细长螺杆转子复杂曲面精密加工技术研究
发布时间：2021-11-07 18:12
随着工业和经济的发展,我国制造业发展迅速,各类螺旋曲面的产品越来越多的应用于航天、造船、能源、运输等领域。螺杆转子作为螺杆泵等设备的关键零件,其制造精度很大程度影响整机质量。在以往螺杆转子精加工工序中,通常采用精铣、手工磨削以及布轮磨削等加工方式。本文针对细长螺杆转子的精密磨削加工进行研究,设计一套适用于细长螺杆转子的磨削装置,并以五头螺杆作为加工对象,对其磨削加工轨迹、接触压力、去除模型和加工参数等问题进行了理论分析与实验验证。具体成果如下:（1）基于螺旋曲面特点提出了并联型磨削加工方案,在此基础上设计了砂带磨削加工装置;通过研究加工原理,建立了刀具和工件的坐标系,并对五头螺杆的砂带磨削加工轨迹进行规划;利用仿真软件进行运动仿真,验证了理论计算的正确性,为后续分析提供理论基础。（2）通过对该磨削装置在加工时涉及的接触问题进行分析,对接触轮式接触问题和自由式砂带接触问题分别采用半解析方法和几何近似法进行研究;通过计算获得接触力的分布状态以及接触面积。利用有限元仿真软件对上述计算方法进行仿真,验证了接触问题理论计算的准确性。（3）基于ThunderGBM算法和单因素试验数据,建立了砂带磨...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 螺旋曲面砂带磨削研究现状
1.2.1 细长螺杆转子磨削方法研究现状
1.2.2 砂带磨削机构研究现状
1.2.3 砂带磨削接触模型研究现状
1.2.4 砂带磨削去除模型研究现状
1.3 课题来源和意义
1.4 课题研究内容与研究方法
第2章 并联型磨削装置工作原理与轨迹规划
2.1 并联型磨削装置工作原理分析
2.1.1 并联型磨削装置加工原理
2.1.2 并联型磨削装置坐标系建立
2.2 并联型磨削装置运动轨迹分析
2.2.1 基于非均匀三次B样条曲线的截面曲线拟合
2.2.2 累计弦长参数化法求解拟合控制点
2.2.3 运动轨迹路径计算
2.3 仿真结果对比
2.3.1 速度位移仿真对比
2.3.2 合成路径仿真对比
2.4 本章小结
第3章 磨削过程接触模型研究
3.1 并联型磨削装置磨削过程接触问题分析
3.2 接触轮与工件接触分析
3.2.1 半解析法接触模型建立
3.2.2 GCM-FFT法求解接触模型
3.2.3 有限元法仿真对比分析
3.3 自由式砂带与工件接触分析
3.3.1 接触区域几何关系分析
3.3.2 接触区域求解
3.3.3 有限元法仿真对比分析
3.4 本章小结
第4章 螺杆砂带磨削去除效率预测分析
4.1 基于THUNDERGBM算法的去除效率预测模型建立
4.1.1 ThunderGBM求解原理分析
4.1.2 训练样本处理与模型训练
4.2 拟合结果对比分析
4.2.1 模型评价指标计算与分析
4.2.2 螺杆磨削去除量及形貌预测
4.3 本章小结
第5章 砂带磨削机构安装摆角优化分析
5.1 曲面解析模型建立
5.1.1 接触轮曲面解析模型建立
5.1.2 工件曲面解析模型建立
5.2 摆角最优化问题建立
5.2.1 网格划分与节点求解
5.2.2 目标函数构建与求解
5.3 摆角问题仿真验证
5.3.1 有限元仿真模型及数据处理
5.3.2 有限元仿真结果分析
5.4 本章小结
第6章 并联型磨削机构加工实验与数据处理
6.1 加工与测量实验环境的搭建
6.2 单变量法定点加工实验设计
6.3 联动法磨削加工实验设计
6.4 测量方案设计与数据处理
6.4.1 激光距离传感器螺旋式曲面测量
