基于技術(shù)視角的新型拋光機(jī)研究

羅登開

[摘? ? 要]拋光機(jī)一種主要用于通過各種機(jī)械拋光研磨裝置進(jìn)行拋光的一種設(shè)備，而就目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的新型拋光機(jī)而言，在其實(shí)際使用中不難發(fā)現(xiàn)，其本身結(jié)構(gòu)只能簡(jiǎn)單用于機(jī)械拋光，而不能在旋轉(zhuǎn)和伸縮以及橫向移動(dòng)時(shí)被好好的利用，這種很大程度上導(dǎo)致了，其在使用的過程中只能依賴于固定型號(hào)合頁(yè)，才能進(jìn)行拋光工作，在日常生活與工作需要中不能被廣泛應(yīng)用。所以，在技術(shù)視角下，進(jìn)行新型拋光機(jī)研究就顯得尤其重要。文章研究了虛擬樣機(jī)技術(shù)下新型拋光機(jī)——下擺式拋光機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì)等，以期提供參考。

[關(guān)鍵詞]技術(shù)視角;新型;拋光機(jī)

[中圖分類號(hào)]TG580.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）12–00–02

Research on a New Type of Polishing Machine Based on a Technical Perspective

Luo Deng-kai

[Abstract]As we all know， the polishing machine is a kind of equipment mainly used for polishing through various mechanical polishing and grinding devices. As far as the current domestic new type polishing machine is concerned， it is not difficult to find in its actual use， its own structure It can only be used simply for mechanical polishing， and cannot be used well during rotation， telescoping and lateral movement. This is largely caused by the fact that it can only be polished by relying on fixed hinges during use. Work cannot be widely used in daily life and work needs. Therefore， from a technical perspective， it is particularly important to conduct research on new polishing machines. The article studies the technical design of a new type of polishing machine under the virtual prototype technology-the pendulum polishing machine， etc.， in order to provide a reference.

[Keywords]technical perspective; new type; polishing machine

1 下擺式拋光機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)

當(dāng)下技術(shù)型制造企業(yè)之間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈，而我國(guó)相關(guān)企業(yè)為提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，也在不斷轉(zhuǎn)變自己的思想，從質(zhì)量、成本以及售后等多方面著手，力求讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能夠適應(yīng)當(dāng)下瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)。當(dāng)下，主流的工藝形式是為了減少產(chǎn)品成本而改進(jìn)的，主要偏向于產(chǎn)品的多樣化以及批量的擴(kuò)大化，也為了進(jìn)一步縮短生產(chǎn)的生命周期，制造企業(yè)不得不對(duì)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究，這其中多數(shù)與計(jì)算機(jī)、智能化技術(shù)掛鉤。目前，資金投入大、建設(shè)周期長(zhǎng)等問題依然存在，這些都是系統(tǒng)制造存在的比較大的問題。這些系統(tǒng)從開始建設(shè)到實(shí)際的運(yùn)行，都需要對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用進(jìn)行評(píng)估，但是這類型的評(píng)估工作難以進(jìn)行，因此，在無法投入人力物力進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)前，就必須要進(jìn)行合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，才能把握各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并預(yù)算其基本情況，以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)于產(chǎn)品之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，以此實(shí)現(xiàn)企業(yè)的整體化以及全局最優(yōu)收益。

