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機(jī)械手開題報告（精選5篇）
我們眼下的社會，報告不再是罕見的東西，我們在寫報告的時候要注意涵蓋報告的基本要素。為了讓您不再為寫報告頭疼，下面是小編幫大家整理的機(jī)械手開題報告，僅供參考，大家一起來看看吧。
機(jī)械手開題報告 1
機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備，它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用，隨著工業(yè)機(jī)械化和自動化的發(fā)展以及氣動技術(shù)自身的一些優(yōu)點(diǎn)，氣動機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。本文就氣動機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景作了簡單概述。擴(kuò)展我們的知識面和專業(yè)面，可以加強(qiáng)對自己的思維訓(xùn)練和能力培養(yǎng)，還可以填補(bǔ)空白，提高生產(chǎn)效率，很大的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：氣動機(jī)械手；研究方向；發(fā)展趨勢
1.機(jī)械手國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
工業(yè)機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。工業(yè)機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作：代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。工業(yè)機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動搬運(yùn)小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。
工業(yè)機(jī)械手是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手研究，它是一種主從型的控制系統(tǒng)。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的；1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上，又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。運(yùn)動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓做儲存裝置。不少球面坐標(biāo)式機(jī)械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；同年該公司和普曼公司合并成為萬能制動公司，專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962年美國機(jī)械鑄造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫Versatran機(jī)械手，原意是靈活搬運(yùn)，可做點(diǎn)位和軌跡控制：該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮，采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這2種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。從60年代后期起，噴漆、弧焊工業(yè)機(jī)器人相繼在生產(chǎn)中開始應(yīng)用。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制出一種Unimation—Vic.arm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)。聯(lián)邦德國機(jī)器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)：聯(lián)邦德國Kuka公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制；日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快，應(yīng)用國家最多的國家，自1969年從美國引進(jìn)兩種典型機(jī)械手后，開始大力從事機(jī)械手的研究，目前以成為世界上工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用最多的國家之一。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，主要用于機(jī)械化、自動化程序較低、繁重單調(diào)、有害于健康的輔助性工作。
我國工業(yè)機(jī)械手的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)70年代。1972年我國第一臺機(jī)械手開發(fā)于上海，隨之全國各省都開始研制和應(yīng)用機(jī)械手。從第七個五年計劃（1986-1990）開始，我國政府將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展列入其中，并且為此項(xiàng)目投入大量的資金，研究開發(fā)并且制造了一系列的工業(yè)機(jī)器人，有由北京機(jī)械自動化研究所設(shè)計制造的噴涂機(jī)器人，廣州機(jī)床研究所和北京機(jī)床研究所合作設(shè)計制造的點(diǎn)焊機(jī)器人，大連機(jī)床研究所設(shè)計制造的氬弧焊機(jī)器人，沈陽工業(yè)大學(xué)設(shè)計制造的裝卸載機(jī)器人等等。這些機(jī)器人的控制器，都是由中國科學(xué)院沈陽自動化研究所和北京科技大學(xué)機(jī)器人研究所開發(fā)的，同時一系列的機(jī)器人關(guān)鍵部件也被開發(fā)出來，如機(jī)器人專用軸承，減震齒輪，直流伺服電機(jī)，編碼器，DC——PWM等等。
我國的工業(yè)機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，研制出示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等�？梢詫C(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機(jī)構(gòu)，組裝成各種用途的機(jī)械手，即便于設(shè)計制造，又便于跟換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
2.機(jī)械手構(gòu)成與分類機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。
手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。
機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。
3.氣動機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀
