收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

复杂曲面全数字式力控磨抛技术研究

梁秀权  
【摘要】:航空发动机叶片的型面精度与表面质量直接影响发动机的气动性能,目前国内航发叶片的叶缘90%以上仍然采用手工磨抛,一致性差、质量无法得到保证、加工效率低。叶片型面复杂,叶缘特征微小、轮廓度与表面精度要求高、去除余量少且分布不均匀,目前亟需具有力位精准调控功能的自动化磨抛方式。数控磨床虽可显著提高加工效率和质量,但成本高、编程复杂。机器人运动空间大、智能化、成本低、可快速灵活转换工艺,在实现多品种、小批量的航发叶片磨抛加工中具有显著优势。然而,工业机器人开放性差,末端响应慢且力位耦合严重,传统机器人磨抛系统仅对磨抛刀路进行规划,缺乏对磨抛正压力的精准控制,难以实现指定磨削余量的柔顺加工。综上,研发高性能的力控磨抛单元,实现机器人砂带磨抛系统的力位解耦控制,以相互配合完成航发叶片的力位协同精准磨抛具有重大意义。本文面向机器人磨抛系统的高带宽精准力控制难题展开研究,以力位解耦为出发点,开发了刚柔耦合的全数字式力控砂带磨抛单元,研究了接触过渡态与稳态力控算法,编写了交互控制软件,开展了航发叶片打磨验证。主要研究内容如下:1力控磨抛单元总体设计。从力位解耦、结构模块化、主/被动柔顺融合等实际需求出发,系统地设计了全特征磨抛单元的刚柔耦合结构、灵活开放式电控系统、位置-力双闭环控制算法,数据可视化与操作便捷的ForceControlDesk交互控制软件。2接触过渡态的力冲击与振动抑制算法。采用离线反馈的输入整形技术对输入信号进行整形,引导系统振动相互抵消,仿真结果显示经过ZV整形器后接触稳定时间缩短约84.2%,最大力超调量下降约94.7%;并在此基础上提出了非线性跟踪微分器(NTD)自动整形技术,增加对非结构化环境的适应性和鲁棒性,试验中采用NTD方法前后接触稳定时间降低约72.3%,最大力超调量降低约87.5%。3接触稳态自适应力跟踪与补偿算法。在阻抗控制框架内,提出了具有Lyapunov稳定性的环境刚度与位置观测器,以生成自适应参考轨迹,降低非结构化环境下的力跟踪稳态误差,同时采用迭代学习控制补偿位置跟踪误差对力控精度的影响,实验中采用补偿算法前后力稳态误差的均值降低约96.4%。4系统集成、测试与打磨验证。采用最小二乘方法对装置进行动力学模型辨识,在Visual Studio中与Qt混合编程完成控制软件编写,并开展多种调试、测试实验,且针对多种航空发动机叶片的叶盆、叶背以及叶缘开展了打磨验证实验,打磨力控精度±0.5N,打磨后叶缘圆角明显,叶片型面粗糙度Ra值达到0.1263μm。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 张文斌;王海明;葛劢翀;;碲锌镉晶片双面机械化学磨抛分析[J];电子工业专用设备;2020年06期
2 李晓炜;饶巍林;;机器人恒力磨抛材料去除研究[J];机床与液压;2021年04期
3 李振;赵欢;丁汉;;工业叶片磨抛加工过程接触控制优化[J];组合机床与自动化加工技术;2021年02期
4 王逸潇;俞桂英;丁烨;郑建明;;轮毂曲面机器人力控磨抛路径规划方法[J];机械与电子;2021年04期
5 孙玉民;康靖宇;宋亮鹏;赵世鹏;;机匣类零件数控磨抛加工技术研究[J];中国新技术新产品;2021年05期
6 田凤杰;狄春东;韩晓;李论;;机器人磨抛工艺参数优化方法研究[J];成组技术与生产现代化;2021年03期
7 吕忠伟;王金涛;赵森;郭海兵;关盛楠;;基于力控功能智能磨抛机器人系统研发[J];机器人技术与应用;2021年04期
8 叶根翼;叶根龙;吴文朴;张健;徐化新;;大型全液压地坪磨抛机的设计与研制[J];现代制造技术与装备;2020年10期
9 江秀梅;郑旭钦;叶景涛;洪文聪;曹汝忠;;大型地坪磨抛机开发的关键技术研究[J];现代制造技术与装备;2020年10期
10 刘轩;赵正彩;傅玉灿;徐九华;李志强;;钛合金风扇叶片磨抛加工性能试验研究[J];航空制造技术;2017年17期
11 屈塬;印倩文;;假如战争今天爆发[J];军营文化天地;2017年06期
12 易国民;周健伊;易臻希;;精密磨抛头设计[J];科技资讯;2007年29期
13 谢中生;国内外硅片磨抛设备发展述评[J];电子工业专用设备;1998年04期
14 袁慧,樊晶明,王成勇,魏昕;半自动磨抛机磨削运动转迹和结构设计研究[J];石材;1998年09期
15 吴贵生,胡旦阳;砂页轮的磨抛机理及其试验研究[J];磨料磨具与磨削;1990年04期