1.1 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵

虛擬制造技術(shù)最初是20世紀(jì)80年代后期提出的，目前還缺乏比較全面的基本系統(tǒng)理論的研究，因此，虛擬制造技術(shù)的主要內(nèi)涵如今依然沒有很明確的定義。專家學(xué)者也曾考慮從多個(gè)角度對(duì)該技術(shù)進(jìn)行探索，最常見的就是技術(shù)的角度，并且在探索后也給除了其相應(yīng)的技術(shù)定義。而從目前的情況來看，已有的技術(shù)模型將虛擬制造技術(shù)的本質(zhì)定義為系統(tǒng)仿真技術(shù)，是系統(tǒng)綜合集成，其技術(shù)核心內(nèi)容是現(xiàn)代虛擬制造仿真技術(shù)、建模制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)和生產(chǎn)管理仿真技術(shù)等。現(xiàn)代虛擬制造現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)模型是一種利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)為人建立一種逼真的虛擬環(huán)境：建模制造技術(shù)是一種現(xiàn)代化的虛擬制造技術(shù)，其中包含各種模型，當(dāng)然，要確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝的有效以及安全，就必須要通過相關(guān)技術(shù)的支持，才能讓這些內(nèi)容得到有效的保障，確保技術(shù)的合理性，保證產(chǎn)品模型的有效性，延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期。而網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的廣泛使用，更是建立了企業(yè)的技術(shù)人員之間的相互協(xié)調(diào)的技術(shù)基礎(chǔ)，讓各種虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用變成了可能。在企業(yè)的內(nèi)部，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理和虛擬業(yè)務(wù)的有效結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持是關(guān)鍵，如果缺乏網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的強(qiáng)有力支持，基本所有的想法都成為空談。總而言之，虛擬制造技術(shù)實(shí)際上就是一種將虛擬環(huán)境和顯示環(huán)境相結(jié)合的綜合性技術(shù)，在這種技術(shù)背景下，計(jì)算機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)虛擬群組技術(shù)協(xié)同工作，并且利用預(yù)設(shè)模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分析以及評(píng)估，對(duì)產(chǎn)品的內(nèi)在性能也能有更好的分析，以這部分?jǐn)?shù)據(jù)去解決各種技術(shù)問題。這種技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品制造的本質(zhì)性的設(shè)計(jì)的過程，不僅有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，也有工藝流程設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)以及性能設(shè)計(jì)等多方面的內(nèi)容，并以虛擬的制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的控制以及質(zhì)量的進(jìn)一步管理。

1.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)

虛擬樣機(jī)技術(shù)涉及包括計(jì)算機(jī)、多維實(shí)體系統(tǒng)以及軟件設(shè)計(jì)工程等學(xué)科，主要是通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模型構(gòu)建，然后分析多個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械性能，這主要是為了后續(xù)的樣機(jī)的設(shè)計(jì)以及往后的機(jī)械制造的過程中，能夠提供一定的參數(shù)，供設(shè)備的制作。在某些傳統(tǒng)的行業(yè)當(dāng)中，包括產(chǎn)品制作過程，產(chǎn)品概念的設(shè)計(jì)等方面的設(shè)計(jì)方案的進(jìn)一步論證，都需要先進(jìn)性處理，然后才能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理化修改。整個(gè)樣機(jī)的論證工作完成以后，會(huì)再次進(jìn)行產(chǎn)品樣機(jī)的驗(yàn)證。通過試驗(yàn)可以找到設(shè)計(jì)中的缺陷，然后就可以根據(jù)缺陷進(jìn)行修正，最后再次制造出新的樣機(jī)，然后再進(jìn)行再次驗(yàn)證，重復(fù)上述步驟，直至制造出來的產(chǎn)品符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的要求，并且能夠達(dá)到預(yù)設(shè)的性能效果。但是如此操作有一個(gè)比較大的缺點(diǎn)，就是操作周期較長(zhǎng)，如果遇上產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，樣機(jī)的操作和設(shè)計(jì)的時(shí)間都是固定的，這是沒有辦法縮短的，所以成本提升成了必然。

實(shí)際上，樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用一直貫穿樣機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，包括樣機(jī)的設(shè)計(jì)分析，虛擬實(shí)時(shí)環(huán)境的各個(gè)部分，了解樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀況，并進(jìn)一步完成仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)其響應(yīng)情況進(jìn)行分析與處理。更為重要的是，樣機(jī)技術(shù)可以在某一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，對(duì)某一些已知的缺陷進(jìn)行修改，再模擬不同的設(shè)計(jì)方案運(yùn)行，最終對(duì)方案的設(shè)計(jì)不斷的進(jìn)行改進(jìn)。