由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作”’。而氣動機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點(diǎn)。所以，氣動機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。
現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線，大多采用了氣動機(jī)械手。車身在每個工序的移動；車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊，都采用了各種特殊功能的氣動機(jī)械手。高頻率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機(jī)械手應(yīng)用之一。
在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的'氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸。
氣動機(jī)械手用于對食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝；用于煙草工業(yè)的自動卷煙和自動包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝氣動機(jī)械手；自動加蓋、安裝和擰緊氣動機(jī)械手，牛奶盒裝箱氣動機(jī)械手等。
4.發(fā)展前景及方向
4.1重復(fù)高精度
精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個機(jī)器人定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機(jī)誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及氣動伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。
4.2模塊化
有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的氣動機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動自如。由于模塊化氣動機(jī)械手的驅(qū)動部件采用了特殊設(shè)計的滾珠軸承，使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動機(jī)械手的一個重要特點(diǎn)。模塊化氣動機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是氣動機(jī)械手的一個重要的發(fā)展方向。
智能閥島的出現(xiàn)對提高模塊化氣動機(jī)械手和氣動機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因?yàn)橹悄荛y島本來就是模塊化的設(shè)備，特別是緊湊型CP閥島，它對分散上的集中控制起了十分重要的作用，特別對機(jī)械手中的移動模塊。
4.3無給油化
為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求，不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料）的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。
4.4機(jī)電氣一體化
由“可編程序控制器-傳感器-氣動元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件，使氣動技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。氣動機(jī)械手、氣動控制越來越離不開PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使PLC在氣動機(jī)械手、氣動控制中變得更加得心應(yīng)手。
5.課題研究的目的、意義：
在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下：
一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度
應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
二、以改善勞動條件，避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。
在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)
應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。
綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。
機(jī)械手開題報告 2
1.設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義
十字軸是汽車萬向節(jié)上的重要零件，規(guī)格品種多，需求量大。目前，國內(nèi)大多采用開式模鍛和胎模鍛工藝生產(chǎn)，其工藝過程為：制坯→模鍛→切邊。生產(chǎn)的鍛件飛邊大，鍛件加工余量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工藝環(huán)節(jié)多，鍛件質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低。
相比之下，十字軸冷擠壓成形的具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、提高勞動生產(chǎn)率。用冷擠壓成形工藝代替切削加工制造機(jī)械零件，能使生產(chǎn)率大大提高。
2、制件可獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷擠壓十字軸類零件的精度可達(dá)ITg---IT8級，表面粗糙度可達(dá)Ra0．2～1．6。因此，用冷擠壓成形的十字軸類零件一般很少再切削加工，只需在要求特別高之處進(jìn)行精磨。
3、提高零件的力學(xué)性能。冷擠壓后金屬的冷加工硬化，以及在零件內(nèi)部形成合理的纖維流線分布，使零件的強(qiáng)度高于原材料的強(qiáng)度。
4、降低零件成本。冷擠壓成形是利用金屬的塑性變形制成所需形狀的零件，因而能大量減少切削加工，提高材料的利用率，從而使零件成本大大降低。
2.國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述
利用切削加工方法加工十字軸類零件，生產(chǎn)工序多，效率低，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，并且切削加工會破壞零件的金屬流線結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)大多采用熱模鍛方式成形十字軸類零件，加熱時產(chǎn)生氧化、脫碳等缺陷，必然會造成能源的浪費(fèi)，并且后續(xù)的機(jī)加工不但浪費(fèi)大量材料，產(chǎn)品的內(nèi)在和外觀質(zhì)量并不理想。
采用閉式無飛邊擠壓工藝生產(chǎn)十字軸，鍛件無飛邊，可顯著降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率：
