研抛工艺的数学模型及最优工艺参数研究

本文根据作者最近参与完成的研抛工艺实验结果,从力学与热力学分析入手建立了以定常的拉力F与线速v为控制变量,以研抛时间t和工件温升△T为状态变量的数学模型.据此,确定了最优解F~*与v~*.     

磁流变均匀研抛工具的设计及实验分析

磁流变研抛时采用圆柱形永磁铁作为磁场发生装置存在"边缘效应"缺陷,且研抛时不同直径区域上的研抛速度不一致,导致研抛时材料去除不均匀,研抛区域较小.为提高研抛效果,研制了新型的磁流变研抛工具,并进行了理论分析.使用条形永磁铁组合作为磁场发生装置,利用永磁铁的"边缘效应"与"叠加效应"构建了线形增强磁场;并使用等效磁荷法拟...     

基于研抛设备的开放式数控系统体系结构研究

论述基于研抛数控系统的体系结构,对数控系统的硬件平台和软件平台进行了分析,并对模块进行了划分.该数控系统具有开放的体系结构.     

行星式平面研磨机研抛过程运动轨迹分析

分析了广泛采用的行星式平面研磨抛光机的运动原理。从节点、节圆入手，将复杂的研抛运动化为在定中心距条件下工作与研磨盘相对于假想系杆的两相绕定轴的回转运动，根据其速比的取值不同，将行星式平面研抛运动归结为3种类型；分析了其轨迹曲线类型。为进一步分析轨迹类型与加工质量、频率的关系奠定了理论基础。     

轴数控连续展成磨齿机空间几何误差解耦补偿方法

针对数控连续展成磨齿机的精密加工需求,进行了机床空间误差解耦及补偿方法研究。首先,基于多体理论与坐标变换原理构建了机床各部件间的相对位姿变换矩阵,建立了涵盖所有几何误差元素的连续展成磨齿机空间误差模型;然后,分别基于姿态矩阵和位置矩阵对机床空间误差进行分步解耦;最后,通过具体数值计算对分步解耦补偿方法进行了实例计算,并采用球杆仪验证了空间误差解耦补偿理论的正确性与有效性。     

六轴数控连续展成磨齿机空间几何误差解耦补偿方法

针对数控连续展成磨齿机的精密加工需求,进行了机床空间误差解耦及补偿方法研究。首先,基于多体理论与坐标变换原理构建了机床各部件间的相对位姿变换矩阵,建立了涵盖所有几何误差元素的连续展成磨齿机空间误差模型;然后,分别基于姿态矩阵和位置矩阵对机床空间误差进行分步解耦;最后,通过具体数值计算对分步解耦补偿方法进行了实例计算,并采用球杆仪验证了空间误差解耦补偿理论的正确性与有效性。     

精密磨抛加工机器人自主重力补偿方法研究

目的 针对工业机器人磨抛加工过程需消除不同位姿条件下重力矢量对末端力感知的影响,提出一种重力补偿算法,从而精确控制三维磨削力。方法 借助安装在机器人末端的六维力传感器,读取机器人多个随机位姿下实时力和力矩信息,并基于卡尔曼滤波对传感器信息进行有效降噪;通过线性拟合算法对降噪后数据开展数值分析,计算出传感器误差、机器人世界坐标系偏移、末端负载重心大小及重心坐标等参数;根据以上参数并结合机器人当前姿态来实时消除负载重力影响。结果 采用笔者所提算法对同样静态条件下的机器人进行重力补偿,补偿后的重力影响产生的各方向力均近似为0,偏差小于0.1 N。结论 笔者所提出的算法充分考虑了重力补偿参数之间的耦合作用,能够消除重力影响,精确测量出机械臂末端六维力传感器受到的外力以及外力矩。     

垂直抛甩状血迹算法模型的研究

抛甩状血迹是现场最为重要的血迹形态之一。抛甩轨迹近似圆周运动,血迹脱离沾血物体以切线方向飞出。建立垂直抛甩状血迹算法模型,可推断作案者打击位置与打击体位,为犯罪现场垂直抛甩状血迹的分析测算提供全新的方法。     