6.4.2 测量数据曲面匹配
6.4.3 曲面去除量对比分析
6.5 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度机器人叶片剖光研究[J]. 王刚,赵尚福. 机械工程师. 2020(02)
[2]基于图像信息的砂带磨削材料去除率预测模型[J]. 张广鹏,任利娟,王启文. 仪器仪表学报. 2019(12)
[3]基于柔性砂轮的叶片前后缘磨削技术研究[J]. 毕超,郝雪,房建国,王琰. 现代制造工程. 2019(12)
[4]航空维修中钛合金零件制造工艺技术探讨[J]. 张成丽,曹宏翼,朱玉波,梁彪,黄硕,李兴泉. 世界制造技术与装备市场. 2019(06)
[5]气体腰轮流量计三叶转子四轴加工技术研究[J]. 黄玉良,华威,曾瑞航,王滔. 计量技术. 2019(11)
[6]机器人自适应砂带磨削空速管关键技术研究[J]. 安寅平,胡昌浩,刘帅,邹莱,黄云. 航空制造技术. 2019(20)
[7]门把手抛光机器人工作站设计[J]. 王祥祯. 装备制造技术. 2019(10)
[8]铣削螺杆钻具转子有限元模态分析[J]. 姜丽杰,王海燕,黄德涛,孙兴伟,杨赫然,董祉序. 机械工程与自动化. 2019(05)
[9]基于修正的Archard磨损理论模型的H13模具钢热挤压磨损研究[J]. 皇涛,宋宇,张丹丹,张丰收,宋克兴. 锻压技术. 2019(09)
[10]机器人砂带磨削GH4169镍基高温合金表面完整性研究[J]. 段练,黄云,邹莱. 中国机械工程. 2019(17)
硕士论文
[1]复杂曲面零件机器人磨削装置研究[D]. 陈蒙.安徽工程大学 2019
[2]钢轨开式砂带打磨主动排屑过程仿真分析[D]. 王慧.北京交通大学 2019
[3]基于六自由度并联机构的螺旋桨桨叶磨削装置研制[D]. 张亚男.江苏科技大学 2019
[4]钢轨砂带打磨磨粒微观接触与材料去除理论研究[D]. 程继发.北京交通大学 2019
[5]发动机叶片机器人磨抛系统关键技术研究[D]. 王品章.南京航空航天大学 2019
[6]基于三维测量的精铸叶片机器人砂带磨抛方法研究[D]. 蔡汉水.重庆理工大学 2018
[7]曲面零件抛光机器人离线轨迹规划研究[D]. 梁子龙.武汉理工大学 2018
本文编号：3482320
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 螺旋曲面砂带磨削研究现状
1.2.1 细长螺杆转子磨削方法研究现状
1.2.2 砂带磨削机构研究现状
1.2.3 砂带磨削接触模型研究现状
1.2.4 砂带磨削去除模型研究现状
1.3 课题来源和意义
1.4 课题研究内容与研究方法
第2章 并联型磨削装置工作原理与轨迹规划
2.1 并联型磨削装置工作原理分析
2.1.1 并联型磨削装置加工原理
2.1.2 并联型磨削装置坐标系建立
2.2 并联型磨削装置运动轨迹分析
2.2.1 基于非均匀三次B样条曲线的截面曲线拟合
2.2.2 累计弦长参数化法求解拟合控制点
2.2.3 运动轨迹路径计算
2.3 仿真结果对比
2.3.1 速度位移仿真对比
2.3.2 合成路径仿真对比
2.4 本章小结
第3章 磨削过程接触模型研究
3.1 并联型磨削装置磨削过程接触问题分析
3.2 接触轮与工件接触分析
3.2.1 半解析法接触模型建立
3.2.2 GCM-FFT法求解接触模型
3.2.3 有限元法仿真对比分析
3.3 自由式砂带与工件接触分析
3.3.1 接触区域几何关系分析
3.3.2 接触区域求解
