检索结果-内蒙古大学图书馆

纤维缠绕技术是一种新型的成型技术,制品材料多采用复合材料,正因为纤维缠绕复合材料压力容器有安全系数高、具有安全的失效模式、质量轻、耐腐蚀抗疲劳性好、承压高等优点,这种新兴的成型技术在航空航天领域已经得到了非常广泛的应用。本文研究的椭球型压力容器缠绕层厚度的计算模型为其前期的设计提供了重要的参考依据,而椭球型压力容器测量系统是针对这种复合材料制品开发的一种测量椭球型压力容器缠绕层厚度的在位测量系统,这种在位测量系统精度高、使用方便、成本低廉,便于广泛应用于纤维缠绕加工过程中。因此对椭球型压力容器缠绕层厚度的研究和在位测量系统的开发其理论意义和使用价值非常重要。研究了椭球型压力容器封头段的厚度计算模型,得到了对于回转体压力容器缠绕层厚度的计算方案,又通过纤维缠绕原理和微分几何建立了椭球型压力容器封头段厚度的理论计算模型,最后对计算模型中的带宽量进行了修正使厚度的计算模型更加精确。开发了椭球型压力容器在位测量系统。通过研究其测量原理提出了待测点的选取方案,通过VC++编写了测量点的生成程序,在西门子840D数控系统中编写了控制测头运动的宏程序,在上位机中通过MATLAB编写了测量数据的处理程序,实现了椭球型压力容器缠绕层厚度的在位测量。进行了椭球型压力容器在位测量实验。实验测得了椭球型压力容器在位测量系统的测量精度,并测量的椭球型压力容器缠绕层厚度与理论计算的其缠绕层厚度相比较,验证了椭球型压力容器缠绕层厚度计算模型的准确性。

关键词：纤维缠绕技术椭球型压力容器厚度计算模型在位测量系统实验验证

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非球曲面在位测量及其数据处理系统研究

非球曲面在位测量及其数据处理系统研究

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作者：高潮东华大学

学位级别：硕士

非球曲面元件是各种精密光学仪器中的关键器件之一，其在航空航天、医疗器械、成像设备等领域有着非常广泛的应用。随着业界对其表面质量要求的提高，其面形检测的难度也越来越大,现有的离线测量技术存在二次装夹定位基准不重合误差，... 详细信息

非球曲面元件是各种精密光学仪器中的关键器件之一，其在航空航天、医疗器械、成像设备等领域有着非常广泛的应用。随着业界对其表面质量要求的提高，其面形检测的难度也越来越大,现有的离线测量技术存在二次装夹定位基准不重合误差，且其效率较低。因此，本文设计了一套面向非球曲面的接触式在位测量系统，实现了非球曲面面形精度的在位测量。\n 通过非球曲面的测量原理分析，设计了针对凸型和凹型面工件的不同轨迹规划策略，设计了多次逼近的测量策略。\n 搭建了非球曲面在位测量系统硬件平台。测头搭载在机床工作台Z向主轴，由上位机与运动控制卡建立通讯，实现对三轴电机位移、速度等参数的调节。采用数据采集卡高速高精度地采集待测工件的位置信息，获取工件表面数据点云并对其进行误差处理后，运用最小二乘法多项式拟合算法进行曲面拟合并通过将结果与其设计曲面进行对比，得到其面形误差。\n 进行了非球曲面在位测量系统软件的开发。设计了软件的人机交互界面，采用模块化的编程方式对各部分功能需求进行了实现。开发的测量控制软件按照规划的轨迹进行采样，当测量系统的测头与被测工件表面接触时，数据采集卡采集工件表面该点的坐标数据，然后测头移动到下一个布点采样，直到遍历工件上的所有测点，得到工件的面形信息。\n 对该系统的误差进行了分离。利用拉依达法则对粗大误差进行了剔除，运用线性回归法对工件安装倾斜误差进行了去除，采用曲线拟合法对测头半径进行了补偿，运用旋转矩阵变换对位姿误差进行了校正。\n 完成了该系统的实验验证。通过对标准球的测量完成了系统的精度标定，对非球曲面工件进行了面形测量实验，根据实验数据拟合出了其曲面形状，并将其结果与海克斯康三坐标测量机的测量结果进行了对比，二者Z方向最大误差为3.96μm。