基于瞬时铣削力的球头铣刀铣削力系数辨识

面向多轴铣削加工的铣削力预测,提出了基于瞬时铣削力的球头铣刀铣削力系数辨识方法.首先建立了铣削过程中刀具的瞬时坐标系来准确描述多轴加工中刀具的位置和位姿,在此基础上建立了球头铣刀任意位置和位姿的通用铣削力模型,即建立了铣刀刀刃微元的切削弧长,刀刃微元的切削宽度和瞬时未变形切削厚度的数学模型.然后根据铣削力模型推导了基于瞬时铣削力的铣削力系数辨识模型.最后通过铣削力系数辨识实验和铣削力仿真计算,验证了方法的正确性和可靠性.     

一种电液负载模拟器多余力的结构补偿方法

电液负载模拟器属于典型的被动式电液力伺服系统。为抑制和消除系统内固有的强多余力干扰,本文突破传统的从干扰补偿的角度消除多余力的方法,建立位置系统和加载系统耦合在一起的单输入双输出系统数学模型,分析研究被动式电液力伺服系统的力/位耦合机理并以结构解耦为出发点,提出一种采用复式结构伺服马达进行同步结构解耦的加载新原理,以此来消除系统中的多余力。仿真结果表明:此方法可以有效地消除小梯度加载时负载模拟器的多余力。     

基于烧蚀原理的激光抛光的数值建模与分析

采用连续激光对304不锈钢材料进行了基于烧蚀原理的激光抛光实验,得到了较好的抛光效果.耦合激光抛光中的传热和材料汽化,建立了一个二维瞬态数值模型,仿真了激光抛光中工件表面的演变,预测了激光抛光后工件的表面形貌和表面粗糙度值,仿真结果与实验结果十分接近,误差仅为8.17%.此外,利用该模型研究了激光抛光中工件表面移动速度的分布情况,确定了表面移动速度与初始表面形貌的关系:表面形貌波峰位置的表面移动速度较大,而波谷位置的表面移动速度较小,揭示了基于烧蚀原理的激光抛光降低工件表面粗糙度的机制.     

工业机器人光学加工中边缘问题的解决方法

现代光学系统发展到了自由曲面时代,也对其加工提出了更高要求.在镜面尺寸越来越大的背景下,工业机器人被逐步利用,但加工中的“边缘问题”依旧是难点之一.以进动气囊抛光头为原型设计并制作的柔性旋转抛光轮结构简单,能方便地搭载于工业机器人上,实现镜面边缘区域的加工,解决“边缘问题”.介绍了其原理、模型以及运动方式、下压距离、实物验证三个有关实验,展示了实验结果,并得到结论:合适的控制参数为下压距离小于1.5 mm,转速小于240 r/min.     

超精密气囊工具抛光方法的研究

针对气囊数控抛光获得高精密非球曲面零件的方法,分析了气囊抛光实验样机的结构、运动控制系统组成、柔性气囊的构成以及气囊进动运动方式和气囊抛光的加工原理.研究了气囊抛光工艺扩展可行性以及抛光过程中控制工件面形、表面质量和处理边缘效应的方法.研究表明气囊抛光工艺具有可扩展性.在试制的实验样机上进行了工艺参数综合实验,实验结果表明:利用气囊抛光方法可以加工出超精密光滑的表面,该方法是加工和制造超精密光学表面的有效方法.     

抛光力实时控制策略研究

针对传统抛光过程中的力位耦合问题,构建力位解耦的抛光力气动伺服控制系统.利用数据采集卡和Matlab/simulink的实时工具箱RTW,分别采用传统PID控制、前馈PID控制和单神经元PID控制三种控制策略,研究抛光力气动伺服系统实时控制效果.采用在线最小递归二乘法对前馈PID控制策略的参数实现精确辨识.采用有监督的Hebb学习规则调整单神经元PID加权系数.抛光力实时控制实验结果表明,前馈PID控制和单神经元PID控制与传统PID控制相比,能达到更好的控制效果.前馈PID控制达到稳定力输出所需时间短,单神经元PID控制达到力稳定的过程中振荡很小.     

