汽轮机叶片数控砂带磨床关键技术研究

发布时间：2017-04-18 10:13

  本文关键词：汽轮机叶片数控砂带磨床关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 叶片是汽轮机的关键零件之一,汽轮机性能的优劣和效率的高低主要取决于汽轮机叶片型面的设计和加工水平。汽轮机叶片材料多为各种不锈钢,型面为复杂的自由曲面,因此决定了叶片的难加工性。砂带磨削是一种古老而又新兴的加工方法,它具有高效、冷态、弹性磨削等特点。随着数控技术的进步,砂带磨削技术得到了新的发展和运用,砂带磨床可应用于各个行业各种材料的磨削加工,特别是对难加工材料和复杂型面的加工。 目前,我国汽轮机叶片型面的最终加工通常是由人工打磨抛光完成,其劳动负荷大,作业环境恶劣,生产效率低下,精度难以保证。国外已成功开发并运用数控砂带磨床进行汽轮机叶片的磨削加工,但该类机床售价十分昂贵,一般国内叶片生产企业难以承受。因此,采用先进的叶片磨削工艺替代现有的手工抛磨,研发一种制造成本低、磨削效率高、磨削精度好的经济实用型叶片数控砂带磨床,是我国汽轮机制造业的迫切要求。 本论文根据汽轮机叶片的结构形状、材质特点以及砂带磨削特性,首先,对汽轮机叶片砂带磨削工艺性进行分析研究。在对叶片磨削运动分析的基础上,研究制定了机床结构配置方案,建立了叶片砂带磨削的运动学模型,进行了叶片数控砂带磨床的总体结构设计和专用磨头的设计,并借助有限元分析软件,对所设计的机床关键零部件进行静力学分析和模态分析,对所设计的机床结构力学性能进行了验证。 根据机床磨削运动控制功能要求,进行了机床控制系统设计和研究,完成了机床逻辑控制PLC程序的开发,完成了机床控制系统的制备和调试。 本论文最终完成汽轮机叶片数控砂带磨床样机研制,并在所研制的样机上对汽轮机叶片进行实际磨削试验,以实际检验机床样机结构的合理性和控制系统的功能,验证叶片砂带磨削能力和效率。磨削试验结果表明,所完成的数控叶片砂带磨床样机基本满足设计要求,达到了预期的目的。
【关键词】：汽轮机叶片 砂带磨削 工艺分析 运动分析 数控磨床 有限元分析
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG596
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 汽轮机叶片结构特点分析9-12
• 1.2 汽轮机叶片加工工艺研究现状12-15
• 1.3 本课题研究目的意义及主要研究内容15-17
• 1.3.1 课题研究的目的和意义15-16
• 1.3.2 课题研究的主要内容16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第二章 汽轮机叶片砂带磨削工艺性研究18-26
• 2.1 砂带磨削特点及其应用18-19
• 2.1.1 砂带磨削特点18-19
• 2.1.2 砂带磨削应用19
• 2.2 汽轮机叶片砂带磨削工艺分析与设计19-25
• 2.2.1 砂带磨削方式的选择20-21
• 2.2.2 砂带与工件接触方式的确定21-22
• 2.2.3 叶片砂带磨削走刀方式分析22-23
• 2.2.4 砂带磨削工艺参数分析23-24
• 2.2.5 砂带及其磨料的选用24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 汽轮机叶片砂带磨床结构设计26-45
• 3.1 汽轮机叶片数控砂带磨床运动学分析26-30
• 3.1.1 叶片砂带磨削运动的确定26-27
• 3.1.2 叶片砂带磨床的结构配置27-28
• 3.1.3 叶片砂带磨削运动模型的建立28-30
• 3.2 砂带磨床总体结构设计30-31
• 3.3 砂带磨头的结构设计31-33
• 3.3.1 磨头整体结构31-32
• 3.3.2 砂带、皮带张紧装置的设计32
• 3.3.3 主动轮、接触轮结构的设计32-33
• 3.4 砂带磨头结构的有限元分析33-44
• 3.4.1 有限元分析方法基本原理33-37
• 3.4.2 有限元分析软件ANSYS 简介37-38
• 3.4.3 砂带磨头支架零件的有限元静力分析38-42
• 3.4.4 磨头的模态分析42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 汽轮机叶片砂带磨床控制系统的开发研究45-56
• 4.1 数控系统的技术发展45-47
• 4.1.1 数控系统发展回顾45-46
• 4.1.2 开放式数控系统46-47
• 4.2 基于PMAC 的开放式叶片砂带磨床数控系统47-50
• 4.2.1 PMAC 功能简介47-48
• 4.2.2 叶片砂带磨床数控系统的功能结构48-49
• 4.2.3 伺服系统和变频器的选用49-50
• 4.3 叶片砂带磨床PLC 软件的开发50-53
• 4.3.1 叶片磨床逻辑控制任务与要求50-51
• 4.3.2 叶片砂带磨床逻辑控制系统的结构组成51-52
• 4.3.3 叶片磨床PLC 软件程序的设计52-53
• 4.4 机床电气控制线路设计53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 叶片砂带磨床样机试制和切削性能试验56-63
• 5.1 汽轮机叶片数控砂带磨床样机调试56-61
• 5.1.1 系统运动控制变量的设置57
• 5.1.2 系统PID 参数的调节57-61
• 5.2 汽轮机叶片砂带磨床样机的磨削试验61-62
• 5.2.1 磨削试验准备61-62
• 5.2.2 磨削试验与分析62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表的学术论文目录68-69

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 姚召华;王隆太;项余建;;汽轮机叶片数控砂带磨床结构设计与分析[J];制造技术与机床;2009年11期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 赵扬;机器人磨削叶片关键技术研究[D];吉林大学;2009年

2 杨赫然;叶片双面砂带磨削工艺理论与关键技术研究[D];吉林大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李同占;叶片双面抛磨设备研发[D];吉林大学;2011年

2 赵小乐;叶片砂带磨削机床研发[D];吉林大学;2011年

3 赵怀祥;抛磨整体叶盘工具系统研究[D];吉林大学;2011年

4 李元坤;叶片研抛机床工具系统与控制技术研究[D];吉林大学;2011年

5 姚召华;汽轮机叶片数控砂带磨床结构设计与分析[D];扬州大学;2010年

6 张作杰;叶片双面抛磨机床控制系统研究[D];吉林大学;2012年

7 魏锋;涡轮增压器喷嘴环叶片加工专用设备试制的关键性技术研究[D];武汉理工大学;2012年

8 李静伟;六联动叶片砂带磨削编程系统的开发及仿真技术研究[D];扬州大学;2011年

9 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

10 翁炳良;船用螺旋桨测量磨抛一体化装置控制系统研制[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：314642