高能材料（HEM）切削力测试系统的研制

论文摘要

随着航空航天以及先进动力驱动技术的发展，高能材料的地位越来越重要。但是高能材料在加工过程中的危险性成了制约其发展的最大因素。我国以前对高能材料的切削加工是靠手工来完成的，工作效率极其低下。因此，为了保证高能材料在实际加工中的安全以及提高生产效率，研制开发高能材料切削力测试系统具有非常重要的意义。本文针对测试系统的参数要求，研制出了一种高能材料切削力的测试系统，测试切削过程中高能材料在达到燃爆点时的切削力与温度。详细介绍了该测试系统的设计过程。详细叙述了切削力的动态测试，切削力数据的采集与处理；阐述了温度测试过程以及对重要实验过程进行录像；详细阐述了伺服电动机和伺服驱动器的工作原理；介绍了伺服电动机和伺服驱动器的主要性能和参数；详细描述了伺服电动机与伺服驱动器及运动控制卡之间的电路连接；设计了伺服电动机的配电线路以及对其操作过程进行了说明；介绍了配电柜的结构和功能以及对其中的电器件的原理作了说明；进行了高能材料机械切削方案的设计、比较、选择以及介绍了各个组成零件的功能；对伺服电动机以及机械切削装置中的螺栓组进行了校核。最后对橡胶材料进行模拟切削实验和摩擦力实验以及对易燃易爆的高能材料进行切削实验，并分别对实验结果做了分析说明。实验结果表明，所研制开发的测试平台能够达到厂方规定的使用标准，测试平台系统能够满足实际工作要求，达到了预期的设计目标；所建立的测试系统，为进一步研究高能材料的性质奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文选题来源
• 1.2 论文的研究背景
• 1.2.1 高能材料的研究背景
• 1.2.2 伺服交流电机及驱动器的发展及现状
• 1.2.3 动态力测试的研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 1.4 本文的组织结构
• 2 总体方案设计
• 2.1 对系统的设计参数以及要求进行分析
• 2.2 测试系统的整体方案设计
• 2.3 切削力的测量
• 2.3.1 测力仪的选择
• 2.3.2 YDX-III9702压电式测力仪的结构
• 2.3.3 YDX-III9702压电式测力仪的特点
• 2.3.4 测力仪的性能参数
• 2.3.5 测力仪力信号的采集
• 2.4 温度的测量
• 2.4.1 红外测温仪的工作原理及优点
• 2.4.2 性能参数
• 2.4.3 温度测量方法
• 2.5 伺服电动机的初选
• 2.6 加工过程的实时监测
• 2.7 切削力数据的处理软件
• 2.8 本章小结
• 3 伺服电动机的控制
• 3.1 伺服控制概述
• 3.2 交流伺服电动机
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 交流伺服电动机的结构特点、分类以及自带检测传感器
• 3.3 伺服驱动器
• 3.3.1 伺服驱动器概述
• 3.3.2 伺服电动机编码器与伺服驱动器的线路连接
• 3.3.3 伺服驱动器主要参数的设定
• 3.4 运动控制卡
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 运动控制卡PCI-8132的接口
• 3.4.3 运动控制卡PCI-8132的工作原理
• 3.4.4 操作界面
• 3.5 伺服控制装置配电柜
• 3.5.1 伺服电动机配电线路设计
• 3.5.2 配电柜的布局
• 3.5.3 配电柜内部的低压电器
• 3.6 本章小结
• 4 测试系统的机械切削部分设计
• 4.1 测试系统切削装置总体方案的设计
• 4.1.1 切削方案的提出与比较
• 4.1.2 夹刀架回转半径的计算
• 4.2 伺服电动机的校核
• 4.3 测试系统切削装置的校核计算
• 4.3.1 对三角钢钢支架与上支撑板联接螺栓进行选择与校核计算
• 4.3.2 立柱销的校核
• 4.4 本章小结
• 5 高能材料切削力测试系统的实验
• 5.1 测试系统的橡胶材料模拟试验
• 5.1.1 橡胶材料的切削试验
• 5.1.2 橡胶材料的摩擦试验
• 5.2 测试系统的高能材料实验
• 5.2.1 高能材料的切削试验
• 5.2.2 高能材料的摩擦试验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 部分实物图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