磁流变抛光头形状对加工表面粗糙度的影响

设计了4种不同形状的抛光头,并使用自制的磁流变抛光液体在三轴数控铣床上对K9平面玻璃进行了磁流变抛光工艺试验.分析了在不同的磁场强度、磁极转速,加工间隙等多种情况下抛光头形状对加工表面粗糙度的影响.试验结果表明:槽型平面抛光头的抛光效果最好;同等条件下,在抛光头上开槽能有效地提高加工效率和加工质量.     

模具曲面机器人抛光工艺过程的建模与仿真

在PUMA－562型机器人上开发了具曲面自动光实验系统,分析了三维模具曲面抛光过程中影响抛光效果的主要工艺参数,提出以等效半径来表征抛光工具与模具曲面的空间相对位置,并利用多元线性回归和正交实验的方法建立了模具曲面抛光工艺过程的模型,仿真和实验结果表明该模型综合反映了抛光工艺参数对抛光效果的影响规律,为模具曲面智能抛光系统的开发奠定了基础。     

磁性复合流体的深孔抛光工艺试验研究

针对深孔零件光整加工技术的难题,提出了基于针式抛光头的磁性复合流体（MCF）深孔抛光的加工方法。首先利用COMSOL Multiphysics有限元软件建立不同的永磁铁磁场组合模型,根据仿真结果设计磁场分布均匀且强度较强的针式抛光头;再建立MCF深孔抛光的磁流场耦合模型,分析MCF的流动特性;以黄铜H62的深孔零件为加...     

基于改进L1自适应的姿态控制研究

针对含匹配不确定性和时变干扰的多变量耦合系统,提出改进L₁自适应控制,并进行控制系统闭环分析.针对常规解耦中积分型闭环系统的临界稳定问题,在常规解耦之后附加反馈控制,从而构成同时保证系统解耦性和稳定性的线性解耦控制.解耦后,系统表示为由若干含匹配不确定性和时变输入干扰的无耦合子系统组成.针对各子系统中不确定性和干扰问题,采用L₁自适应控制以保证系统的鲁棒性.此外,为避免控制量的瞬时大幅值和大变化率,设计参考信号变换方式,即参考信号中的阶跃跳变部分用正弦信号替代.最后,将所设计改进L₁自适应控制应用于飞行器姿态调节中,并通过Matlab数值仿真对所设计的姿态控制系统进行测试和验证,结果表明所设计控制算法和姿态控制系统可行有效.      

放卷张力系统解耦控制器的设计

针对凹版印刷机放卷系统对张力控制稳定性的要求,提出了一种利用自抗扰控制( ADRC)技术来设计张力解耦控制器的新方法.根据放卷系统的工作机理,建立了放卷张力系统的非线性耦合数学模型,用ADRC方法推导了张力系统的解耦模型,得到了系统阶数和静态解耦模型.在放卷张力系统模型的基础上,利用ADRC技术对放卷系统的张力解耦控制器进行了设计.控制器内部鲁棒性和抗干扰性能的对比仿真结果表明,所设计的ADRC解耦控制器可以较好地实现系统的解耦,并具有比传统比例积分微分控制器更好的内部鲁棒性和抗干扰性.     

超空泡航行体最优控制建模与仿真

基于空泡独立膨胀原理分析了超空泡航行体在小机动条件下空泡轴线的偏移,详细计算了航行体各部分流体动力,建立了超空泡航行体纵向运动非线性动力学模型.针对该模型存在严重的动态耦合与操纵耦合,利用精确线性化方法进行了解耦处理,进而设计了最优控制器,实现了对航行深度的渐进跟踪控制.仿真结果表明:该控制系统能够有效地跟踪深度信号,具有良好的控制品质;航行体能稳定在空泡内而不与空泡壁面接触.