數(shù)控成形磨床移動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，進一步提升高性能磨床的加工精度，在分析了成形磨床移動式立柱溫度場特性基礎(chǔ)上，針對移動式立柱溫度場非線性、大滯后的特點，提出了逐級遞推擬合式算法以預測立柱溫度場變化趨勢。為了檢測并分析移動式立柱溫度場分布，采用LabVIEW(Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench)虛擬儀器開發(fā)了多通道溫度場檢測儀器。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)將擬合算法應用到移動式立柱溫

2、度場熱誤差與變形分析中，擬合曲線與實驗檢測數(shù)據(jù)進行對比，證明此算法具有較高的擬合精度，而且運算過程快速、方法簡單實用，適用于移動式立柱溫度特性分析、熱誤差預測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制造精度的影響。詳細闡述了國外發(fā)達工業(yè)國家在溫度場分析與熱誤差建模方面的研究現(xiàn)狀，以及國內(nèi)重點大學對此課題的研究成果。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領(lǐng)域的作用和意義，詳細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模塊的用途、程序設(shè)計方案、人機交互界面的設(shè)計理念與操作方法等，為后續(xù)的溫度場檢測實驗以及算法擬合應用奠定堅實基礎(chǔ)。
　　 第三章，本章首先介紹了溫度場熱傳遞基礎(chǔ)理論，并在此基礎(chǔ)上闡述了穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)溫度場有限元分析的數(shù)

4、學建模方法。基于實驗數(shù)據(jù)繪制溫度場走勢圖像，并對成形磨床中腰導軌移動式立柱進行工況與熱源分析，通過溫度對比圖像說明立柱前、后側(cè)表面存在溫度差。運用有限元理論與AFISYS軟件對立柱熱源所產(chǎn)生的溫度場分布進行分析，進一步證明立柱溫度場分布不均衡，也為后續(xù)溫度數(shù)據(jù)擬合研究建立依據(jù)。
　　 第四章，本章提出了逐級遞推擬合算法，詳細闡述了實驗方法、過程及結(jié)果，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對移動式立柱溫度場熱誤差、熱變形、誤差消除進行系列研究。針對移動

5、式立柱溫度場變化符合多階指數(shù)函數(shù)規(guī)律的特點，為了建立準確的熱誤差數(shù)學模型，高精度地預測立柱溫度場變化趨勢，針對實時間數(shù)跨度較大的多階指數(shù)函數(shù)，提出一種新的逐級遞推擬合式算法。根據(jù)不同時間常數(shù)的指數(shù)函數(shù)具有不同平衡時間的特點，通過數(shù)學方法變化，采用一階指數(shù)函數(shù)的擬合算法進行擬合并逐級遞推，分別得到多階指數(shù)函數(shù)的不同項的時間常數(shù)和相應的幅值。最后將所提出的算法在溫度場數(shù)據(jù)擬合、熱變形數(shù)據(jù)擬合以及誤差消除等方面進行應用，將擬合曲線與實驗檢測數(shù)