(xiàn)換刀。圖3（a）和（b）分別顯示兩個 3軸鼓型和直線型工具庫的臥式加工中心。
為了代表和分析加工中心的拓撲結(jié)構(gòu)和運動特性，基于國際標準化組織中心（國際標準化組織，1974）定義了坐標系來描述加工中心的每個運動軸的配置。
本標準坐標系是右手矩形笛卡兒之一，相關(guān)的工件安裝在與主要線性橫向?qū)R的機器。對機器的組成部分運動產(chǎn)生有利趨勢，這給工件帶來更多的優(yōu)勢。臥式加工中心的結(jié)構(gòu)圖附加ISO標準圖如圖3所示。
通過分析提供現(xiàn)有3軸無換刀機構(gòu)的臥式加工中心，我們可以總結(jié)出如下拓撲結(jié)構(gòu)和運動特性（陳燕，1995年）。
圖2 設計過程
（a）
（b）
圖3 三軸水平加工中心
結(jié)論
總之，本文提出了受拓撲結(jié)構(gòu)和運動的限制的帶自動換刀裝置加工中心配置設計。設計過程已計算機化，已綜合所有多達8加工中心可能的配置。從找到的配置中，設計者可以根據(jù)設計要求，專利權(quán)，機床結(jié)構(gòu)和空間限制選擇有用的。這種設計方法可以綜合加工中心的可能的不同類型的機床結(jié)構(gòu)配置，如4軸、垂直軸、或不同分配運動軸。此外，這項工作的成果可以擴展和應用于開鏈式拓撲結(jié)構(gòu)和運動要求結(jié)構(gòu)配置的綜合，如機器人、車床、磨床，...等 。