2 下擺式拋光機(jī)總體方案設(shè)計(jì)

2.1 下擺式拋光機(jī)工作原理

下擺式拋光機(jī)采用準(zhǔn)球心式原理工作，其中的主軸系統(tǒng)包括主軸電機(jī)圍繞擺動(dòng)軸往返做著重復(fù)的擺動(dòng)動(dòng)作，其次主軸也在高速的旋轉(zhuǎn)。而拋光下模會(huì)隨著主軸進(jìn)行擺動(dòng)，告訴旋轉(zhuǎn)拋光上模在氣缸與彈簧的共同作用之下，會(huì)將加工件放在拋光下模之上。在工作的過程中，拋光液、各光學(xué)原件以及拋光模之間會(huì)形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)在機(jī)械化學(xué)的作用之下，會(huì)帶來光學(xué)原件的精磨效果，達(dá)到表面拋光的作用。而主軸的電機(jī)通過皮帶的傳動(dòng)作用，將運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸，并帶動(dòng)主軸的高速旋轉(zhuǎn)。擺軸電機(jī)在蝸輪蝸桿減速器的協(xié)助下，實(shí)現(xiàn)減速并且將低速轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給和擺架相連的偏心塊，最終帶動(dòng)擺架做往復(fù)擺動(dòng)的動(dòng)作。

2.2 下擺式拋光機(jī)虛擬仿真方案

2.2.1 研究工作的理論假設(shè)

（1）拋光生產(chǎn)過程中，使用不同的化學(xué)去除劑會(huì)對(duì)拋光質(zhì)量產(chǎn)生最直接的影響，對(duì)其進(jìn)行深入研究，可以暫時(shí)不考慮拋光也的機(jī)械化學(xué)性能以及各種腐蝕性的影響。

（2）用高剛性的工作拋化劑光盤和機(jī)械彈性工件拋光劑的墊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以降低可能出現(xiàn)的彈性工作變形所產(chǎn)生的“塌邊”現(xiàn)象，這也能提高工件表面的拋光平面處理精度，所以在這個(gè)過程中，假設(shè)機(jī)械彈性去除劑的作用不受工件溫度升高的影響。

（3）工作表面的拋光壓力是不均勻的，所以是邊緣的受力會(huì)比中心部分的受力要更小，所以在拋光的過程中，工件不會(huì)出現(xiàn)“露邊”現(xiàn)象，所以在模型中沒假設(shè)受力是均勻的，再進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)。

2.2.2 拋光機(jī)研究的軟件支撐平臺(tái)

matlab軟件是拋光機(jī)的主要軟件支撐平臺(tái)，是美國(guó)MathWorkss公司自主設(shè)計(jì)開發(fā)的集媒體文字化和圖像處理、圖形計(jì)算、符號(hào)計(jì)算等基本功能于一身的軟件編程設(shè)計(jì)語(yǔ)言。matlab軟件編程設(shè)計(jì)語(yǔ)言是當(dāng)今已經(jīng)得到國(guó)際廣泛認(rèn)可的計(jì)算系統(tǒng)界最具有的國(guó)際性和影響力、最具有技術(shù)創(chuàng)新性和活力的仿真應(yīng)用技術(shù)編程語(yǔ)言軟件之一。現(xiàn)在，matlab已經(jīng)逐步成為應(yīng)用于不同領(lǐng)域的佼佼者。