（1）不僅能節(jié)省飛邊的金屬消耗，還能大大減小或消除敷料，可以節(jié)約材料30%；由于鍛件精化減少了切削加工量，電力消耗可降低30%；
（2）鍛件質(zhì)量顯著提高，十字軸正交性好、組織致密、流線分布合理、纖維不被切斷，扭轉(zhuǎn)疲勞壽命指標(biāo)平均提高2~3倍；
（3）由于一次性擠壓成型，生產(chǎn)率提高25%.
數(shù)值模擬技術(shù)是CAE的關(guān)鍵技術(shù)。通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，可以在昂貴費(fèi)時的模具或附具制造之前，在計算機(jī)中對工藝的全過程進(jìn)行分析，不僅可以通過圖形、數(shù)據(jù)等方法直觀地得到諸如溫度、應(yīng)力、載荷等各種信息，而且可預(yù)測存在的缺陷；通過工藝參數(shù)對不同方案的對比中總結(jié)出規(guī)律，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝的優(yōu)化。數(shù)值模擬技術(shù)在保證工件質(zhì)量、減少材料消耗、提高生產(chǎn)效率、縮短試制周期等方面顯示出無可比擬的優(yōu)越性。
目前，用于體積成形工藝模擬的商業(yè)軟件已有“Deform”、“Autoforge”等軟件打入中國市場。其中，DEFORM軟件是一套基于有限元的工藝仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種成形工藝和熱處理工藝。DEFORM無需試模就能預(yù)測工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的金屬流動情況，是降低他的制造成本，縮短研發(fā)周期高效而實(shí)用的'工具。二十多年來的工業(yè)實(shí)踐清楚地證明了基于有限元法DEFORM有著卓越的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，模擬引擎在大金屬流動，行程載荷和產(chǎn)品缺陷預(yù)測等方面同實(shí)際生產(chǎn)相符保持著令人嘆為觀止的精度。
3.課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容
�。�1）完成十字軸徑向擠壓工藝分析，完成模具總裝圖及零件圖設(shè)計。
（2）建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。
�。�3）十字軸徑向擠壓成形過程數(shù)值模擬。
�。�4）相關(guān)英文資料翻譯。
4.設(shè)計（或研究）方法
�。�1）完成十字軸徑向擠壓成形工藝分析，繪制模具總裝圖及零件圖。
�。�2）建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。
�。�3）完成十字軸徑向擠壓成形過程數(shù)值模擬。
（4）查閱20篇以上與課題相關(guān)的文獻(xiàn)。
（5）完成12000字的論文。
�。�6）翻譯10000個以上英文印刷符號。
5.實(shí)施計劃
04-06周：文獻(xiàn)檢索，開題報告。
07-10周：進(jìn)行工藝分析、繪制模具二維圖及模具三維模型設(shè)計。
11-13周：進(jìn)行數(shù)值模擬。
14-16周：撰寫畢業(yè)論文。
17周：進(jìn)行答辯。
機(jī)械手開題報告 3
一、本課題的目的及意義，研究現(xiàn)狀分析
1.目的和意義
液壓機(jī)(又名：油壓機(jī))利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強(qiáng)傳動的機(jī)械。油壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。油壓機(jī)主機(jī)部分包括機(jī)身、液壓缸及充液裝置等。動力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動機(jī)及各種壓力閥和方向閥等組成。動力機(jī)構(gòu)在電氣裝置的控制下，通過泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動作的循環(huán)。
液壓機(jī)作為一種通用的無屑成型加工設(shè)備，其工作特點(diǎn)一是動力傳動為“柔性”傳動，不像機(jī)械加工設(shè)備一樣動力傳動系統(tǒng)復(fù)雜，這種驅(qū)動原理避免了機(jī)器過載的情況;二是液壓機(jī)的拉伸過程中只有單一的直線驅(qū)動力，沒有“成角的”驅(qū)動力，這使加工系統(tǒng)有較長的生命期和高的工件成品率。
液壓機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)境污染小等其他設(shè)備不可替代的性能特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、國防、電力電子、塑料、機(jī)械、冶金和輕工等國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。影響液壓機(jī)質(zhì)量的因素很多，其中液壓機(jī)本體的設(shè)計水平起著重要的作用。液壓機(jī)本體是液壓機(jī)的重要組成部分，其重量約占整機(jī)重量的60%以上。液壓機(jī)本體的設(shè)計水平，對液壓機(jī)的制造成本、技術(shù)性能和使用壽命有著決定性的影響。我國液壓機(jī)本體的設(shè)計水平還比較落后，研究關(guān)于液壓機(jī)本體的設(shè)計方法，對提高我國液壓機(jī)的整體設(shè)計水平、增強(qiáng)相關(guān)企業(yè)的生存和發(fā)展能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
通過對本課題的設(shè)計，可進(jìn)一步加深對所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能的理解與運(yùn)用，并逐步系統(tǒng)化;可培養(yǎng)獨(dú)立工作、解決問題的能力，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)獨(dú)立獲取新知識的能力;通過文獻(xiàn)檢索等基本技能的訓(xùn)練，掌握撰寫技術(shù)報告的能力;通過設(shè)計過程的訓(xùn)練，培養(yǎng)刻苦鉆研的科學(xué)態(tài)度及團(tuán)隊協(xié)作能力，為以后工作時的產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)改進(jìn)打下堅實(shí)基礎(chǔ)，在將來的實(shí)際生產(chǎn)中靈活處理質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本之間的關(guān)系，能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.研究現(xiàn)狀
在我國，液壓行業(yè)已形成了門類齊全，有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，初具規(guī)模的生產(chǎn)科研體系。目前全國約有近300家企業(yè)，還有液壓研究室(所)，國家級液壓元件質(zhì)量監(jiān)督檢測中心以及國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。我國液壓工業(yè)重視同國外企業(yè)進(jìn)行有效的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)合作，近年來先后從國外引進(jìn)了很多液壓元件和液壓系統(tǒng)等制造技術(shù)，為提高產(chǎn)品水平和生產(chǎn)能力起了重要作用。目前已和美國、日本、德國共同建立了某些合資企業(yè)，這些企業(yè)將推動我國液壓工業(yè)的發(fā)展。