16 孙莉莉;韦薇;张争光;徐品烈;高岳;;晶片双面磨抛压力控制系统的研究[J];电子工业专用设备;2021年04期
17 王丽萍;屈林;苗承义;张潇;王操;;铝合金金相试样的制备方法[J];热处理技术与装备;2020年01期
18 杨俊峰;张新冬;张明德;王加林;;航发叶片7轴联动砂带柔性磨抛技术研究[J];航空制造技术;2016年14期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 吴文朴;周崎峰;叶根翼;;数智行星磨抛机在物理抛光混凝土中的应用[A];2021年中国地坪行业年会暨地坪技术研讨会论文集[C];2021年
2 王浩程;张宏太;张德良;方新;;行星滚磨抛光磨料流态特征的数值模拟[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集(二)[C];2004年
3 余英良;王翠兰;;车磨抛合一的数控加工及抛磨循环程序的应用[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
4 窦远;刘赟奕;牛存可;;航空发动机机匣机器人磨抛系统技术方案[A];第十六届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2019年
5 花宁;李怀阳;隋镁深;王友军;;石英玻璃晶圆的加工工艺概述[A];强激光材料与元器件学术研讨会暨激光破坏学术研讨会论文集[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 刁世普;陶瓷素坯磨抛机器人的三维加工目标检测与运动规划研究[D];广东工业大学;2018年
2 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年
3 柳鹏飞;流体动压固结磨料磨抛技术理论与实验研究[D];天津大学;2019年
4 霍文国;钛合金干式磨抛加工技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 赵军;大构件焊缝磨抛机器人视觉测量技术的研究[D];吉林大学;2014年
6 侯博;大型螺旋桨测量—磨削加工一体化制造方法与技术[D];大连理工大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 张树猛;复杂曲面机器人磨抛工艺研究[D];沈阳理工大学;2021年
2 陈翱;基于工业机器人的钛合金中介机匣磨抛工艺研究[D];武汉理工大学;2020年
3 高培阳;基于力传感器的工业机器人恒力磨抛系统研究[D];华中科技大学;2019年
4 王品章;发动机叶片机器人磨抛系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2019年
5 安宏伟;复杂曲面机器人自动磨抛工艺研究[D];沈阳理工大学;2019年
6 梁秀权;复杂曲面全数字式力控磨抛技术研究[D];华中科技大学;2019年
7 李小龙;基于力反馈的机器人磨抛去除控制研究[D];沈阳理工大学;2019年
8 王汝艮;工业机器人离线编程磨抛路径优化及仿真应用[D];福州大学;2018年
9 王书达;石材研磨设备运动特性分析与结构优化设计[D];山东大学;2019年
10 张家赫;混联叶片磨抛机床热力耦合误差研究[D];吉林大学;2019年
11 张阳;基于鼓型接触轮的砂带磨抛研究与实验[D];吉林大学;2018年
12 任勇聪;自适应磨抛机床系统设计及误差分析[D];吉林大学;2018年
13 黄全杰;基于三维图形的工业机器人磨抛离线编程轨迹规划技术研究[D];福州大学;2017年
14 朱丽丽;工位组合式高效高精密多棱面水晶数控磨抛一体机研究[D];福州大学;2016年
15 高裕强;基于力觉伺服的工业机器人磨抛轨迹规划与运动控制[D];福州大学;2017年
16 蔡汉水;基于三维测量的精铸叶片机器人砂带磨抛方法研究[D];重庆理工大学;2018年
17 谢招龙;基于运动控制器的水晶磨抛机多过程控制系统的研究[D];福州大学;2016年
18 张磊;3C产品金属外壳磨抛加工轨迹规划研究[D];吉林大学;2017年
19 熊炜;电子产品外壳五轴磨抛设备开发研究[D];吉林大学;2017年
20 高宏;电解自修锐弹性磨抛工具系统开发与实验研究[D];吉林大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 郑原驰 仲崇玉 本报记者 李林岩;探索点亮新生活[N];吉林日报;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978