matlab系統(tǒng)編程應(yīng)用系統(tǒng)由兩個(gè)大部分組成，即系統(tǒng)具有編程內(nèi)核及輔助功能編寫操作工具箱，兩者的相互輔助，調(diào)用功能協(xié)作，直接構(gòu)成了整個(gè)拋光機(jī)技術(shù)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能編寫工作功能。其特點(diǎn)包括豐富的矩陣變換運(yùn)算庫(kù)函數(shù)，語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔，高效率的編程語(yǔ)言工作，還可以提供c語(yǔ)言以及各種矩陣和運(yùn)算符。同時(shí)僅利用其矩陣變換運(yùn)算語(yǔ)句中的矩陣符號(hào)和庫(kù)函數(shù)可使其編寫程序相當(dāng)簡(jiǎn)短，兩三行一個(gè)編程語(yǔ)句就能編寫出幾十行甚至幾百行C或FORTRAN的程序功能。其次是語(yǔ)句結(jié)構(gòu)化，并且圖形功能極其強(qiáng)大。再者就是工具箱很廣闊，主要以代表著功能性的工具箱，例如圖示建模仿真功能箱，以及代表著學(xué)科性的工具箱，例如控制工具箱等為主。最后便是易于擴(kuò)充的特點(diǎn)，這也就是說操作的源文件可以被更改。

2.3 下擺式拋光機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

（1）機(jī)構(gòu)創(chuàng)建零件模型機(jī)構(gòu)是在一個(gè)零件的三維實(shí)體模型化的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)建裝配零件模塊程序完成的連接形成機(jī)構(gòu)。在完成連接前首先需要確定零件運(yùn)動(dòng)的組成構(gòu)件以及各構(gòu)件之間的每個(gè)運(yùn)動(dòng)副，通過程序選擇組成構(gòu)件和每個(gè)運(yùn)動(dòng)副連接組成一個(gè)機(jī)構(gòu)，由各組成機(jī)構(gòu)連接組成一個(gè)整機(jī)。在設(shè)備完成零件連接的整個(gè)過程中，零部件首先采用創(chuàng)建裝配模塊選項(xiàng)程序中的裝配元件塊并放置裝配對(duì)話框以及連接程序中的零件滑動(dòng)桿、球等進(jìn)行連接。由組合零件連接裝配機(jī)構(gòu)得到的零件裝配體，其內(nèi)部連接零件之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng);由組合連接零件得到的組合機(jī)構(gòu)，其內(nèi)部構(gòu)件之間仍然可以直接產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這也就是相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件仿真與傳統(tǒng)虛擬零件裝配的不同之處。

（2）要素添加條件。模型驅(qū)動(dòng)要素添加是為了定義一個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)所需要必須的各種基本條件，如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)和動(dòng)力源初始點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。因此，創(chuàng)建一個(gè)機(jī)構(gòu)以后必須通過添加模型驅(qū)動(dòng)器要素才能直接進(jìn)行整個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)模型仿真。

（3）模型屬性是系統(tǒng)定義了需要進(jìn)行分析的類型屬性。在pro/en-gineer中的pimechanicamotion分析模塊中可以包括動(dòng)力裝配類型分析、速度類型分析、靜態(tài)類型分析以及運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)分析等多種速度分析模式類型。通過系統(tǒng)的各種速度動(dòng)態(tài)類型分析，可以迅速性地得到相關(guān)信息以幫助完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（4）信息獲取方法分析運(yùn)動(dòng)結(jié)果也就是將需要分析的運(yùn)動(dòng)結(jié)果通過運(yùn)動(dòng)可視化的各種方法進(jìn)行表現(xiàn)顯示出來。其主要方法包括通過運(yùn)動(dòng)圖像回放、分析儀和干涉運(yùn)動(dòng)檢驗(yàn)等并建立運(yùn)動(dòng)零部件的各種運(yùn)動(dòng)物理行為。例如，軌跡運(yùn)動(dòng)曲線和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)包絡(luò)線等并測(cè)量運(yùn)動(dòng)速度、加速度和位移等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，將其變化趨勢(shì)通過運(yùn)動(dòng)圖表的各種形式直觀地顯示出來。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)拋光機(jī)的操作過程中，會(huì)受到很多的因素的影響，如果只是依靠實(shí)驗(yàn)拋光的方式去進(jìn)行測(cè)試，再對(duì)后續(xù)方案進(jìn)行調(diào)整，這其中需要大量的人力物力。但虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)拋光機(jī)的虛擬拋光的過程，并且給予一定的輔助研究，讓企業(yè)有更好的參考，幫助企業(yè)對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行深入研究。

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