在國外，液壓工業(yè)的發(fā)展速度高于機(jī)械工業(yè)。為了滿足用戶的需要，主機(jī)品種日益增多，產(chǎn)品更新速度加快，相應(yīng)要求液壓元件增加品種，實(shí)現(xiàn)多樣化，因而液壓件屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品相對減少，大部分屬于成批或小批生產(chǎn)。為適應(yīng)這種動向，國外生產(chǎn)方式也有所變化。
國內(nèi)、外有些廠家采用可編程控制器控制方式，如天津鍛壓機(jī)械廠有近54%的產(chǎn)品裝有pm。通過采用pth控制，使系統(tǒng)的控制性能和可靠性大大提高。丹麥的紅血們公司采用siemnes的可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對壓力和位移的控制。而與國外發(fā)展情況相比，國內(nèi)極少有采用工業(yè)控制機(jī)控制方式的產(chǎn)品，成熟的產(chǎn)品是采用可編程控制器的控制方式。
3.液壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢
走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面：(1)減少能耗，充分利用能量;(2)泄漏控制;(3)污染控制; (4)主動維護(hù)，提高故障診斷水平;(5)機(jī)電一體化;(6)液壓cad技術(shù)。
二、本課題的基本任務(wù)、擬解決的主要問題，及其實(shí)現(xiàn)途徑、方法和手段
1.基本任務(wù)
設(shè)計是從液壓機(jī)的性能和動作要求入手，并以國內(nèi)的質(zhì)量和技術(shù)性能接近設(shè)計要求的液壓機(jī)為基礎(chǔ)，研究國外的'先進(jìn)機(jī)床，設(shè)計一液壓機(jī)滿足設(shè)計參數(shù)要求，該液壓機(jī)可用作折邊機(jī)或成型機(jī)，也可用于成型材料的壓制翻邊，以及粉末制品、塑料、玻璃鋼、絕緣材料橡膠等的壓制成型。為完成一般的壓制工藝，要求液壓缸能實(shí)現(xiàn)“快速下行—慢速加壓—保壓—快速回退”的工作循環(huán)。
2.要解決的主要問題
(1)液壓機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)容包括：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、擠壓結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算、機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算
(2)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計，內(nèi)容包括：液壓系統(tǒng)方案設(shè)計、液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算、液壓元件的選擇、液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
3.實(shí)現(xiàn)途徑、方法和手段
(1)液壓機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計：收集、查閱典型的液壓機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測繪，根據(jù)現(xiàn)有的液壓機(jī)尺寸進(jìn)行類比設(shè)計。
(2)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計：首先通過資料收集、查閱熟悉國內(nèi)外通用液壓機(jī)的原理及典型結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)設(shè)計參數(shù)及要求初步擬定設(shè)計方案，確定液壓泵的類型及調(diào)速方式，選用執(zhí)行元件，通過對常用的基本回路進(jìn)行分析比較后利用類比的方法來最后確定液壓系統(tǒng)原理圖。利用相關(guān)手冊完成液壓系統(tǒng)參數(shù)計算，液壓元件的選擇等設(shè)計內(nèi)容。
三、完成本課題所需工作條件(如工具書、計算機(jī)、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研等)，可能遇到的問題以及解決的方法和措施
1.所需要的工作條件
(1)工具書，如《機(jī)械設(shè)計手冊》、《中小型液壓機(jī)設(shè)計計算》等
(2)計算機(jī)及相關(guān)軟件。autocad軟件、西門子s7-300plc應(yīng)用軟件等。
(3)網(wǎng)絡(luò)資源
2.可能遇到的問題
(1)對軟件的使用不夠熟練，有些功能不會使用。
(2)因缺乏經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計過程中有些問題處理不當(dāng)。
(3)缺乏與設(shè)計相關(guān)的參考資料。
3.解決的方法和措施
(1)經(jīng)常進(jìn)行軟件操作來熟悉軟件功能。
(2)虛心向老師和同學(xué)請教解決部份問題。
(3)通過圖書館借閱或購買相關(guān)的參考書籍、資料。
(4)借助網(wǎng)絡(luò)資源獲得相關(guān)資料及參考材料。
四、已查閱參考文獻(xiàn)目錄
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五、進(jìn)程安排
序號時間要求應(yīng)完成的內(nèi)容(任務(wù))提要
1、20xx年3月8日-20xx年3月26日調(diào)研、收集資料，熟悉課題內(nèi)容，完成開題報告
2、20xx年3月29日-20xx年4月2日畢業(yè)設(shè)計論證、開題
3、20xx年4月3日-20xx年4月16日液壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、擠壓結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算，繪制主要零部件圖
4、20xx年4月19日-20xx年4月23日機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算，繪制液壓機(jī)裝配圖
5、20xx年4月26日- 20xx年5月7日液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計，繪制液壓系統(tǒng)原理圖
6、20xx年5月10日-20xx年5月14日液壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計，編寫、調(diào)試plc程序
7、20xx年5月17日-20xx年5月21日中期檢查，填寫中期檢查表
8、20xx年5月24日-20xx年5月28日編寫、調(diào)試plc程序
9、20xx年5月31日-20xx年xx月xx日整理資料，編寫設(shè)計說明書
10、20xx年6月7日-20xx年6月11日提交初稿、修改、定稿及打印
11、20xx年6月14日-20xx年6月18日答辯前準(zhǔn)備
12、20xx年6月21日-20xx年6月25日畢業(yè)設(shè)計答辯
