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基于平面度原位检测的可调铣削夹具设计

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 在线检测技术研究现状

1.2.1 平面度检测方法研究现状

1.2.2 平面度误差评定现状

1.3 可变夹紧力与可动支撑技术研究现状

1.3.1 夹具的产生

1.3.2 夹紧力自动控制技术研究现状

1.3.3 可变支撑研究现状

1.4 研究目的及意义

1.4.1 课题来源

1.4.2 研究目的及意义

1.5 主要研究内容

第2章 相关理论基础

2.1 总体设计

2.2 平面度误差检测

2.2.1 平面度检测方法

2.2.2 平面度评定方法

2.3 装夹布局和夹紧力优化方法

2.3.1 夹紧力优化

2.3.2 最优支撑点位置

2.4 自动控制原理

2.4.1 PID原理

2.4.2 PID算法及指令

2.5 本章小结

第3章 平面度在线检测系统研究

3.1 平面度检测数据获取

3.1.1 在线检测原理

3.1.2 导轨及其精度计算

3.1.3 误差分离技术

3.1.4 离散数据的曲面插值

3.2 平面度误差评定

3.2.1 平面度评定优化算法流程

3.2.2 混沌粒子群算法

3.2.3 实现CPSO平面度算法步骤

3.2.4 最小二乘法步骤

3.2.5 遗传算法

3.2.6 数据比较

3.3 本章小结

第4章 在线动态调控夹具设计

4.1 可调夹紧机构设计

4.1.1 总体设计

4.1.2 结构设计

4.1.3 控压元件的选择

4.1.4 控制系统设计

4.1.5 可调夹紧力的夹具装置设计

4.2 可动支撑机构设计

4.2.1 支撑装置设计

4.2.2 支撑装置的结构设计

4.2.3 控制系统设计

4.2.4 三个支撑独立运动的结构设计

4.3 夹具系统设计

4.4 本章小结

第5章 结论和展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

随着先进制造技术的快速发展,整体切削成型零件的需求量越来越大。由于金属切削过程中,工件一直处于动态受力状态,切削力大小与受力点位置不断发生变化,所以大型薄板件的切削变形问题始终难以有效控制。因此,本文以铣削加工中的工件变形在线补偿为目的,研究夹紧力大小与支撑点位置的在线动态调控方法,设计在线动态可调控的铣削夹具系统,为铣削变形的在线补偿奠定基础。
   将数字控制技术应用到铣削夹具中,设计了夹紧力大小可动态调控的液压铣削夹具系统,它主要包括平面度在线检测系统、夹紧力动态可调的夹紧装置和支撑点位置动态可调的支撑装置三部分。
   在综合分析平面度检测技术基础上,研究铣削过程的平面度在线测量方法,设计了高精度激光在线测量系统,利用误差分离技术进行平面度数据处理。设计了基于混合粒子群的平面度误差评定算法,并与传统基于遗传算法和基于最小二乘法的平面度算法进行对比分析。平面度误差的在线检测,为铣削夹具的动态调控提供基础数据。
   研究夹紧力大小的在线动态调控方法,以传统压紧方式为基础,将电液比例技术应用于夹紧力可在线动态调控的夹紧装置。构建系统的闭环控制方式,设计液压系统的组成与夹具力的动态调控算法,并编写了相应的PLC控制程序,用winCC组态软件对夹紧力大小进行实时监控。
   研究夹具系统支撑点动态可调的方法,分别设计基于滚轮方式的单个支撑点位置动态可调的支撑装置和多个支撑点位置动态可调的支撑装置。进行支撑机构的有限元分析与理论校核计算。给出机构的运动原理,设计相应的运动控制算法并编写系统的运动控制程序,实现了在线动态调控的铣削夹具系统。

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