可重构夹具系统构建与创新设计

论文摘要

为了应对快速变化和高度不确定性的市场环境带来的挑战,人们提出可重构制造系统这一概念。夹具系统是制造系统中非常重要的子系统,但是目前对可重构夹具的发展关注较少,夹具系统可重构性不足已成为制约制造系统重构性的关键因素。因此本论文进行了以下研究:(1)综述了国内外可重构夹具的发展和研究现状,从系统论的角度完善了可重构夹具系统的母系统和子系统,总结了目前实现可重构的主要方法。(2)提出用多功能元件在系统运行期间实现夹具重构,在线加工及在线装配扩大元件功能的新思路,并针对缸类元件、杆类元件和盘类元件构建了多功能元件库。(3)结合多功能元件和可重构夹紧机构,设计了众多针对不同形状及尺寸普适性零件族的可重构夹具方案,分析了夹具工作原理及力学特性,采用Matlab生成典型机构的力学曲线图并进行分析比较。(4)通过TRIZ、组合演绎等创新技法,以实例的形式清晰展现了基于多功能元件的可重构夹具设计思考流程,形成了系统化的夹具设计方法论,对当前基于直觉的零散的可重构夹具设计具有指导意义。最后,对可重构夹具的进一步研究内容及方向进行了分析和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 可重构制造系统
• 1.1.1 可重构制造系统的产生背景及发展
• 1.1.2 可重构制造系统的定义及特性
• 1.1.3 可重构制造系统（RMS）与现有制造系统的比较
• 1.2 可重构夹具的发展和研究现状
• 1.3 本课题研究的意义及内容
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 课题研究的内容
• 第二章 可重构夹具
• 2.1 现有夹具系统
• 2.1.1 柔性夹具系统
• 2.1.2 组合夹具系统
• 2.2 可重构夹具
• 2.2.1 可重构夹具的定义及分类
• 2.2.2 可重构夹具的特点
• 2.2.3 可重构夹具与现有夹具的比较
• 第三章 可重构夹具系统及多功能元件
• 3.1 可重构夹具系统构建
• 3.1.1 可重构夹具母系统
• 3.1.2 可重构夹具子系统
• 3.2 多功能元件
• 3.2.1 实现重构的主要方式
• 3.2.2 多功能元件概念及特点
• 3.3 多功能元件库
• 3.3.1 缸类多功能元件
• 3.3.2 杆类多功能元件
• 3.3.3 盘类多功能元件
• 第四章 基于杆类多功能元件的可重构夹紧机构
• 4.1 杆件一级增力的可重构夹紧机构
• 4.1.1 一级杠杆机构
• 4.1.2 一级铰杆机构
• 4.2 杆件二级增力的可重构夹紧机构
• 4.2.1 杠杆-杠杆二级增力夹紧机构
• 4.2.2 铰杆-铰杆二级增力夹紧机构
• 4.2.3 铰杆-杠杆二级增力夹紧机构
• 4.2.4 杠杆-铰杆二级增力夹紧机构
• 4.3 杆件多级增力的可重构夹紧机构
• 第五章 基于缸类多功能元件的可重构夹具
• 5.1 伸出杆活塞缸驱动的可重构夹具
• 5.2 内置杆活塞缸驱动的可重构夹具
• 5.2.1 内置杆活塞缸驱动的一级增力可重构夹具
• 5.2.2 内置杆活塞缸驱动的二级增力可重构夹具
• 5.3 楔形活塞缸驱动的可重构夹具
• 5.4 齿条齿轮缸驱动的可重构夹具
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