機(jī)械手開題報告 4
課題名稱：MK2110數(shù)控磨床模擬與床身優(yōu)化設(shè)計
課題背景：(標(biāo)題按小四黑體)
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的形成，整個機(jī)床行業(yè)的市場競爭必將愈演愈烈。目前，國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)水平還相對落后，就設(shè)計方法而言，尚處于經(jīng)驗(yàn)、靜態(tài)和類比的傳統(tǒng)設(shè)計階段，對動力學(xué)模擬和結(jié)構(gòu)動態(tài)特性考慮得不多，動態(tài)優(yōu)化軟件使用率也相對較低。新產(chǎn)品開發(fā)缺少結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模和優(yōu)化的動態(tài)設(shè)計方法，就很難提高機(jī)床質(zhì)量和生產(chǎn)效率。中國的機(jī)床制造行業(yè)的形勢將變得更為嚴(yán)峻，將面臨更為強(qiáng)大的競爭對手，如果我們的機(jī)床制造企業(yè)還沒有先進(jìn)的設(shè)計制造手段作為技術(shù)支撐，仍然抱著傳統(tǒng)的設(shè)計方法不放，那么靠什么與對手競爭?如何在國外高檔機(jī)床大舉進(jìn)攻中國市場的嚴(yán)峻形勢下，保留住中國機(jī)床原有的半壁江山?然而可喜的是，國內(nèi)己有許多制造企業(yè)和科研院所認(rèn)識到了這一點(diǎn)，高檔機(jī)床的設(shè)計制造是戰(zhàn)略行業(yè)，中國不能在這種行業(yè)上受制于人，必須加快先進(jìn)動態(tài)設(shè)計技術(shù)向具體產(chǎn)品開發(fā)的應(yīng)用轉(zhuǎn)移。東南大學(xué)、天津大學(xué)和昆明理工大學(xué)等高校在這方面己進(jìn)行了研究，取得了一定的成果。為此，本畢業(yè)設(shè)計以MK2110數(shù)控磨床的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，著重對磨床的動力學(xué)和床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了細(xì)致的研究。(小四宋體)
課題內(nèi)容：
1.提出：對于高速磨床來說，磨削精度是影響磨削質(zhì)量的關(guān)鍵因數(shù)，而電主軸芯在磨削過程中的運(yùn)動變形又是影響磨削精度(如表面磨削波紋等)的重要因素。用傳統(tǒng)的剛性體來模擬電主軸芯的運(yùn)動難以精確地模擬實(shí)際工況下變形情況，若不考慮柔性體的影響，將會存在很大的誤差。所以，有必要用柔性體代替剛性體對電主軸芯進(jìn)行動力學(xué)。磨床床身是磨床的重要基礎(chǔ)件，起著支撐工件、工作臺、床頭箱和內(nèi)圓磨削裝置關(guān)鍵部件的作用。它的動態(tài)特性和靜態(tài)特性直接影響磨床的加工精度和工件的表面粗糙度，關(guān)系到磨床是否能安全可靠的工作及整機(jī)的使用壽命。因此有必要了解床身結(jié)構(gòu)本身具有的剛度特性和動態(tài)特性，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高磨床整體的動靜態(tài)性能。
2.解決方法：虛擬樣機(jī)技術(shù)是在設(shè)計階段就對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行性能測試，從而使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品最大可能的滿足設(shè)計目標(biāo)。通過運(yùn)用ADAMS軟件對剛性體和柔性體模型整體進(jìn)行動力學(xué)仿真。運(yùn)用有限元ANSYS軟件對床身進(jìn)行靜剛度分析和模態(tài)分析，通過改變床身內(nèi)部筋板布局對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。有限元(Finite Element Analysis)的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實(shí)際結(jié)構(gòu)的'物理性能可以通過對離散體進(jìn)行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來替代對實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析。
3.設(shè)計內(nèi)容：針對該磨床進(jìn)行力學(xué)分析，應(yīng)用動力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行工作狀態(tài)下運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模擬分析，并應(yīng)用有限元軟件ANSYS進(jìn)行靜剛度分析、模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。其中靜剛度分析主要是研究磨床床身在固定載荷的作用下的變形及應(yīng)力狀況，這對掌握機(jī)床的機(jī)械特性大有幫助;其次，床身結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性是影響磨床產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素之一，而研究其動態(tài)特性的方法主要是進(jìn)行模態(tài)分析，主要內(nèi)容是確定磨床床身的震動特性既固有頻率和主振型，它們是承受動載荷的重要參數(shù);最后是通過改變磨床床身內(nèi)部筋板布局，分析各布局的動靜態(tài)特性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
課題意義：
建立一個真正反映結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)特性的磨床動力學(xué)模型，僅僅是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的先決條件，而不是最終的目的。動態(tài)設(shè)計的最終目的，是利用系統(tǒng)的動力學(xué)模型以期獲得一個具有良好的靜、動態(tài)性能機(jī)床結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計方案。通過對磨床進(jìn)行力學(xué)分析，應(yīng)用動力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行工作狀態(tài)下運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模擬分析，通過虛擬試驗(yàn)和測試，在產(chǎn)品開發(fā)階段就可以幫助設(shè)計者發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并提出改進(jìn)方案。應(yīng)用有限元分析ANSYS，對床身進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，可以通過變形云圖，查看結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)以及結(jié)構(gòu)固有頻率，通過對薄弱環(huán)節(jié)的分析，提出解決方案，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
