并混联装备设计

概述:

并联制造装备是并联机器人技术和数字控制技术相结合的产物,采用了完全不同于传统数控机床的结构,因此既具有机器人的灵活,又具有机床的刚性和精度。相对于传统的制造装备,并联制造装备也存在作业空间小、奇异位形多等缺点,结合并联机构和串联机构优点开发的并混联装备独具特色。面向重点行业以及大、重型制造装备需求,构建了一套较完整的具有特色的并混联制造装备设计理论。相关技术如并混联装备工作空间的描述与分析、奇异位形的分析、整机动态特性分析、高摆角能力实现技术,驱动冗余技术,标定技术以及高精度控制等方面均达到了国际先进水平,培养出一批博士和硕士,发表了数百篇学术论文,获得多项国家发明专利和多项省部级以上的奖励。
      1997与天津大学合作研制成功国内第一台大型镗铣类并联机床,并通过国家鉴定。在随后几年的研究中,清华大学在这方面的研究得到了国家 863 、国家 973 、自然科学基金、国家 95 攻关、中国科学院天文台、教育部 211 工程和建设世界一流大学工程( 985 )的大力支持,同时也得到了北京市、云南省、黑龙江省、江西省等地方政府的支持,先后与昆明机床股份有限公司、江东机床厂、大连机床厂、齐齐哈尔二机床 ( 集团 ) 有限责任公司等单位合作开发出构型各异的并联机床,部分已走向实际应用,为国民经济的建设作出了应有的贡献。


研究内容:

并混联装备的运动学分析

并混联装备的动力学分析

并混联装备作业运动仿真与性能分析

并混联装备及部件的优化设计

并混联装备及部件的静态、动态及热态性能分析与优化

并混联装备的设计与仿真

并混联装备的驱动冗余技术

并混联装备的控制技术


研究项目:

国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 项目。课题名称:新型大型龙门式五轴联动混联机床关键技术及研制。

国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 项目,课题名称:并联机床数字化快速开发平台的研究与开发。

国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 项目,课题名称:新一代并联加工平台关键技术研究及原型开发。 国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 项目,课题名称:虚拟轴机床商品化样机关键技术研究。

国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 项目,课题名称:基于外副驱动的并联加工装备研究及实现。 国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 项目,课题名称:基于并联构型的快速可重构加工装备研究及实现。

国家自然科学基金资助项目,课题名称:并联机床动态特性及其对加工性能影响规律的研究。

国家自然科学基金资助项目,课题名称:冗余并联机器的机理、控制及实验研究。

国家科技攻关计划项目,课题名称:高速四轴联动混联机床关键技术研究和应用示范。

国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项,课题名称:乘用车车身环保柔性涂装生产线。

国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项,课题名称:CCK61630×120×150高精度数控转子车床。

国家自然科学基金项目,课题名称:重型并联加工装备力学特性与控制策略研究。

教育部全国优秀博士学位论文作者资助项目,课题名称:冗余驱动并联加工装备设计理论及控制方法研究。

国家自然科学基金项目,课题名称:基于冗余传感信息的驱动冗余并联机器的高精度标定、补偿和控制技术的研究。

国家重点基础研究项目(973),课题名称:数学机械化方法及其在数字化设计制造中的应用-基于数学机械化方法的高档数控系统。

国家自然科学基金项目,课题名称:冗余混联机器的动力学参数辨识及控制研究。

国家重点基础研究项目(973),课题名称:数学机械化方法及其在信息技术中的应用-基于网络的数学机械化软件开发

国家重点基础研究项目(973),课题名称:数学机械化与自动推理平台-机构学及数控技术中的数学机械化方法

国家自然科学基金项目,课题名称:虚拟轴机床工作空间分析与综合。

国家自然科学基金项目,课题名称: 虚拟轴机床误差建模分析与精度保证基础研究。

国家自然科学基金项目,课题名称:并联装备产品数字化设计系统关键技术研究。

北京市科委项目,课题名称:新构型虚拟轴机床关键技术研究。

清华大学985先进制造学科群学科建设重大项目,课题名称:并联构型制造装备研究。

高等学校博士学科点专项科研基金项目,课题名称:新型外副驱动并联加工平台设计基础理论研究。

云南省省院省校科技合作项目,课题名称:虚拟轴机床商品化样机开发、设计与试制。

齐齐哈尔第二机床厂合作项目,课题名称:大型虚拟轴机床研制。

大连机床集团合作项目,课题名称:DCB510串并联机床控制软件开发。

国家“九五”重点科技攻关项目,课题名称:六轴桁架结构数控机床自动编程软件与数控软件的研究与开发。


研究成果:

获奖

2008年,“新型并混联机构与装备应用研究”,获得中国机械工业科学技术进步(发明类)一等奖。

论文

SCI论文:50余篇; EI:20余篇

并联机床数控系统

六自由度并联机床 VAMT1Y

大型龙门式五轴联动混联机床 XNZD2415

高速四轴联动机床 XNZD755

新型重型龙门式五轴联动混联机床XNZD2430

驱动冗余并联机床

基于虚拟中心并联机构的卧式五轴联动混联加工中心

可实现一次装卡五面加工的五轴联动混联加工中心: RASPET150