數(shù)控成形磨床移動(dòng)式立柱溫度特性分析及擬合方法研究.pdf

1、為了改善成形磨削加工過程中的熱態(tài)特性，進(jìn)一步提升高性能磨床的加工精度，在分析了成形磨床移動(dòng)式立柱溫度場(chǎng)特性基礎(chǔ)上，針對(duì)移動(dòng)式立柱溫度場(chǎng)非線性、大滯后的特點(diǎn)，提出了逐級(jí)遞推擬合式算法以預(yù)測(cè)立柱溫度場(chǎng)變化趨勢(shì)。為了檢測(cè)并分析移動(dòng)式立柱溫度場(chǎng)分布，采用LabVIEW(Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench)虛擬儀器開發(fā)了多通道溫度場(chǎng)檢測(cè)儀器。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將擬合算法應(yīng)用到移動(dòng)式立柱溫

2、度場(chǎng)熱誤差與變形分析中，擬合曲線與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，證明此算法具有較高的擬合精度，而且運(yùn)算過程快速、方法簡單實(shí)用，適用于移動(dòng)式立柱溫度特性分析、熱誤差預(yù)測(cè)建模與誤差消除等方面。具體包括：
　　 第一章，本章介紹了高性能成形磨床技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，討論了熱誤差引起的變形對(duì)制造精度的影響。詳細(xì)闡述了國外發(fā)達(dá)工業(yè)國家在溫度場(chǎng)分析與熱誤差建模方面的研究現(xiàn)狀，以及國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)對(duì)此課題的研究成果。最后論述了課題的研究意義，提出了論文的主

3、要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)。
　　 第二章，本章介紹了虛擬儀器在溫度檢測(cè)領(lǐng)域的作用和意義，詳細(xì)闡述了溫度采集系統(tǒng)方案的硬件配置與性能參數(shù)。采用虛擬儀器LabVIEW開發(fā)了一套多通道溫度采集系統(tǒng)，并且解釋了溫度采集儀器各個(gè)模塊的用途、程序設(shè)計(jì)方案、人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)理念與操作方法等，為后續(xù)的溫度場(chǎng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)以及算法擬合應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　 第三章，本章首先介紹了溫度場(chǎng)熱傳遞基礎(chǔ)理論，并在此基礎(chǔ)上闡述了穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元分析的數(shù)

4、學(xué)建模方法?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制溫度場(chǎng)走勢(shì)圖像，并對(duì)成形磨床中腰導(dǎo)軌移動(dòng)式立柱進(jìn)行工況與熱源分析，通過溫度對(duì)比圖像說明立柱前、后側(cè)表面存在溫度差。運(yùn)用有限元理論與AFISYS軟件對(duì)立柱熱源所產(chǎn)生的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行分析，進(jìn)一步證明立柱溫度場(chǎng)分布不均衡，也為后續(xù)溫度數(shù)據(jù)擬合研究建立依據(jù)。
　　 第四章，本章提出了逐級(jí)遞推擬合算法，詳細(xì)闡述了實(shí)驗(yàn)方法、過程及結(jié)果，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)移動(dòng)式立柱溫度場(chǎng)熱誤差、熱變形、誤差消除進(jìn)行系列研究。針對(duì)移動(dòng)

5、式立柱溫度場(chǎng)變化符合多階指數(shù)函數(shù)規(guī)律的特點(diǎn)，為了建立準(zhǔn)確的熱誤差數(shù)學(xué)模型，高精度地預(yù)測(cè)立柱溫度場(chǎng)變化趨勢(shì)，針對(duì)實(shí)時(shí)間數(shù)跨度較大的多階指數(shù)函數(shù)，提出一種新的逐級(jí)遞推擬合式算法。根據(jù)不同時(shí)間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)具有不同平衡時(shí)間的特點(diǎn)，通過數(shù)學(xué)方法變化，采用一階指數(shù)函數(shù)的擬合算法進(jìn)行擬合并逐級(jí)遞推，分別得到多階指數(shù)函數(shù)的不同項(xiàng)的時(shí)間常數(shù)和相應(yīng)的幅值。最后將所提出的算法在溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)擬合、熱變形數(shù)據(jù)擬合以及誤差消除等方面進(jìn)行應(yīng)用，將擬合曲線與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)