数控机床能量模型及其应用研究

发布时间：2017-03-22 10:18

  本文关键词：数控机床能量模型及其应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机床是典型的机械制造工艺设备,也是制造车间的主要能耗设备。我国是全球机械制造业大国,同时也是机床生产、消费第一大国,但是我国机床数控化率低、能效低。由于全球气候变暖和低碳经济的日益受到关注,低碳制造成为了新的研究热点。在机械制造领域,低碳制造的核心内涵就是资源和能源的节约。为了降低数控机床加工过程中所耗能源,研究数控机床的能耗模型和能量平衡方程,进而实现加工过程的能耗优化,具有非常重大的意义。 本文通过查阅大量文献,明确了国内外关于低碳制造及机床能量模型与能耗计算的研究现状,对数控机床的功率平衡方程和能耗模型、加工过程的优化仿真及能耗计算进行了研究。其主要内容包括： 根据CK7815型数控车床的结构、功能及其主要的技术参数,通过研究其加工过程的能量流程及进行能耗分析,建立了该机床的功率平衡方程及能耗模型,为研究计算加工过程的能耗奠定了理论基础； 以阶梯轴作为典型加工对象,利用UG软件的建模、加工和后处理模块,获得了CK7815型数控车床车削阶梯轴的可执行的数控程序代码； 使用VERICUT数控加工仿真软件调入生成的阶梯轴数控程序代码,对CK7815型数控车床车削典型加工对象的加工过程进行了仿真,获得了优化后的工艺参数,为对比研究和优化典型加工对象的加工能耗提供了数据参照； 通过自行编写的Delphi程序读取数控程序代码,并根据典型加工对象加工过程中的各参数值及刀位轨迹的变化,运用所建立的CK7815型数控车床的功率平衡方程及能耗模型,实现了典型加工对象加工过程的切削能耗的计算。 综合运用上述研究结果,针对多组不同的切削参数以及仿真优化确定的工艺参数,分别获得了典型加工对象加工过程的切削能耗,并进行对比研究,为优化典型加工对象的切削能耗指明了方向,也为分析研究机床能耗提供了可借鉴的有效方法。
【关键词】：数控机床 能耗模型 UG VERICUT Delphi
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 低碳制造的研究现状及发展动态分析11
• 1.2.2 机床能量模型及能耗计算的研究现状11-16
• 1.2.3 虚拟数控机床的研究现状16
• 1.3 研究意义及应用价值16-17
• 1.4 本论文研究内容及结构17-18
• 2 机床功率平衡方程及能耗模型18-31
• 2.1 机床能量流程及能耗分析18-26
• 2.1.1 机床能量流程18-20
• 2.1.2 机床能耗分析20-26
• 2.2 机床功率平衡方程及能耗模型26-27
• 2.2.1 机床功率平衡方程26
• 2.2.2 机床能耗模型26-27
• 2.3 CK7815型数控车床简介27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 基于UG的数控编程研究与应用31-43
• 3.1 数控编程技术概述31-32
• 3.2 利用UG生成车削阶梯轴的数控程序代码32-42
• 3.2.1 三维模型的建立33
• 3.2.2 制定加工方法和顺序33-34
• 3.2.3 CAM环境设置34-35
• 3.2.4 创建父节点组35-36
• 3.2.5 创建操作节点36-40
• 3.2.6 刀轨的生成与验证40
• 3.2.7 后处理40-42
• 3.3 本章小结42-43
• 4 基于VERICUT的数控加工仿真43-54
• 4.1 数控加工仿真系统VERICUT软件简介43-44
• 4.2 VERICUT数控加工仿真流程44-46
• 4.2.1 调用或建立机床模型文件44-45
• 4.2.2 调用或建立控制系统文件45
• 4.2.3 毛坯和夹具的建模45-46
• 4.2.4 调用或建立刀具文件46
• 4.2.5 调入NC程序并进行加工仿真46
• 4.2.6 仿真结果分析与优化46
• 4.3 利用VERICUT建立车削阶梯轴的仿真过程46-52
• 4.3.1 项目初始化47
• 4.3.2 加载机床文件和控制系统47-48
• 4.3.3 创建机床夹具和仿形毛坯48
• 4.3.4 设置坐标系统48
• 4.3.5 设置G-代码偏置48-49
• 4.3.6 创建刀具并载入NC程序49-50
• 4.3.7 错误的检查与发现50
• 4.3.8 仿真加工50-51
• 4.3.9 优化比较51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 5 能耗计算程序的设计与开发54-71
• 5.1 Delphi简介54-59
• 5.1.1 Delphi 7的编程思想54-55
• 5.1.2 Delphi 7的编程特点55-56
• 5.1.3 Delphi编程组件的介绍56-59
• 5.1.4 Delphi编程函数的介绍59
• 5.2 利用Delphi读取车削阶梯轴的数控程序代码59-66
• 5.2.1 Delphi编程计算切削能耗的总框图60
• 5.2.2 Delphi编程所需系数的输入界面设计60-61
• 5.2.3 计算车削阶梯轴的切削能耗的实现过程61-66
• 5.3 不同参数的能耗计算及讨论66-70
• 5.3.1 计算不同参数下车削阶梯轴的切削能耗66-69
• 5.3.2 计算结果的讨论69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-75
• 附录A CK7815型数控车床粗车阶梯轴外圆的数控程序75-79
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李安泰;;UG软件在数控加工中的应用[J];电子工艺技术;2007年02期

2 陈勇;刘雄伟;俞铁岳;;立铣加工能耗分析及其参数优化策略研究[J];福州大学学报(自然科学版);2006年03期

3 杨晓京;傅中裕;;UG集成环境下数控机床虚拟样机的实现[J];工程设计学报;2007年03期

4 魏娟;肖云娜;;基于VERICUT数控机床仿真系统的建立与应用[J];机床与液压;2007年11期

5 雷保珍;方新;孙红花;;基于VERICUT虚拟机床建模技术的研究与应用[J];机床与液压;2008年07期

6 周立波;李厚佳;沈永红;吴昊;;基于UG的数控机床加工仿真与编程系统的研究[J];机床与液压;2009年06期

7 陈波;赵福令;;基于VERICUT的数控加工过程仿真技术[J];机械设计与制造;2006年06期

8 青春;李强;其木格;;基于UG的数控编程及加工过程仿真[J];机械设计与制造;2007年08期

9 武小鹏,张玮,卢继平;虚拟数控机床模型与实现[J];机械工程师;2003年06期

10 聂伍兵;李国龙;徐宗俊;;基于VERICUT的数控加工优化的研究与应用[J];制造业自动化;2007年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 梁颖;基于Delphi的数控铣加工仿真系统开发研究[D];昆明理工大学;2007年

2 魏林;基于VERICUT的数控加工仿真系统的研究[D];沈阳理工大学;2008年

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本文编号：261343