关键词：非球曲面面形精度在位测量系统误差处理

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凹凸交变曲面超精密磨削精度保证关键技术研究

凹凸交变曲面超精密磨削精度保证关键技术研究

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作者：刘秀峰华中科技大学

学位级别：博士

钨合金零件在核能工业、光电制造、兵器工业、航天航空等领域有重要应用。随着散裂中子源和核聚变装置等前沿科学探索试验的深入开展,现代精密物理领域的钨合金零件表面形状更加复杂、精度要求越来越高。例如,某钨合金靶体在回转抛物面... 详细信息

钨合金零件在核能工业、光电制造、兵器工业、航天航空等领域有重要应用。随着散裂中子源和核聚变装置等前沿科学探索试验的深入开展,现代精密物理领域的钨合金零件表面形状更加复杂、精度要求越来越高。例如,某钨合金靶体在回转抛物面上叠加四个离轴凹坑,形成具有离轴交变特点的复杂自由曲面,且面型精度要求优于5μm,对现有超精密磨削技术与装备提出了挑战。首先,为保证钨合金材料的塑性域磨削,对进给系统的伺服控制跟踪精度和抗扰能力提出了极高要求;同时,考虑钨合金材料的难加工性和目标面型轮廓的复杂性,球形砂轮包络磨削过程中的砂轮高精度修整和测量问题更加突出;此外,现有工件测量系统不能针对凹凸交变的面型进行精确在位测量。为此,本文以钨合金凹凸交变曲面零件高精度磨削加工需求为指引,围绕直线电机进给系统高精度伺服控制方法、球形砂轮在位修整-测量技术、复杂曲面零件在位测量方法等三个关键问题开展研究,完成目标零件的超精密磨削加工。具体工作如下:针对钨合金复杂曲面零件的加工需求,按照平行磨削加工方式,对超精密磨床的砂轮类型、砂轮尺寸和构型方案等方面进行总体性设计,提出目标零件球形砂轮包络磨削的加工轨迹计算方法。基于多体动力学理论和齐次坐标变换方法,建立了磨床空间几何误差模型,并使用全局敏感性分析方法量化了磨床各运动轴几何误差项与零件加工综合面型精度的关系,分析了砂轮的轮廓误差、中心高安装误差和对刀误差等对磨削精度的影响,发现砂轮的轮廓误差和对刀误差对目标零件加工精度影响较大。在上述研究的基础上,探讨了直线电机进给系统的伺服跟踪误差、球形砂轮的轮廓误差和对刀误差对磨削精度的影响规律。针对直线电机直驱进给系统易受扰动的问题,提出了在二自由度PID控制器的基础上增加线性扩张状态观测器的伺服控制方法(2DOF-PID-LESO),利用线性扩张状态观测器既可观测外部扰动又可观测内部参数摄动的特点,将观测出的总扰动进行补偿,在Matlab/Simulink平台和超精密磨床上开展了对比仿真和加工实验,实验结果表明,2DOF-PID-LESO控制器实现了较好的跟踪控制精度。针对加工过程中砂轮磨损引起的误差问题,研究了球形砂轮高精度在位修整和测量方法。首先,提出了杯型修整轮以圆弧摆动进给的方式对球形砂轮进行精密在位修整的方法;研制了基于机器视觉和激光对刀仪的面向砂轮轮廓的跨尺度二级测量系统,使用多个标准球对测量系统进行了标定实验;进而,提出了基于扰动观测器的磨削主轴动不平衡测量方法,实现了精密磨削主轴动不平衡量的高精度在线测量。针对复杂曲面零件高精度在位测量问题,提出了测量路径规划、测头半径补偿和极坐标系下重构工件三维轮廓的方法,研制了基于应变片式触发测头的工件在位测量系统,使用球度误差小于50nm的标准球对测量系统进行了标定实验,工件在位测量系统的测量精度达3.3μm,重复测量精度达0.8μm。应用上述方法和技术,研制了集成有超精密磨/车削加工、砂轮在位修整-测量、工件在位测量等功能于一体的多轴超精密磨床,开展了超精密磨床综合精度测量和磨削加工实验。实验结果表明,磨床在X轴60mm以内的综合加工精度优于0.3μm,Z轴100mm以内的综合加工精度优于1.1μm,加工样件磨削的面型精度达4.4μm,满足了目标零件的加工需求,实现了面向凹凸交变曲面磨削加工装备自主可控。

关键词：超精密机床数控技术伺服控制方法砂轮在位修整在位测量系统

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