文獻(xiàn)綜述
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
目前，磨床的動特性分析主要以有限元法為主，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，普遍采用通用的工程有限元軟件進(jìn)行建模、優(yōu)化與仿真計算，所建的模型由試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。我國機(jī)床工業(yè)至今仍與國外存在著技術(shù)上的差距，不少國外機(jī)床在樣本中標(biāo)明他們的床身、立柱等基礎(chǔ)件經(jīng)過了有限元分析，因而具有優(yōu)異的動、靜剛度、熱變形等性能，但我國的機(jī)床樣本中做的很少。不過我國高校、研究所等單位已經(jīng)擁有了這方面的技術(shù)資源。
美國Catholic大學(xué)GBiabchi等進(jìn)行了機(jī)床的動態(tài)設(shè)計與控制相結(jié)合的研究，Michigan大學(xué)的T.Jiang和M.Chiredast在應(yīng)用有限元法和動態(tài)分析的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學(xué)模型來模擬機(jī)床結(jié)構(gòu)的聯(lián)接形式，建立了機(jī)床整機(jī)的動力學(xué)模型，并對機(jī)床結(jié)合面聯(lián)接件的位置與數(shù)量進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。
陜西理工學(xué)院侯紅玲等在對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析時，將ANSYS與ADAMS兩個軟件結(jié)合使用，可以精確模擬整個系統(tǒng)的運(yùn)動，取得動力學(xué)仿真結(jié)果。ADAMS軟件是著名的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析軟件，分析對象主要是剛體，但與ANSYS軟件結(jié)合使用可以考慮分析零部件的彈性，同樣ADAMS的分析結(jié)果可為ANSYS分析提供相應(yīng)的邊界條件。這些工作對于支持并加快提升企業(yè)的自主技術(shù)創(chuàng)新能力具有一定的意義。
東南大學(xué)的陳新、孫慶鴻在ANSYS軟件上建立高精度內(nèi)圓磨床M2120A整機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型和動力學(xué)分析。在建模過程中，分別采用體單元、彈簧—阻尼單元和3D梁單元、三維接觸單元模擬主要零部件、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和結(jié)合部【8-9】，該方法采用有限元法，用商品化軟件進(jìn)行建模和分析，全部采用軟件中的現(xiàn)有單元，其效率和精度高。
湯文成等【10-12】對床身結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)特性進(jìn)行分析和優(yōu)化設(shè)計，通過分析和研究得出改變床身的筋板類型和布局設(shè)計是提高床身床身結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)特性的有效手段，并且提出了以導(dǎo)軌的振動變形量作為床身結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)，建立了床身的結(jié)構(gòu)模型，以床身的結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計變量，各設(shè)計變量對床身動態(tài)性能貢獻(xiàn)加權(quán)作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)，最后得到最優(yōu)的床身設(shè)計方案，同時在機(jī)床的參數(shù)化設(shè)計等方面進(jìn)行了有益的嘗試。
通過以上的綜述可以看出，應(yīng)用ADAMS軟件對機(jī)床結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的研究基本以機(jī)床單件或部分子結(jié)構(gòu)的組合為對象，從整機(jī)的角度建立包括主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在內(nèi)的整機(jī)完整的動力學(xué)模型進(jìn)行研究相對較少，而且運(yùn)用柔性體理論對磨床整體進(jìn)行動力學(xué)仿真分析也不多見，大部分還是剛性體仿真。另外，對床身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時還是局限于改變筋板橫向或徑向數(shù)目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
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研究內(nèi)容:
針對MK2110數(shù)控內(nèi)圓磨床，應(yīng)用多體動力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行工作狀態(tài)下剛性體動力學(xué)仿真。將電主軸芯柔性化，進(jìn)行工作狀態(tài)下柔性體動力學(xué)仿真。應(yīng)用有限元軟件ANSYS對磨床床身進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。其中靜力學(xué)分析主要是研究磨床床身在最大工作載荷的作用下的變形及應(yīng)力狀況，這對掌握機(jī)床的機(jī)械特性大有幫助;另外床身結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性是影響磨床產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素之一，通過模態(tài)分析研究其動態(tài)特性，確定磨床床身的振動特性和主振型，它們是承受動載荷的重要參數(shù);最后對磨床床身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過改變床身內(nèi)部筋板布局，分析各種布局的振動特性和靜態(tài)特性，選擇最優(yōu)的方案。
研究計劃：
第一周：資料收集與文獻(xiàn)檢索
第二周：英文資料翻譯
第三周：編寫開題報告
第四周：提交開題報告
第五周：學(xué)習(xí)軟件與建立磨床三維建模
第六周：學(xué)習(xí)軟件與建立磨床三維建模
第九周：動力學(xué)分析
第十周：動力學(xué)分析
第十一周：結(jié)構(gòu)分析
第十二周：結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析
第十三周：編寫論文
第十四周：編寫論文
第十五周：編寫論文
第十六周：提交論文并完成答辯
特色與創(chuàng)新
1.利用ADAMS軟件對MK2110磨床進(jìn)行動力學(xué)仿真，絕大多數(shù)研究還是主要應(yīng)用ANSYS作分析。
2.運(yùn)用了先進(jìn)的三維建模軟件實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜模型的建立，彌補(bǔ)了有限元分析軟件ANSYS建模功能的不足。
