串并混聯(lián)葉片拋磨機(jī)床畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

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1、第1章緒論第1章緒論制造裝備是汽車(chē)、能源動(dòng)力設(shè)備、航空航天等重要工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)，制造裝備水平關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。20世紀(jì)50年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，數(shù)控裝備的水平不斷提高，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各種場(chǎng)合，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。數(shù)控裝備集機(jī)械、計(jì)算機(jī)、伺服控制、微電子等技術(shù)于一體，是一種高附加值、高技術(shù)產(chǎn)品，代表著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平。目前國(guó)內(nèi)數(shù)控裝備應(yīng)用領(lǐng)域仍不夠廣泛，在葉片等復(fù)雜曲面精整加工方面基本沒(méi)有數(shù)控裝備，仍以工人手工完成為主，與國(guó)外有一定差距。研究適用于這些領(lǐng)域的數(shù)控裝備，對(duì)進(jìn)一步提高我國(guó)制造業(yè)水平有

2、重要意義。1.1課題研究背景及意義1.1.1課題研究背景隨著世界工業(yè)高速發(fā)展，煤炭、石油等化石能源消耗量激增，其有限的儲(chǔ)備量難以滿足人類(lèi)日益增長(zhǎng)的需求。因此，在世界范圍內(nèi)掀起了開(kāi)發(fā)利用新能源、可再生能源的熱潮，比如太陽(yáng)內(nèi)、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、核能等。新能源與化石能源相比二氧化碳排放量幾乎為零，對(duì)環(huán)保有重要意義。我國(guó)在水能、風(fēng)能儲(chǔ)量方面具有很大優(yōu)勢(shì)，水力資源居世界首位、風(fēng)力資源居世界第三位。新能源的利用主要依靠水輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)等能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，將水能、風(fēng)能等轉(zhuǎn)化成清潔無(wú)污染的電力能源。在航空運(yùn)輸領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)大型運(yùn)輸機(jī)主要從空中客車(chē)公司和波音公司等國(guó)外企業(yè)進(jìn)口。十一五期間

3、我國(guó)開(kāi)始實(shí)施大飛機(jī)工程，旨在設(shè)計(jì)制造具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大飛機(jī)，提升我國(guó)飛機(jī)制造業(yè)水平，并帶動(dòng)新材料、現(xiàn)代制造、先進(jìn)動(dòng)力等關(guān)鍵領(lǐng)域的群體技術(shù)突破。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的核心組成部分，飛機(jī)整體性能與航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能有很大關(guān)系。水輪機(jī)、汽輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等能源動(dòng)力設(shè)備中存在大量葉片零件，少者上千個(gè)多者可達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)。葉片是一種73第1章緒論特殊零件，其形狀復(fù)雜、質(zhì)量要求高、加工難度大，而且是故障多發(fā)零件，屬于能源動(dòng)力設(shè)備的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量直接響設(shè)備能量轉(zhuǎn)換效率。葉片長(zhǎng)期工作在高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境，承受交變載荷作用，要求其具有很好的力學(xué)性能、抗熱變形性能和抗腐蝕性能，因此葉片材料

4、多為鋁合金、鈦合金、鐵基不銹鋼。葉片制造過(guò)程一般分為三個(gè)階段，首先通過(guò)鑄造、鍛造、板材冷軋或熱擠壓獲得毛坯，然后利用多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心銑削達(dá)到要求的尺寸和形狀精度，最后經(jīng)打磨拋光提高表面質(zhì)量達(dá)到使用要求。針對(duì)葉片成形加工，國(guó)內(nèi)外已有多個(gè)單位開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床。魯南機(jī)床集團(tuán)開(kāi)發(fā)出VHP800-5AX五軸葉片加工中心，江蘇新瑞重工科技有限公司開(kāi)發(fā)出V5X1800型五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心，北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司開(kāi)發(fā)出XKH1600型五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心[1]，、清華大學(xué)與齊齊哈爾第二重型機(jī)床廠合作研制出XNZ2430型重型龍門(mén)式五軸混聯(lián)機(jī)床[2]，該機(jī)床適合于大型水輪機(jī)葉片

5、銑削加工。意大利C.B.Ferrari公司和瑞士Willermin公司分別研制出A172型和W518TB型葉片加工中心[3,4]。圖1.1所示是以上幾種適合于葉片加工的機(jī)床。針對(duì)葉片磨拋加工，C.B.Ferrari公司研制了MY13型五軸數(shù)控砂帶磨床[4]，德國(guó)Metabao公司開(kāi)發(fā)出六軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控砂帶磨床，如圖1.2所示。杭州機(jī)床集團(tuán)公司、重慶三磨海達(dá)磨床、武漢華中數(shù)控股份有限公司也開(kāi)發(fā)出一批數(shù)控砂帶磨床。圖1.1國(guó)內(nèi)外幾種葉片加工機(jī)床73第1章緒論圖1.2國(guó)外研制的砂帶磨床1.1.2課題研究意義歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在葉片自動(dòng)化磨拋加工裝備研制方面取得了大量成果，如數(shù)控砂帶磨床

6、、機(jī)器人砂帶磨拋系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前我國(guó)葉片磨拋加工主要還是通過(guò)工人手工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、工作條件惡劣。磨拋后葉片形位精度和表面質(zhì)量受工人技術(shù)影響較大，即使是同一個(gè)工人加工出來(lái)的零件，其精度和質(zhì)量也難以得到有效保證；限制了我國(guó)葉片制造水平向高效率、高質(zhì)量方向發(fā)展。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)水輪機(jī)、汽輪機(jī)等設(shè)備的需求量會(huì)不斷增加，對(duì)其質(zhì)量和性能的要求也越來(lái)越高，而以我國(guó)目前的葉片制造裝備水平很難滿足這些要求。因此，研究葉片磨拋加工數(shù)控機(jī)床對(duì)提高我國(guó)能源動(dòng)力設(shè)備制造業(yè)的水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力以及促進(jìn)飛機(jī)制造制造業(yè)發(fā)展具有重要意義。本論文研

7、究?jī)?nèi)容正是依托于這樣的背景，著眼于混聯(lián)式葉片磨拋機(jī)床控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)葉片類(lèi)零件自動(dòng)化磨拋加工。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1并聯(lián)機(jī)床的產(chǎn)生與研究進(jìn)展1994年美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上，美國(guó)、瑞士等國(guó)家的一些公司展出了Stewart數(shù)控機(jī)床樣品，從此這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床引起了世界范圍的關(guān)注[5]。并聯(lián)機(jī)床集機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論、伺服傳感技術(shù)等于一體，是一種高附加值、高技術(shù)產(chǎn)品。與傳統(tǒng)機(jī)床相比，并聯(lián)機(jī)床各個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)不需要導(dǎo)軌支撐和導(dǎo)向，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量、慣量小，73第1章緒論動(dòng)平臺(tái)承受的載荷由