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《西北工业大学》 2007年
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基于气动机械手实现纸基摩擦材料自动抄片技术基础研究

陈志彬  
【摘要】:湿式摩擦材料作为传扭/制动的关键材料,已经应用在多个领域,具有广泛的应用前景。借鉴于造纸工艺的碳纤维增强纸基摩擦材料预制体成型工艺——“抄片”,成为保证预制体增强纤维、摩擦性能调节剂和填料在预制体中均匀分布的重要一环。然而,目前采用的手动抄片机不能达到批量生产合格预制体的要求。本文设计了三自由度拼装式气动机械手,用来改造半自动专用抄片机,并研究了自动抄片机的控制系统。为了最终实现自动抄片工艺,构建了相应的外围设备——浆料二级分散、输送设备和步进式烘道,并以自动抄片机为中心,将上述设备进行了控制系统的整合。 本文首先根据摩擦材料预制体成形工艺的要求,实现了半自动专用抄片机,通过使用经验提出了气动机械手的各项技术要求;然后根据所提技术要求,在半自动专用抄片机的基础上提出了自动抄片的总体方案和结构;接着通过对功能气缸的计算和选型,构建了气动机械手本体,该机械手为3P1R直角坐标式拼装机械手,由五个功能气缸模块拼装而成,能够实现自动抄片时对压水辊和成形网的夹持、操作;然后采用SPC-100位置控制器和电磁比例方向控制阀解决了DGPL直线气缸的多点定位困难,根据气动机械手控制特点,采用阀岛和AS_i总线技术构建了高效、开放的控制系统;接着采用ProPneu 3.0.1.0软件对机械手关键的功能气缸——SLT和DGPL等执行单元各项运行参数进行了模拟和优化;然后以自动抄片机为中心,对二级分散设备、浆料输送系统和步进式烘道等辅助设备进行整合,为实现了摩擦材料预制体抄片工艺的小批量的自动化生产奠定了基础。最后,本文通过一种可自动加载的摩擦试验机进行了摩擦磨损试验,研究了静摩擦力矩曲线特征和影响静摩擦力矩的因素,证明了半自动抄片预制体对摩擦材料摩擦磨损性能的明显改进。 通过本文的研究,提出了基于气动机械手实现纸基摩擦材料自动抄片方法。通过对气动机械手的多点定位和控制等关键问题的解决,完成了自动抄片机气动机械手的设计。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP241

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