基于技术视角的新型抛光机研究

罗登开

[摘    要]抛光机一种主要用于通过各种机械抛光研磨装置进行抛光的一种设备，而就目前国内现有的新型抛光机而言，在其实际使用中不难发现，其本身结构只能简单用于机械抛光，而不能在旋转和伸缩以及横向移动时被好好的利用，这种很大程度上导致了，其在使用的过程中只能依赖于固定型号合页，才能进行抛光工作，在日常生活与工作需要中不能被广泛应用。所以，在技术视角下，进行新型抛光机研究就显得尤其重要。文章研究了虚拟样机技术下新型抛光机——下摆式抛光机的技术设计等，以期提供参考。

[关键词]技术视角;新型;抛光机

[中图分类号]TG580.2 [文献标志码]A [文章编号]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 下摆式抛光机的虚拟设计

当下技术型制造企业之间的市场竞争越发激烈，而我国相关企业为提高国际竞争力，也在不断转变自己的思想，从质量、成本以及售后等多方面着手，力求让生产出来的产品能够适应当下瞬息万变的市场。当下，主流的工艺形式是为了减少产品成本而改进的，主要偏向于产品的多样化以及批量的扩大化，也为了进一步缩短生产的生命周期，制造企业不得不对先进技术进行研究，这其中多数与计算机、智能化技术挂钩。目前，资金投入大、建设周期长等问题依然存在，这些都是系统制造存在的比较大的问题。这些系统从开始建设到实际的运行，都需要对经济效益和风险费用进行评估，但是这类型的评估工作难以进行，因此，在无法投入人力物力进行产品开发前，就必须要进行合理的风险评估，才能把握各个关键环节，并预算其基本情况，以此实现系统的设计于产品之间的协调关系，以此实现企业的整体化以及全局最优收益。

1.1 虚拟制造技术的内涵

虚拟制造技术最初是20世纪80年代后期提出的，目前还缺乏比较全面的基本系统理论的研究，因此，虚拟制造技术的主要内涵如今依然没有很明确的定义。专家学者也曾考虑从多个角度对该技术进行探索，最常见的就是技术的角度，并且在探索后也給除了其相应的技术定义。而从目前的情况来看，已有的技术模型将虚拟制造技术的本质定义为系统仿真技术，是系统综合集成，其技术核心内容是现代虚拟制造仿真技术、建模制造技术、网络仿真技术和生产管理仿真技术等。现代虚拟制造现实仿真技术模型是一种利用计算机虚拟技术为人建立一种逼真的虚拟环境：建模制造技术是一种现代化的虚拟制造技术，其中包含各种模型，当然，要确保产品设计和工艺的有效以及安全，就必须要通过相关技术的支持，才能让这些内容得到有效的保障，确保技术的合理性，保证产品模型的有效性，延长产品的生命周期。而网络仿真技术的广泛使用，更是建立了企业的技术人员之间的相互协调的技术基础，让各种虚拟制造技术的应用变成了可能。在企业的内部，要实现生产管理和虚拟业务的有效结合，网络技术的支持是关键，如果缺乏网络技术的强有力支持，基本所有的想法都成为空谈。总而言之，虚拟制造技术实际上就是一种将虚拟环境和显示环境相结合的综合性技术，在这种技术背景下，计算机利用网络，实现虚拟群组技术协同工作，并且利用预设模型，实现产品的分析以及评估，对产品的内在性能也能有更好的分析，以这部分数据去解决各种技术问题。这种技术，是实现工业产品制造的本质性的设计的过程，不仅有产品的结构，也有工艺流程设计、加工工艺设计以及性能设计等多方面的内容，并以虚拟的制造技术实现质量的控制以及质量的进一步管理。

1.2 虚拟样机技术

虚拟样机技术涉及包括计算机、多维实体系统以及软件设计工程等学科，主要是通过计算机进行模型构建，然后分析多个系统的机械性能，这主要是为了后续的样机的设计以及往后的机械制造的过程中，能够提供一定的参数，供设备的制作。在某些传统的行业当中，包括产品制作过程，产品概念的设计等方面的设计方案的进一步论证，都需要先进性处理，然后才能对产品进行合理化修改。整个样机的论证工作完成以后，会再次进行产品样机的验证。通过试验可以找到设计中的缺陷，然后就可以根据缺陷进行修正，最后再次制造出新的样机，然后再进行再次验证，重复上述步骤，直至制造出来的产品符合产品设计师的要求，并且能够达到预设的性能效果。但是如此操作有一个比较大的缺点，就是操作周期较长，如果遇上产品的结构过于复杂，样机的操作和设计的时间都是固定的，这是没有办法缩短的，所以成本提升成了必然。

实际上，样机技术的应用一直贯穿样机的设计过程中，包括样机的设计分析，虚拟实时环境的各个部分，了解样机的运动状况，并进一步完成仿真实验，对其响应情况进行分析与处理。更为重要的是，样机技术可以在某一台计算机上，对某一些已知的缺陷进行修改，再模拟不同的设计方案运行，最终对方案的设计不断的进行改进。

