基于技術(shù)視角的新型拋光機研究

羅登開

[摘? ? 要]拋光機一種主要用于通過各種機械拋光研磨裝置進行拋光的一種設(shè)備，而就目前國內(nèi)現(xiàn)有的新型拋光機而言，在其實際使用中不難發(fā)現(xiàn)，其本身結(jié)構(gòu)只能簡單用于機械拋光，而不能在旋轉(zhuǎn)和伸縮以及橫向移動時被好好的利用，這種很大程度上導致了，其在使用的過程中只能依賴于固定型號合頁，才能進行拋光工作，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，進行新型拋光機研究就顯得尤其重要。文章研究了虛擬樣機技術(shù)下新型拋光機——下擺式拋光機的技術(shù)設(shè)計等，以期提供參考。

[關(guān)鍵詞]技術(shù)視角;新型;拋光機

[中圖分類號]TG580.2 [文獻標志碼]A [文章編號]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 下擺式拋光機的虛擬設(shè)計

當下技術(shù)型制造企業(yè)之間的市場競爭越發(fā)激烈，而我國相關(guān)企業(yè)為提高國際競爭力，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)當下瞬息萬變的市場。當下，主流的工藝形式是為了減少產(chǎn)品成本而改進的，主要偏向于產(chǎn)品的多樣化以及批量的擴大化，也為了進一步縮短生產(chǎn)的生命周期，制造企業(yè)不得不對先進技術(shù)進行研究，這其中多數(shù)與計算機、智能化技術(shù)掛鉤。目前，資金投入大、建設(shè)周期長等問題依然存在，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)到實際的運行，都需要對經(jīng)濟效益和風險費用進行評估，但是這類型的評估工作難以進行，因此，在無法投入人力物力進行產(chǎn)品開發(fā)前，就必須要進行合理的風險評估，才能把握各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并預算其基本情況，以此實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計于產(chǎn)品之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，以此實現(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。專家學者也曾考慮從多個角度對該技術(shù)進行探索，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?，F(xiàn)代虛擬制造現(xiàn)實仿真技術(shù)模型是一種利用計算機虛擬技術(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，當然，要確保產(chǎn)品設(shè)計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)的強有力支持，基本所有的想法都成為空談?？偠灾?，虛擬制造技術(shù)實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，計算機利用網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)虛擬群組技術(shù)協(xié)同工作，并且利用預設(shè)模型，實現(xiàn)產(chǎn)品的分析以及評估，對產(chǎn)品的內(nèi)在性能也能有更好的分析，以這部分數(shù)據(jù)去解決各種技術(shù)問題。這種技術(shù)，是實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品制造的本質(zhì)性的設(shè)計的過程，不僅有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，也有工藝流程設(shè)計、加工工藝設(shè)計以及性能設(shè)計等多方面的內(nèi)容，并以虛擬的制造技術(shù)實現(xiàn)質(zhì)量的控制以及質(zhì)量的進一步管理。

1.2 虛擬樣機技術(shù)

虛擬樣機技術(shù)涉及包括計算機、多維實體系統(tǒng)以及軟件設(shè)計工程等學科，主要是通過計算機進行模型構(gòu)建，然后分析多個系統(tǒng)的機械性能，這主要是為了后續(xù)的樣機的設(shè)計以及往后的機械制造的過程中，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)當中，包括產(chǎn)品制作過程，產(chǎn)品概念的設(shè)計等方面的設(shè)計方案的進一步論證，都需要先進性處理，然后才能對產(chǎn)品進行合理化修改。整個樣機的論證工作完成以后，會再次進行產(chǎn)品樣機的驗證。通過試驗可以找到設(shè)計中的缺陷，然后就可以根據(jù)缺陷進行修正，最后再次制造出新的樣機，然后再進行再次驗證，重復上述步驟，直至制造出來的產(chǎn)品符合產(chǎn)品設(shè)計師的要求，并且能夠達到預設(shè)的性能效果。但是如此操作有一個比較大的缺點，就是操作周期較長，如果遇上產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)過于復雜，樣機的操作和設(shè)計的時間都是固定的，這是沒有辦法縮短的，所以成本提升成了必然。

實際上，樣機技術(shù)的應(yīng)用一直貫穿樣機的設(shè)計過程中，包括樣機的設(shè)計分析，虛擬實時環(huán)境的各個部分，了解樣機的運動狀況，并進一步完成仿真實驗，對其響應(yīng)情況進行分析與處理。更為重要的是，樣機技術(shù)可以在某一臺計算機上，對某一些已知的缺陷進行修改，再模擬不同的設(shè)計方案運行，最終對方案的設(shè)計不斷的進行改進。

2 下擺式拋光機總體方案設(shè)計

2.1 下擺式拋光機工作原理

下擺式拋光機采用準球心式原理工作，其中的主軸系統(tǒng)包括主軸電機圍繞擺動軸往返做著重復的擺動動作，其次主軸也在高速的旋轉(zhuǎn)。而拋光下模會隨著主軸進行擺動，告訴旋轉(zhuǎn)拋光上模在氣缸與彈簧的共同作用之下，會將加工件放在拋光下模之上。在工作的過程中，拋光液、各光學原件以及拋光模之間會形成相對運動，這種運動在機械化學的作用之下，會帶來光學原件的精磨效果，達到表面拋光的作用。而主軸的電機通過皮帶的傳動作用，將運動傳遞給主軸，并帶動主軸的高速旋轉(zhuǎn)。擺軸電機在蝸輪蝸桿減速器的協(xié)助下，實現(xiàn)減速并且將低速轉(zhuǎn)動傳遞給和擺架相連的偏心塊，最終帶動擺架做往復擺動的動作。