3.將電主軸芯柔性化，對整體進(jìn)行動力學(xué)仿真。
4.針對ANSYS軟件不適合機(jī)械動力學(xué)分析,ADAMS軟件不適合有限元分析的狀況,將ANSYS和ADAMS兩種分析軟件結(jié)合起來對柔性體進(jìn)行仿真分析。
5.在有限元分析過程中綜合運(yùn)用了靜剛度分析，模態(tài)分析等常用分析方法。
6.提出新的改變筋板布局的方式，對床身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
機(jī)械手開題報告 5
一、本課題研究的背景及意義
1、背景（課題涉及到的技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀）
逆向工程也稱反求工程或反向工程，是根據(jù)已存在的產(chǎn)品或零件原型構(gòu)造產(chǎn)品或零件的工程設(shè)計模型，并在此基礎(chǔ)上對已有的產(chǎn)品進(jìn)行剖析、理解和改進(jìn)，是對已有設(shè)計的再設(shè)計。
從廣義講，逆向工程可分以下三類：
（1）實(shí)物逆向：它是在已有產(chǎn)品實(shí)物的條件下，通過測繪和分折，從而再創(chuàng)造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等多方面的逆向。實(shí)物逆向的對象可以是整機(jī)、零部件和組件。
�。�2）軟件逆向：產(chǎn)品樣本、技術(shù)文件、設(shè)計書、使用說明書、圖紙、有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范和質(zhì)量保證手冊等均稱為技術(shù)軟件。軟件逆向有三類：既有實(shí)物，又有全套技術(shù)軟件；只有實(shí)物而無技術(shù)軟件；沒有實(shí)物，僅有全套或部分技術(shù)軟件。
�。�3）影像逆向：設(shè)計者既無產(chǎn)品實(shí)物，也無技術(shù)軟件，僅有產(chǎn)品的圖片、廣告介紹或參觀后的印象等，設(shè)計者要通過這些影像資料去構(gòu)思、設(shè)計產(chǎn)品，該種逆向稱為影像逆向。
目前，國內(nèi)外有關(guān)逆向工程的研究主要集中在幾何形狀的逆向，即重建產(chǎn)品實(shí)物的CAD，稱為“實(shí)物逆向工程”。
逆向工程的數(shù)據(jù)測量技術(shù)是通過特定的測量設(shè)備和測量方法獲取產(chǎn)品表面離散點(diǎn)的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品的幾何形狀數(shù)字化。
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集方法主要分為兩大類：
（1）接觸式數(shù)據(jù)采集方法接觸式數(shù)據(jù)采集方法包括使用基于力的擊發(fā)原理的觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集和連續(xù)式掃描數(shù)據(jù)采集、磁場法、超聲波法。
�。�2）非接觸式數(shù)據(jù)采集方法非接觸式數(shù)據(jù)采集方法主要運(yùn)用光學(xué)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，主要包括：激光三角形法、激光測距法、結(jié)構(gòu)光法以及圖像分析法等。
逆向工程的數(shù)據(jù)處理技術(shù)是逆向工程的一項(xiàng)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，它決定了后續(xù)CAD模型重建過程能否方便、準(zhǔn)確地進(jìn)行。根據(jù)測量點(diǎn)的數(shù)量，測量數(shù)據(jù)可以分為一般數(shù)據(jù)點(diǎn)和海量數(shù)據(jù)點(diǎn)；根據(jù)測量數(shù)據(jù)的規(guī)整性，測量數(shù)據(jù)又可以分為散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)和規(guī)矩數(shù)據(jù)點(diǎn)；不同的測量系統(tǒng)所得到的測量數(shù)據(jù)的格式是不一致的`，且?guī)缀跛械臏y量方式和測量系統(tǒng)都不可避免地存在誤差。因此，在利用測量數(shù)據(jù)進(jìn)行CAD重建前必須對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理工作主要包括：數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化、多視點(diǎn)云的拼合、點(diǎn)云過濾、數(shù)據(jù)精簡和點(diǎn)云分塊等。
逆向模型重建技術(shù)在整個逆向工程中，產(chǎn)品的三位幾何模型CAD重建是最關(guān)鍵、最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。
目前使用的造型方法主要有：
�。�1）曲線擬合造型：用一個多項(xiàng)式的函數(shù)通過插值去逼近原始的數(shù)據(jù)，最終得到足夠光滑的曲面。
�。�2）曲面片直接擬合造型該方法直接對測量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲面片擬合，獲得曲面片經(jīng)過過渡、混合、連接形成最終的曲面模型。
（3）點(diǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化網(wǎng)絡(luò)化實(shí)體模型通常是將數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成三角面片，形成多面體實(shí)體模型。
2、意義
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)已成為產(chǎn)品設(shè)計人員進(jìn)行研究開發(fā)的重要工具，其中的三維造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及模具設(shè)計、方案評審、自動化加工制造及管理維護(hù)各個方面。在實(shí)際開發(fā)制造過程中，設(shè)計人員接收的技術(shù)資料可能是各種數(shù)據(jù)類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產(chǎn)品的實(shí)物模型。設(shè)計人員需要通過一定的途徑，將這些實(shí)物信息轉(zhuǎn)化為CAD模型，這就應(yīng)用到了逆向工程技術(shù)（ReverseEngineering）。
逆向工程技術(shù)與傳統(tǒng)的正向設(shè)計存在很大差別。而逆向工程則是從產(chǎn)品原型出發(fā)，進(jìn)而獲取產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，使得能夠進(jìn)一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先進(jìn)技術(shù)對其進(jìn)行處理。不同之處在于設(shè)計的起點(diǎn)不同，相應(yīng)的設(shè)計自由度和設(shè)計要求也不相同。一般來說，產(chǎn)品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，主要包括以下幾個內(nèi)容：