2 下摆式抛光机总体方案设计

2.1 下摆式抛光机工作原理

下摆式抛光机采用准球心式原理工作，其中的主轴系统包括主轴电机围绕摆动轴往返做着重复的摆动动作，其次主轴也在高速的旋转。而抛光下模会随着主轴进行摆动，告诉旋转抛光上模在气缸与弹簧的共同作用之下，会将加工件放在抛光下模之上。在工作的过程中，抛光液、各光学原件以及抛光模之间会形成相对运动，这种运动在机械化学的作用之下，会带来光学原件的精磨效果，达到表面抛光的作用。而主轴的电机通过皮带的传动作用，将运动传递给主轴，并带动主轴的高速旋转。摆轴电机在蜗轮蜗杆减速器的协助下，实现减速并且将低速转动传递给和摆架相连的偏心块，最终带动摆架做往复摆动的动作。

2.2 下摆式抛光机虚拟仿真方案

2.2.1 研究工作的理论假设

（1）抛光生产过程中，使用不同的化学去除剂会对抛光质量产生最直接的影响，对其进行深入研究，可以暂时不考虑抛光也的机械化学性能以及各种腐蚀性的影响。

（2）用高刚性的工作抛化剂光盘和机械弹性工件抛光剂的垫式结构设计，可以降低可能出现的弹性工作变形所产生的“塌边”现象，这也能提高工件表面的抛光平面处理精度，所以在这个过程中，假设机械弹性去除剂的作用不受工件温度升高的影响。

（3）工作表面的抛光压力是不均匀的，所以是边缘的受力会比中心部分的受力要更小，所以在抛光的过程中，工件不会出现“露边”现象，所以在模型中没假设受力是均匀的，再进行后续的设计。

2.2.2 抛光机研究的软件支撑平台

matlab软件是抛光机的主要软件支撑平台，是美国MathWorkss公司自主设计开发的集媒体文字化和图像处理、图形计算、符号计算等基本功能于一身的软件编程设计语言。matlab软件编程设计语言是当今已经得到国际广泛认可的计算系统界最具有的国际性和影响力、最具有技术创新性和活力的仿真应用技术编程语言软件之一。现在，matlab已经逐步成为应用于不同领域的佼佼者。

matlab系统编程应用系统由两个大部分组成，即系统具有编程内核及辅助功能编写操作工具箱，两者的相互辅助，调用功能协作，直接构成了整个抛光机技术系统的强大功能编写工作功能。其特点包括丰富的矩阵变换运算库函数，语言的简洁，高效率的编程语言工作，还可以提供c语言以及各种矩阵和运算符。同时仅利用其矩阵变换运算语句中的矩阵符号和库函数可使其编写程序相当简短，两三行一个编程语句就能编写出几十行甚至几百行C或FORTRAN的程序功能。其次是语句结构化，并且图形功能极其强大。再者就是工具箱很广阔，主要以代表着功能性的工具箱，例如图示建模仿真功能箱，以及代表着学科性的工具箱，例如控制工具箱等为主。最后便是易于扩充的特点，这也就是说操作的源文件可以被更改。

2.3 下摆式抛光机机构运动仿真

（1）机构创建零件模型机构是在一个零件的三维实体模型化的基础上，通過创建装配零件模块程序完成的连接形成机构。在完成连接前首先需要确定零件运动的组成构件以及各构件之间的每个运动副，通过程序选择组成构件和每个运动副连接组成一个机构，由各组成机构连接组成一个整机。在设备完成零件连接的整个过程中，零部件首先采用创建装配模块选项程序中的装配元件块并放置装配对话框以及连接程序中的零件滑动杆、球等进行连接。由组合零件连接装配机构得到的零件装配体，其内部连接零件之间没有相对运动;由组合连接零件得到的组合机构，其内部构件之间仍然可以直接产生一定的相对运动。这也就是相对运动零件仿真与传统虚拟零件装配的不同之处。

（2）要素添加条件。模型驱动要素添加是为了定义一个机构进行运动所需要必须的各种基本条件，如机构运动的点和动力源初始点的位置和运动状态等。因此，创建一个机构以后必须通过添加模型驱动器要素才能直接进行整个机构内的运动模型仿真。

（3）模型属性是系统定义了需要进行分析的类型属性。在pro/en-gineer中的pimechanicamotion分析模块中可以包括动力装配类型分析、速度类型分析、静态类型分析以及运动动态分析等多种速度分析模式类型。通过系统的各种速度动态类型分析，可以迅速性地得到相关信息以帮助完善系统设计。

（4）信息获取方法分析运动结果也就是将需要分析的运动结果通过运动可视化的各种方法进行表现显示出来。其主要方法包括通过运动图像回放、分析仪和干涉运动检验等并建立运动零部件的各种运动物理行为。例如，轨迹运动曲线和内部运动包络线等并测量运动速度、加速度和位移等运动参数，将其变化趋势通过运动图表的各种形式直观地显示出来。

3 结束语

实验抛光机的操作过程中，会受到很多的因素的影响，如果只是依靠实验抛光的方式去进行测试，再对后续方案进行调整，这其中需要大量的人力物力。但虚拟样机技术，可以实现抛光机的虚拟抛光的过程，并且给予一定的辅助研究，让企业有更好的参考，帮助企业对这些内容进行深入研究。

参考文献

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