2.2 下擺式拋光機虛擬仿真方案

2.2.1 研究工作的理論假設(shè)

（1）拋光生產(chǎn)過程中，使用不同的化學去除劑會對拋光質(zhì)量產(chǎn)生最直接的影響，對其進行深入研究，可以暫時不考慮拋光也的機械化學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械彈性工件拋光劑的墊式結(jié)構(gòu)設(shè)計，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，所以在這個過程中，假設(shè)機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比中心部分的受力要更小，所以在拋光的過程中，工件不會出現(xiàn)“露邊”現(xiàn)象，所以在模型中沒假設(shè)受力是均勻的，再進行后續(xù)的設(shè)計。

2.2.2 拋光機研究的軟件支撐平臺

matlab軟件是拋光機的主要軟件支撐平臺，是美國MathWorkss公司自主設(shè)計開發(fā)的集媒體文字化和圖像處理、圖形計算、符號計算等基本功能于一身的軟件編程設(shè)計語言。matlab軟件編程設(shè)計語言是當今已經(jīng)得到國際廣泛認可的計算系統(tǒng)界最具有的國際性和影響力、最具有技術(shù)創(chuàng)新性和活力的仿真應(yīng)用技術(shù)編程語言軟件之一?，F(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)成了整個拋光機技術(shù)系統(tǒng)的強大功能編寫工作功能。其特點包括豐富的矩陣變換運算庫函數(shù)，語言的簡潔，高效率的編程語言工作，還可以提供c語言以及各種矩陣和運算符。同時僅利用其矩陣變換運算語句中的矩陣符號和庫函數(shù)可使其編寫程序相當簡短，兩三行一個編程語句就能編寫出幾十行甚至幾百行C或FORTRAN的程序功能。其次是語句結(jié)構(gòu)化，并且圖形功能極其強大。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，以及代表著學科性的工具箱，例如控制工具箱等為主。最后便是易于擴充的特點，這也就是說操作的源文件可以被更改。

2.3 下擺式拋光機機構(gòu)運動仿真

（1）機構(gòu)創(chuàng)建零件模型機構(gòu)是在一個零件的三維實體模型化的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)建裝配零件模塊程序完成的連接形成機構(gòu)。在完成連接前首先需要確定零件運動的組成構(gòu)件以及各構(gòu)件之間的每個運動副，通過程序選擇組成構(gòu)件和每個運動副連接組成一個機構(gòu)，由各組成機構(gòu)連接組成一個整機。在設(shè)備完成零件連接的整個過程中，零部件首先采用創(chuàng)建裝配模塊選項程序中的裝配元件塊并放置裝配對話框以及連接程序中的零件滑動桿、球等進行連接。由組合零件連接裝配機構(gòu)得到的零件裝配體，其內(nèi)部連接零件之間沒有相對運動;由組合連接零件得到的組合機構(gòu)，其內(nèi)部構(gòu)件之間仍然可以直接產(chǎn)生一定的相對運動。這也就是相對運動零件仿真與傳統(tǒng)虛擬零件裝配的不同之處。

（2）要素添加條件。模型驅(qū)動要素添加是為了定義一個機構(gòu)進行運動所需要必須的各種基本條件，如機構(gòu)運動的點和動力源初始點的位置和運動狀態(tài)等。因此，創(chuàng)建一個機構(gòu)以后必須通過添加模型驅(qū)動器要素才能直接進行整個機構(gòu)內(nèi)的運動模型仿真。

（3）模型屬性是系統(tǒng)定義了需要進行分析的類型屬性。在pro/en-gineer中的pimechanicamotion分析模塊中可以包括動力裝配類型分析、速度類型分析、靜態(tài)類型分析以及運動動態(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。

（4）信息獲取方法分析運動結(jié)果也就是將需要分析的運動結(jié)果通過運動可視化的各種方法進行表現(xiàn)顯示出來。其主要方法包括通過運動圖像回放、分析儀和干涉運動檢驗等并建立運動零部件的各種運動物理行為。例如，軌跡運動曲線和內(nèi)部運動包絡(luò)線等并測量運動速度、加速度和位移等運動參數(shù)，將其變化趨勢通過運動圖表的各種形式直觀地顯示出來。

3 結(jié)束語

實驗拋光機的操作過程中，會受到很多的因素的影響，如果只是依靠實驗拋光的方式去進行測試，再對后續(xù)方案進行調(diào)整，這其中需要大量的人力物力。但虛擬樣機技術(shù)，可以實現(xiàn)拋光機的虛擬拋光的過程，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)對這些內(nèi)容進行深入研究。

參考文獻

[1] 劉福權(quán).新型陶瓷拋光機的機械設(shè)計與研究[J].大科技，2019（23）：188.

[2] 孫淑云，孫士棟.新型爬壁式墻體拋光機器人模型的設(shè)計與研究[J].機電技術(shù)，2008（1）：9-10，19.

[3] 唐寧，莊迪，商宗超，等.HPG3230型拋丸機拋丸質(zhì)量研究[J].焊接技術(shù)，2018（9）：82-83.

[4] 王丹，秦飛，劉衛(wèi)麗，等.新型硅基拋光磨料的研究進展[J].應(yīng)用化工，2017（8）：1608-1612.

[5] 周亮，李金良，楊洋.串并聯(lián)拋光機構(gòu)拋光盤位姿與拋光力控制的研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2018（8）：72-75.