�。�1）新零件的設(shè)計，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計。
�。�2）已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計意圖。
�。�3）損壞或磨損零件的還原。
�。�4）數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗(yàn)產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等，以及進(jìn)行模型的比較。
逆向工程技術(shù)為快速設(shè)計和制造提供了很好的技術(shù)支持，它已經(jīng)成為制造業(yè)信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。
二、本課題的文獻(xiàn)綜述
1、逆向工程
1980年始?xì)W美國家許多學(xué)校及工業(yè)界開始注意逆向工程這塊領(lǐng)域。1990年初期包括臺灣在內(nèi)，各國學(xué)術(shù)界團(tuán)隊大量投入逆向工程的研究并發(fā)表成果。逆向工程的硬件最早是運(yùn)用仿制加工設(shè)備，制作出來的成品品質(zhì)粗糙。后來有接觸式掃瞄設(shè)備，運(yùn)用探針接觸工件取得產(chǎn)品外型。再來進(jìn)一步開發(fā)非接觸式設(shè)備，運(yùn)用照相或激光技術(shù)，計算光線反射回來的時間取得距離。
逆向工程軟件部分品牌包括Surfacer（Imageware）、ICEM、CopyCAD、RapidForm等。逆向軟件的演進(jìn)約略可區(qū)分為三個階段。十一年前在逆向工程上，只能運(yùn)用CATIA等CAD/CAM高階曲面系統(tǒng)。市場后來發(fā)展出兩套主流產(chǎn)品約在七、八年前技術(shù)成熟，廣為業(yè)界引用。到最近四年來，發(fā)展出不同以往的逆向工程數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算，速度快。
目前，逆向工程，逆向工程的應(yīng)用已從單純的技巧性手工操作，發(fā)展到采用先進(jìn)的計算機(jī)及測量設(shè)備，進(jìn)行設(shè)計、分析、制造等活動，如獲取修模后的模具形狀、分析實(shí)物模型、基于現(xiàn)有產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計、快速仿形制造等。軟件的逆向工程是分析程序，力圖在比源代碼更高抽象層次上建立程序的表示過程，逆向工程是設(shè)計的恢復(fù)過程。逆向工程工具可以從已存在的程序中抽取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計信息。
2、三維造型：
三維造型：CAD的三維造型有三種層次的建立方法，即線框、曲面和實(shí)體，也就是分別對應(yīng)于用一維的線，二維的面和三維的體來構(gòu)造形體。通過計算機(jī)輔助設(shè)計建立的立體的、有光的、有色的生動畫面，虛擬逼真地表達(dá)大腦中的產(chǎn)品設(shè)計效果，比傳統(tǒng)的二維設(shè)計更符合人的思維習(xí)慣與視覺習(xí)慣。三維造型技術(shù)從最初的三維CAD已發(fā)展到目前專用的基于特征造型的三維軟件，常用軟件有UG、SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E、3DSmax等。
3、快速成型：
快速成型（RP）技術(shù)是九十年代發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的一項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)，對促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力有積極的推動作用。自該技術(shù)問世以來，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并由此產(chǎn)生一個新興的技術(shù)領(lǐng)域。
RP技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。不同種類的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點(diǎn)也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層制造，逐層疊加"，類似于數(shù)學(xué)上的積分過程。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺"立體打印機(jī)"。
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三、課題研究的方法及內(nèi)容
本課題是逆向工程在鼠標(biāo)設(shè)計與制造中的應(yīng)用，本設(shè)計選用UG軟件根據(jù)鼠標(biāo)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行鼠標(biāo)的模型重建并用FDM對其進(jìn)行快速成型加工的過程，在根據(jù)點(diǎn)云逆向設(shè)計中，結(jié)合設(shè)計需要進(jìn)行了必要的正向設(shè)計修正，以得到理想的設(shè)計結(jié)果。
設(shè)計內(nèi)容貫徹數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)項(xiàng)預(yù)處理、文件讀取、邊界提取、曲面重構(gòu)、實(shí)體生成、STL模型重構(gòu)、快速成型機(jī)的操作和注意事項(xiàng)，并對建模過程及STL文件處理做了系統(tǒng)的論述。選用UGNx4.0軟件的UnigraphicsCAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個基于過程的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造。由INSIGHT軟件進(jìn)行的數(shù)據(jù)切片處理可直接傳送快速成型機(jī)，無需進(jìn)行其他處理。
四、研究方案的具體設(shè)計
1、實(shí)體三維數(shù)據(jù)的獲得——掃描；
2、點(diǎn)云處理；
3、曲面重構(gòu)；
4、實(shí)體建模：
（1）模型分析
�。�2）曲面造型
�。�3）實(shí)體外形修改
�。�4）各部件建模
�。�5）部件的裝配與干涉檢驗(yàn)
5、基于INSIGHT快速成型切片的數(shù)據(jù)處理；
6、快速成型加工操作。
五、畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度計劃
1—2周調(diào)研、查閱文獻(xiàn)，完成開題報告
3—7周進(jìn)行鼠標(biāo)模型點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集和模型的初步構(gòu)建
8周中期檢查與整改
9—13周在初步構(gòu)建的鼠標(biāo)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改并完成快速成型加工，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文
14—15周打印、裝訂、評閱、答辯資格審查
16周畢業(yè)答辯
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