轴套零件数字化无人值守加工关键技术研究

发布时间：2017-05-15 11:07

  本文关键词：轴套零件数字化无人值守加工关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大力发展以数字化、自动化和信息化为特点的先进制造技术,已经得到了普遍的国际认同与响应,也是实现我国由制造大国转变为制造强国的必由之路。为此,结合上海市科学技术委员会科研计划项目“提升数字化设计制造平台的技术与服务能力建设”的实施,本文以实现轴套零件数字化无人值守加工为主旨,围绕自动加工子系统与自动上下料子系统的集成、零件加工误差的在线测量与补偿、刀具磨钝的自动识别等问题进行了以下研究:(1)研究了实现无人值守加工所需的自动加工子系统、自动上下料子系统的工作原理、实现方法以及子系统之间的集成技术。以此为基础制定了加工单元的系统集成方案,有效且可靠地实现了数控加工中心、机器人、工业相机、接触式测量装置及刀具磨损监测系统之间的集成。(2)基于接触式在线测量装置,编制了测量运动数控宏程序,并开发了相应的误差评定分析及补偿值计算软件。首先利用接触式测量系统实现了工件坐标系的自动调整以代替人工对刀操作,然后基于测量数据在上位机软件中实现了轴套零件的圆度和圆柱度评定。最后引入了PID算法计算零件加工误差补偿值,为此参考车削加工动力学模型,建立了PID参数优化目标函数,并利用遗传算法实现了PID参数的寻优。(3)分析了刀具的磨损过程以及磨钝标准,利用切削振动信号的均方值及走刀次数,制定了刀具磨钝的判定流程和规则。并且搭建了基于NI-c DAQ平台的切削振动信号采集系统,分析了传感器位置、特征信号以及判别阈值的选取问题。利用Labview开发了配套的刀具磨损监控软件,并通过实验验证了该系统在固定加工条件和切削参数下刀具磨损识别应用中的有效性。(4)通过轴套零件无人值守加工的实验,验证了本文提出的系统集成方案的正确性,以及该无人值守加工单元的稳定性和有效性。通过加工误差补偿实验,证明了利用PID算法计算补偿值在实际加工应用中的优越性。
【关键词】：无人值守加工 自动上下料 在线测量 刀具磨钝判别 加工误差补偿
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH164
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题来源13
• 1.2 课题研究的背景和意义13-14
• 1.3 数字化无人值守加工关键技术国内外研究现状14-17
• 1.3.1 数字化无人值守加工系统研究现状14-16
• 1.3.2 无人值守切削加工关键技术研究现状16-17
• 1.4 论文的主要研究内容17-20
• 第二章 轴套零件无人值守加工单元20-35
• 2.1 轴套零件车削镗削工序分析20-24
• 2.1.1 电主轴轴套零件车镗工序20-22
• 2.1.2 轴套零件无人值守加工单元的功能分析22-24
• 2.2 轴套零件无人值守加工单元组成24-34
• 2.2.1 自动上下料子系统25-29
• 2.2.2 自动化加工子系统29-31
• 2.2.3 自动上下料与加工子系统的集成31-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第三章 基于接触式测量的自动加工及误差补偿35-57
• 3.1 接触式在线测量系统35-36
• 3.2 接触式在线测量系统误差分析36-38
• 3.2.1 误差来源36-37
• 3.2.2 误差的减小措施37-38
• 3.3 基于接触式在线测量系统的自动加工38-44
• 3.3.1 工件坐标系建立38-39
• 3.3.2 加工误差自动补偿39-40
• 3.3.3 圆度及圆柱度检测与评定40-44
• 3.4 基于PID算法的加工误差补偿方法44-52
• 3.4.1 基于增量式PID算法的补偿量计算44-46
• 3.4.2 车削加工动力学模型46-49
• 3.4.3 基于遗传算法的PID参数优化49-52
• 3.5 加工误差测量软件开发52-56
• 3.6 本章小结56-57
• 第四章 无人值守加工单元刀具磨损监测系统57-71
• 4.1 刀具磨损概述57-61
• 4.1.1 刀具磨损过程分析57-58
• 4.1.2 刀具磨钝标准58-59
• 4.1.3 刀具磨钝识别流程59-61
• 4.2 基于振动信号的刀具磨钝识别61-66
• 4.2.1 加速度传感器安装位置选取62-63
• 4.2.2 振动信号处理63-64
• 4.2.3 刀具磨钝判别阈值的设置64-66
• 4.3 刀具磨损状态监测的实现66-70
• 4.3.1 监测软件开发66-68
• 4.3.2 刀具磨钝识别实验68-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 无人值守加工单元的实现与应用71-86
• 5.1 无人值守加工单元的实现71-81
• 5.1.1 基于机器视觉的零件识别与抓取71-74
• 5.1.2 基于接触式测量的自动加工的实现74-80
• 5.1.3 数控车铣加工中心与搬运机器人的信号交互80-81
• 5.2 轴套类零件无人值守加工试验81-85
• 5.2.1 长时间无人值守加工试验81-83
• 5.2.2 加工误差补偿实验83-85
• 5.3 本章小结85-86
• 第六章结论与展望86-89
• 6.1 结论86-87
• 6.2 展望87-89
• 参考文献89-95
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文95-96
• 作者在攻读硕士学位期间所作的项目96-97
• 致谢97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 赵勇;何宝福;余巍;孙政委;;基于增量式PID控制实现高精度跟踪机构设计研究[J];战术导弹技术;2009年01期

  本文关键词：轴套零件数字化无人值守加工关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：367581