活塞异形销孔全闭环控制加工系统研究

论文摘要

活塞是现代舰艇动力的核心零件之一,其销孔设计成异形可有效降低应力集中、提高活塞寿命,开发高精度和高稳定性的异形销孔数控加工系统具有重要的经济价值和军事意义。本课题在原有销孔镗削半闭环系统的基础上,结合新型涡流传感器特性和非接触测量理论,改进控制方案,反馈信号直接取至镗杆尾端,将半闭环控制改进为全闭环控制,从而消除中间传动机构误差和外界不稳定因素引起的加工误差,闭环反馈信号的有效获取与分析是全闭环控制的前提。论文首先介绍了课题的来源和研究背景及国内外相关领域的研究状况,并在此基础上提出了课题研究的主要研究内容及预期想要达到的目标。论文针对现有半闭环加工系统不足,提出了全闭环控制的总体方案及闭环反馈信号的获取方法,阐述了采用两点法测量系统径向进给量的原理,并对此方法的可行性及精确度进行了详细的分析和讨论。论文设计了闭环信号获取装置及读取与分析软件。通过对真实镗削数据获取和分析,论文验证了两点法测量理论的可行性和正确性,为高速镗削系统的全闭环控制提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 国内外研究现状与应用前景
• 1.3 课题研究的主要内容及评价标准
• 1.3.1 课题研究的主要内容
• 1.3.2 评价标准
• 第二章 活塞异型销孔数控镗削系统
• 2.1 异型销孔镗削系统的基本原理
• 2.1.1 异型销孔的加工成型原理
• 2.1.2 活塞异型销孔镗削系统的硬件组成及工作原理
• 2.1.3 活塞异型销孔镗削系统软件功能模块
• 2.2 异型销孔镗削系统的半闭环改进
• 2.2.1 系统控制方式的改进
• 2.2.2 系统软件的改进
• 2.3 系统全闭环控制
• 2.3.1 系统全闭环控制构想
• 2.3.2 全闭环反馈信号与半闭环反馈信号的比较
• 本章小结
• 第三章 异型销孔镗削系统终端测量
• 3.1 异形销孔镗削系统简介
• 3.1.1 微进给机构简介
• 3.1.2 半闭环控制系统简介
• 3.2 镗杆位置信号测量方案
• 3.2.1 总体方案设计
• 3.2.2 信号测量原理及基本算法
• 3.3 两点法测量精度及误差分析
• 3.3.1 被测截面圆圆度误差（最小二乘法）
• 3.3.2 被测截面圆圆度误差（动态测量过程）
• 3.3.3 传感器测量点位置偏差
• 3.3.4 主轴径向跳动误差
• 3.3.5 传感器安装位置偏差
• 本章小节
• 第四章 实验系统前期测试
• 4.1 电涡流传感器简介
• 4.1.1 电涡流传感器工作基本原理
• 4.1.2 电涡流传感器基本参数
• 4.1.3 模拟信号采集和转换
• 4.2 系统线性度测试
• 4.2.1 实验平台及测量电路
• 4.2.2 实验数据分析
• 4.2.3 实验结果精度评估
• 本章小节
• 第五章 异形活塞销孔数控镗床径向微进给测量试验
• 5.1 测量装置总体方案
• 5.2 实验装置组成部分零件设计
• 5.2.1 Solid Edge 软件介绍
• 5.2.2 镗杆的设计
• 5.2.3 传感器安装支架的设计
• 5.2.4 编码器及其安装支架的设计
• 5.2.5 实验装置的整体安装
• 5.3 PCX-4264 卡介绍
• 5.3.1 PCX-4264 卡简介
• 5.3.2 PCX-4264 卡中断服务程序
• 5.4 单传感器测量实验
• 5.4.1 传感器稳定性测试
• 5.4.2 传感器线性度及电压-位移系数标定
• 5.4.3 被测面圆度误差测量
• 5.5 双传感器两点法测量实验
• 5.5.1 静止状态径向进给测量
• 5.5.2 启动状态径向进给测量
• 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 附录A：设计零件图
• 附录B：实物图
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