【摘要】：葉片是航空工業(yè)與電力工業(yè)中如發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、壓氣機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的核心部件,因其在工作環(huán)境非常惡劣,故在加工制造中要保證葉片具有很高的型面精度和優(yōu)良的表面質(zhì)量。砂帶磨拋是葉片精整加工中常使用的加工方式之一。目前,國內(nèi)外眾多科研機(jī)構(gòu)和公司針對(duì)復(fù)雜表面工件的磨拋開發(fā)了大量磨拋機(jī)床,通過將磨拋力作為工藝參數(shù)之一實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜曲面工件表面的磨拋加工。本文以恒力磨拋機(jī)床為平臺(tái),以磨拋去除理論為基礎(chǔ),進(jìn)行復(fù)雜曲面工件的磨拋工藝研究。以Preston方程和赫茲接觸理論為理論基礎(chǔ),建立了接觸輪式砂帶磨拋工具磨拋工件時(shí)材料去除廓形和最大材料去除深度與法向磨拋力、砂帶線速度和工件進(jìn)給速度這三者工藝參數(shù)間的數(shù)學(xué)表達(dá)式;利用實(shí)驗(yàn)的方式,確定了Preston方程常數(shù)Kp的值,并對(duì)模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行仿真,利用仿真曲線直觀地分析和闡述材料去除規(guī)律與工藝參數(shù)間的關(guān)系。為研究恒力砂帶磨拋下的材料去除規(guī)律,需搭建恒力氣動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)用熱力學(xué)定律、理想狀態(tài)方程和牛頓第二定律等相關(guān)知識(shí),推導(dǎo)出了恒力氣動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;利用離線系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)和MATLAB軟件中System Identification工具箱,以M序列作為輸入激勵(lì)信號(hào),獲得氣動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的各個(gè)未知參數(shù),并對(duì)系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證。在獲得的氣動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型之后,建立系統(tǒng)的PID和模糊PID仿真程序框圖,通過仿真對(duì)比在此氣動(dòng)系統(tǒng)中分別應(yīng)用兩種控制策略所得效果的優(yōu)劣;然后利用LabVIEW軟件編寫這兩種控制方式的程序,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對(duì)于非線性系統(tǒng),模糊PID控制方式能實(shí)現(xiàn)更為理想的控制效果;借助kistler測(cè)力儀驗(yàn)證了該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地輸出加工過程中所需的法向磨拋力值。利用LabVIEW軟件開發(fā)了氣動(dòng)磨拋控制軟件,實(shí)現(xiàn)磨拋過程中對(duì)各個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和控制,在磨拋過程方便使用者操作。借助此磨拋機(jī)床進(jìn)行了材料去除實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證所建立的材料去除廓形和最大去除深度模型的準(zhǔn)確性。將通過實(shí)驗(yàn)所獲得的曲線同模型仿真曲線對(duì)比,最終證明了材料去除模型的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:Blades are the core components of key equipments such as engines, steam turbines, compressors and so on in the aviation and power industries, because of their very bad working conditions. Therefore, the blade must have high profile accuracy and excellent surface quality in machining and manufacturing. Belt grinding and polishing is one of the common processing methods in blade finishing. At present, many scientific research institutions and companies at home and abroad have made a large number of grinding and polishing machine tools for the grinding of complex surface workpieces. By taking grinding force as one of the process parameters, the surface grinding and polishing of complex surface workpieces can be realized. In this paper, based on the theory of grinding and polishing, the grinding and polishing technology of complex surface workpiece is studied on the platform of constant force grinding machine. Based on the Preston equation and Hertz contact theory, the material removal profile and maximum material removal depth and normal polishing force are established for grinding workpieces with contact wheel abrasive belt grinding tools. The mathematical expressions of the three technological parameters: the linear velocity of the sand belt and the feed speed of the workpiece; The value of Preston equation constant Kp is determined by experiment, and the mathematical expression of the model is simulated. The relationship between the material removal law and the process parameters is analyzed and explained intuitively by using the simulation curve. In order to study the law of material removal from abrasive belt grinding, a constant force pneumatic control system is needed. The mathematical model of the constant force pneumatic control system is derived by using the relevant knowledge of thermodynamics law, ideal state equation and Newton's second law. Using off-line system identification technology and System Identification toolbox in MATLAB software, the unknown parameters in the mathematical model of pneumatic system are obtained by using M sequence as input excitation signal, and the closed-loop stability of the system is verified. After the mathematical model of pneumatic system is obtained, the block diagram of PID and fuzzy PID simulation program of the system is established, and the advantages and disadvantages of the two control strategies in this pneumatic system are compared by simulation. Then the program of these two control methods is written by using LabVIEW software. It is proved by experiment that fuzzy PID control method can achieve more ideal control effect for nonlinear system. The kistler dynamometer is used to verify that the system can accurately output the normal grinding force required in the machining process. The control software of pneumatic polishing is developed by using LabVIEW software, which can collect, transmit, process and control the signal data in the grinding process. It is convenient for users to operate in the grinding process. The material removal experiments were carried out with the aid of this polishing machine to verify the accuracy of the model of material removal profile and maximum removal depth. Finally, the accuracy of the material removal model is proved by comparing the curves obtained by experiments with the simulation curves of the model.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG580.6

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本文編號(hào)：2318378