3.3.3 有限元法仿真对比分析
3.4 本章小结
第4章 螺杆砂带磨削去除效率预测分析
4.1 基于THUNDERGBM算法的去除效率预测模型建立
4.1.1 ThunderGBM求解原理分析
4.1.2 训练样本处理与模型训练
4.2 拟合结果对比分析
4.2.1 模型评价指标计算与分析
4.2.2 螺杆磨削去除量及形貌预测
4.3 本章小结
第5章 砂带磨削机构安装摆角优化分析
5.1 曲面解析模型建立
5.1.1 接触轮曲面解析模型建立
5.1.2 工件曲面解析模型建立
5.2 摆角最优化问题建立
5.2.1 网格划分与节点求解
5.2.2 目标函数构建与求解
5.3 摆角问题仿真验证
5.3.1 有限元仿真模型及数据处理
5.3.2 有限元仿真结果分析
5.4 本章小结
第6章 并联型磨削机构加工实验与数据处理
6.1 加工与测量实验环境的搭建
6.2 单变量法定点加工实验设计
6.3 联动法磨削加工实验设计
6.4 测量方案设计与数据处理
6.4.1 激光距离传感器螺旋式曲面测量
6.4.2 测量数据曲面匹配
6.4.3 曲面去除量对比分析
6.5 本章小结
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度机器人叶片剖光研究[J]. 王刚,赵尚福. 机械工程师. 2020(02)
[2]基于图像信息的砂带磨削材料去除率预测模型[J]. 张广鹏,任利娟,王启文. 仪器仪表学报. 2019(12)
[3]基于柔性砂轮的叶片前后缘磨削技术研究[J]. 毕超,郝雪,房建国,王琰. 现代制造工程. 2019(12)
[4]航空维修中钛合金零件制造工艺技术探讨[J]. 张成丽,曹宏翼,朱玉波,梁彪,黄硕,李兴泉. 世界制造技术与装备市场. 2019(06)
[5]气体腰轮流量计三叶转子四轴加工技术研究[J]. 黄玉良,华威,曾瑞航,王滔. 计量技术. 2019(11)
[6]机器人自适应砂带磨削空速管关键技术研究[J]. 安寅平,胡昌浩,刘帅,邹莱,黄云. 航空制造技术. 2019(20)
[7]门把手抛光机器人工作站设计[J]. 王祥祯. 装备制造技术. 2019(10)
[8]铣削螺杆钻具转子有限元模态分析[J]. 姜丽杰,王海燕,黄德涛,孙兴伟,杨赫然,董祉序. 机械工程与自动化. 2019(05)
[9]基于修正的Archard磨损理论模型的H13模具钢热挤压磨损研究[J]. 皇涛,宋宇,张丹丹,张丰收,宋克兴. 锻压技术. 2019(09)
[10]机器人砂带磨削GH4169镍基高温合金表面完整性研究[J]. 段练,黄云,邹莱. 中国机械工程. 2019(17)
硕士论文
[1]复杂曲面零件机器人磨削装置研究[D]. 陈蒙.安徽工程大学 2019
[2]钢轨开式砂带打磨主动排屑过程仿真分析[D]. 王慧.北京交通大学 2019
[3]基于六自由度并联机构的螺旋桨桨叶磨削装置研制[D]. 张亚男.江苏科技大学 2019
[4]钢轨砂带打磨磨粒微观接触与材料去除理论研究[D]. 程继发.北京交通大学 2019
[5]发动机叶片机器人磨抛系统关键技术研究[D]. 王品章.南京航空航天大学 2019
[6]基于三维测量的精铸叶片机器人砂带磨抛方法研究[D]. 蔡汉水.重庆理工大学 2018
[7]曲面零件抛光机器人离线轨迹规划研究[D]. 梁子龙.武汉理工大学 2018
本文编号：3482320
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3482320.html
