整体叶盘磨抛工具系统控制研究

发布时间：2017-12-04 15:07

  本文关键词：整体叶盘磨抛工具系统控制研究

  更多相关文章： 整体叶盘 恒压力磨抛 气动系统 离线辨识 控制策略

【摘要】：整体叶盘是一种新型的航空发动机零部件,与传统叶片相比,去除了榫头、榫槽及锁紧等装置,降低了榫根与榫槽间的气流损失,简化了结构,减轻了质量,提高了发动机推重比。但是,由于整体叶盘常采用难加工耐高温的先进复合材料(钛合金和镍基合金)以及其复杂的结构,目前我国主要采用人工打磨的方式对其进行精整加工,国内一些科研机构也已经开始探索整体叶盘精整加工的方法。而在国外,整体叶盘已形成了以粗加工、精加工、自动化抛光和检测为一体的全数字化加工过程。因此,本文针对上述问题,基于自主研发的双立柱七轴五联动整体叶盘磨抛/测量一体化机床,设计开发了用于整体叶盘磨抛工具系统的控制程序,实现了整体叶盘的一体化磨抛/测量。基于整体叶盘结构特点、双立柱七轴五联动机床结构形式及砂带磨抛特性,确定了工具系统的控制方式。其中叶盆面和叶背面采用砂带恒压力磨抛方式,属于典型的阀控缸模型;进排气边利用无杆气缸对砂带的张紧来进行磨抛,叶根利用柔性磨头灵活小巧的特点进行磨抛,两者都采用恒磨削深度加工方式;型面测量工具系统采用PLC开关控制,利用测头来对叶片进行在位测量,减少了整体叶盘装夹误差,提高了测量精度。叶盆面和叶背面是叶片的主要型面,采用气动伺服恒压力磨抛方式。首先通过对比例阀、薄型直线双作用气缸特性的分析,利用机理建模的方法,建立了气动伺服压力控制系统的非线性数学模型,并通过MATLAB/System Identification工具箱对模型参数进行离线辨识,得到了系统数学模型的最终参数,并对系统闭环稳定性进行了分析。建立了恒压力磨抛PID控制模型,分别通过仿真和实验,对PID参数进行了整定,使参数达到较理想的范围;由于气动系统的非线性时变特点,又建立了模糊PID控制模型;同时利用MATLAB/Simulink建立了这两种算法的恒压力控制程序。通过实验对比,可知对于有精确数学模型的被控对象,PID控制和模糊PID控制效果基本一样,但是对于数学模型不确定的气动伺服系统,模糊PID更能发挥作用,相比纯粹PID控制,其响应时间、超调量和稳态误差都更理想。通过利用MATLAB/GUIDE工具,开发出了恒压力磨抛控制软件,实现了参数的快速更改和传递,减少了直接在后台仿真程序更改参数的时间,提高了叶盘的磨抛效率。最后进行了恒压力磨抛实验研究,利用Kistler测力仪分别对不同磨抛力进行测量,并对加工后表面粗糙度进行测量,验证了模糊PID控制方法的有效性。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.1

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴晓君;孙树栋;;研磨中心上曲面自动磨抛的实验研究[J];机械设计与制造;2011年11期

2 范靖亚;挤铝模具的挤压珩磨抛光[J];轻合金加工技术;1984年04期

3 谢朝学;用筒式滚磨机对不锈钢餐刀进行磨抛工艺的研究[J];磨料磨具与磨削;1992年05期

4 智黎;;双头程控磨抛机[J];机械与电子;1993年01期

5 余岩;;不锈钢叉子的高效磨抛技术[J];新技术新工艺;2011年12期

6 孙巧贤;高秀敏;王世平;;添加剂在特种光学元件磨抛工艺中的应用[J];应用光学;1989年02期

7 刘领涛;孙维连;王会强;;金相试样磨抛机控制系统设计[J];电工技术;2011年03期

8 金有道,笪艺伍;高光泽花岗石板面磨抛新工艺试验研究[J];武汉工业大学学报;1992年03期

9 李杰,孙维连,杨钰瑛,马玉香,贾亚雷,陈文娟;钕铁硼材料在磨抛光盘中的应用[J];现代制造工程;2003年11期

10 吴晓君;孙树栋;;弹性球头油石磨抛接触微作用力分析研究[J];机械与电子;2011年03期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 王浩程;张宏太;张德良;方新;;行星滚磨抛光磨料流态特征的数值模拟[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集（二）[C];2004年

2 余英良;王翠兰;;车磨抛合一的数控加工及抛磨循环程序的应用[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 张丽红;石材地面“无缝磨抛与翻新技术”[N];中国矿业报;2002年

2 于茗仲 王维升;手扶式多功能石材磨抛加工机问世[N];中国机电日报;2000年

3 郑原驰 仲崇玉 本报记者 李林岩;探索点亮新生活[N];吉林日报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 霍文国;钛合金干式磨抛加工技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年

3 赵军;大构件焊缝磨抛机器人视觉测量技术的研究[D];吉林大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 于兴展;弹性磨具磨抛加工中磨抛参数与磨抛效果相关性的研究[D];西安建筑科技大学;2015年

2 刘睿平;采用弹性磨具对M300磨抛的微观接触参数模型研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 程小汉;多面数控磨抛机的设计与试验研究[D];厦门理工学院;2016年

4 袁强;整体叶盘磨抛／测量轨迹规划与工艺研究[D];吉林大学;2016年

5 高亚鹏;整体叶盘磨抛工具系统控制研究[D];吉林大学;2016年

6 唐洪峰;叶片双面恒压力磨抛关键技术研究[D];吉林大学;2014年

7 周文慧;钛合金复杂型面零件弹性轮磨抛技术研究[D];大连理工大学;2013年

8 邵增超;叶片双面磨抛工具系统及实验研究[D];吉林大学;2013年

9 李瑞清;新型混联式叶片磨抛机床研究[D];吉林大学;2011年

10 匡斌;凝胶磨抛工具的制备修整及加工性能评价[D];华侨大学;2008年

，

本文编号：1251396