[00807974]基于多坐标并联机构主模块的快速可重构制造装备关键技术与产品开发

项目研究的背景及用途：并联机床是90年代问世的新型数控加工装备，也是工业发达国家竟相开发高科技机电一体化产品。开发这种独具特色的新型装备对提高该市数控机床产业的技术水平和市场竞争能力具有重要的意义。国内外开发的并联机床大多采用纯并联构型的整机，如Hexapod，HexagLlide等。这类构型的一般不具备可重构能力，且实现姿态能力有限，故不能满足21世纪灵活多变的市场需求。2000年10月年以来，天津市科委、经委又将该研究方向列入天津市“十五”重大攻关研究课题，并由天津大学和天津第一机床总厂组建了高新技术企业-天津市并联精密机械责任有限公司，该企业以并联构型装备为主要产品。研究混联式多坐标并联机构主模块的单元技术，以及用这种模块快速构建可重组制造系统的集成技术，开发出一台高速、高精度五坐标混联式并联机构主模块产品化样机，并作为示范工程。样机的几何精度和定位精度不低于传统数控机床的相应水平。技术原理及流程：针对不同应用场合，采用了基于混联构型并联机构主模块的快速可重构制造装备的总体布局方案，进行了工业造型设计及使用方便性评价，通过附加少量标准辅助模块后，即可快速组成立、卧单机或生产线。将外移动副驱动的并联机构封装在机架内构成一种即插即用的多自由度主模块，并用这种模块搭建不同可重构制造单元和系统的可行性。天津大学在概念设计、运动学与动力学分析与设计，机械设计与虚拟样机建造、电控系统建造，整机装配与性能试验等工作，取得一批创造性地成果。主要技术指标如下：五轴联动。主轴转速30000rpm。编程空间300×300×300。定位精度0.02，重复定位精度0.01，圆度0.02，直线度0.02。成果水平及主要技术指标：对样机的各项性能指标(包括几何精度、运动精度、静刚度等)进行了综合测试，并针对不同材料进行了典型工艺试验。天津市质量监督局第十二工作站检测结果表明，所研制样机的性能指标已经达到天津市科委立项合同中的各项指标，且达到国际先进水平。市场分析及效益预测：根据国家机械局机械科学院对2000-2010年机械制造装备市场预测估计，国内数控机床的市场需求在5年内将达到4.5-5万台，特别是多坐标高档数控机床为市场急需。按并联机床的覆盖率为60％，市场份额为30％计，对并联机床的市场需求量为8000-9000台/年。高新技术企业组建后，五年内即便达到生产基于该类模块的整机或生产线100-150台(套)/年的能力，也可实现产值1.6亿-3亿/年，利税5000万-1.0亿/年。