五自由度并联机床虚拟样机建模与仿真

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1、万方数据208年1月农业机械学报第39卷第1期五自由度并联机床虚拟样机建模与仿真*陈修龙邓昱赵永生【摘要J为了验证五自由度完全并联机床的设计方案和理论模型，将虚拟样机技术应用于该并联机床的设计开发过程。利用三维机械CAD软件SolidWorks建立该并联机床的虚拟样机模型。应用OLE接口技术实现了该并联机床的数控加工仿真、刀具轨迹显示验证和仿真过程中自动换刀与毛坯的自动设计，采用多体动力学仿真软件ADAMS实现了该并联机床的动力学分析和仿真。计算机仿真结果证实了理论模型的正确性，验证了设计的合理

2、性和可靠性。关键词：并联机床虚拟样机仿真动力学分析中图分类号：THl22文献标识码：AModelingandSimulationonVirtualPrototypeofNovelFive．axisParallelMachineToolChenXiulon91DengYulZhaoYongshen92(1．ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao，266510，China2．YanshanUniversity，Qinhuangdao，0660

3、04，China)AbstractInordertoverifythedesignschemeandtheoreticalmodeloftheparallelmachinetool(PMT)，reducetheperiodofthePMTdevelopment，andenhancetheratioofitsSuccessfuldesign，thevirtualprototypetechnologywasappliedtothecourseofthePMTdesignanddevelopment．

4、ThevirtualprototypeofthisPMTwasestablishedviathemechanicaldesignsoftwareS01idWorks．NCmachining，visualverificationoftoolpathandchangingcutterandroughautomaticallyinsimulation—systemwererealizedbyapplyingOLEtechnology。andthedynamicanalysisandsimulation

5、wereachievedbythemulti～bodysystemsimulationsoftwareMSC．ADAMS．Thecomputersimulationresultsshowthatthetheoreticalmodeliscorrectandthedesignstructureiscredible．KeywordsParallelmachinetool，Virtualprototype，Simulation，Dynamicanalysis引言并联机床的刀具在笛卡尔坐标系中的运动是可

6、控关节伺服运动的非线性映射，这种关系导致并联机床运动非常复杂[1--3]，只凭计算数据很难直观、准确地判断刀具的位置和姿态。利用虚拟样机来代替物理样机对产品进行创新设计、测试与评估，可大大缩短产品的开发周期，降低研制成本，并能及时改进产品的设计质量。因此开展并联机床虚拟样机的研究十分必要。在五自由度并联机床的设计方案基础上，在三维机械CAD软件SolidWorks平台下应用OLE接口技术实现该并联机床虚拟样机的数控加工仿真。1并联机床机构5一UPS／PRPU并联机床机构是三移动、两转动五轴并联机

7、构，由动平台、定平台以及连接动平台和定平台的分支等组成。动平台通过5个结构完全收稿日期：2006—10—08*河北省自然科学基金资助项目(项目编号：503287)和河北省博士基金资助项目(项目编号：2001216)陈修龙山东科技大学机械电子工程学院副教授博士，266510青岛市邓昱山东科技大学图书馆讲师赵永生燕山大学机械工程学院教授博士生导师，066004河北省秦皇岛市万方数据农业机械学报相同的驱动分支UPS(虎克铰一移动副一球副)以及1个约束分支PRPu(移动副一转动副一移动副一虎克铰)与定平

8、台相连接。约束分支限制了动平台绕其自身法线的转动。通过改变5个驱动杆的杆长，动平台可在一定范围内实现不同的位置和姿态，使安装在动平台上的刀具完成3轴至5轴的切削加工。机床的机构简图如图1所示。图1并联机床机构简图Fig．1MechanismdiagramofPMT2并联机床虚拟样机实体建模并联机床实体模型的建立是仿真和分析的前提，完成总体设计、概念设计和尺度综合后，在三维机械CAD软件平台下按照机床的实际尺寸，进行样机实体建模。整个建模过程采用自下而上和并行工程的建模策略，分2个层面完成。第1层