压电微动平台的极点配置PID控制

为提高压电微动平台的位移输出精度,设计极点配置比例、积分、微分(PID)控制器对其进行控制。首先,在对压电执行器进行电学特性、机电特性分析的基础上,建立了压电执行器的数学模型;其次,在对平台进行受力分析、运动分析的基础上,建立了平台的动力学模型;然后,在保持平台极点虚部不变,且将系统闭环阻尼比取为1的情况下,将平台极点沿着平行于实轴的方向平移,设计出平台的PID反馈控制器;最后,实验验证了所设计控制器的有效性。实验结果表明,所设计的控制器可使平台具有较快的响应,在不考虑传感器噪声水平的情况下,平台在控制系统作用下的定位误差基本为0。     

基于OpenGL的数控车削动态仿真过程及图形显示

针对数控车削虚拟仿真系统,介绍了数控车削动态仿真的计算过程及图形显示.首先根据译码结果提取加工信息,然后运用插补运算得到加工轨迹坐标从而控制刀具与工件的相对运动,并在这个运动过程中快速进行刀具与毛坯的布尔运算,根据运算结果重新绘制场景.最后利用OpenGL的双缓存技术在计算机屏幕上显示工件的动态切削过程.     

平面式大型微结构表面的螺旋扫描测量

为实现平面式大型微结构表面的快速测量,提出了一种螺旋式扫描测量方法。基于该方法的测量系统由x、y、z向直线运动平台、绕z轴旋转的直接驱动(DD)马达以及激光位移传感器组成,当移动x、y向平台使激光位移传感器的激光束与DD马达的旋转中心重合,并通过z向平台使激光位移传感器位于其测量范围内时,使x向平台与DD马达同步运动而形成螺旋线来获得被测表面形貌的平面位置信息,同时由激光位移传感器获得被测表面的高度信息,据此实现对被测表面形貌的测量;这种螺旋式扫描方法避免了栅格式扫描方法所存在的频繁加减速及反向运动间隙不足的问题,可提高系统的测量速度和精度。基于所搭建的测量系统,对表面形貌为凸凹扇形的圆形试件的表面进行了测量,结果表明:所提出的螺旋式扫描方法能够实现表面三维形貌的快速测量,测量试件表面上直径为Φ20 mm的区域时,所用时间仅为800 s,测量结果能较好地反映被测试件表面形貌的三维形貌。     

一变槽深变槽宽的塑料挤出机螺杆的加工技术研究

本文对一变槽深变槽宽异型螺杆的加工关键技术进行研究,在分析该螺杆结构特点的基础上,确定出相应的加工工艺和方法。采用UG软件完成零件的CAD造型,将该模型输入到Mastercam软件,利用Mastercam的旋转四轴加工功能,完成异型螺杆的程序编制和仿真加工。通过两种软件的结合使用,有效得解决了螺杆加工的关键问题,提高了效率。     

聚晶金刚石复合片数控激光切割机床的研究

通过研究聚晶金刚石复合片PDC的激光切割机理和工艺,研发适用于PDC激光切割的激光束参数变换系统和观测定位光学系统,完成了激光切割数控机床结构设计和数控切割系统,开发了聚晶金刚石复合片数控激光切割机床,实现了自动化高精度切割,并有效提升了PDC激光切割的厚度和生产效率。     

热轧辊堆焊试样温度场和应力场的数值模拟与测量

针对热轧辊在堆焊后产生裂纹的问题,在考虑堆焊金属及母材马氏体相变的情况下,采用ANSYS软件计算了其堆焊过程中的温度场和应力场,并对其温度场和应力场进行了实验测量,验证了模拟过程的合理性。结果表明,焊缝在6 s时间内从1600℃降低到200℃以下,导致马氏体的生成。模拟结果与测量结果吻合良好,最大切向应力位于焊缝的末端处,左端为拉应力,右端为压应力,大小分别为440和409 MPa;在焊缝中心处的切向应力先增大,并达到最大值139 MPa,在随后的冷却过程中逐渐减小。     

机床附件用1CrMn2MoVTiB模具钢的热处理工艺研究

采用连续退火和控轧控冷形变热处理工艺对1Cr Mn2Mo VTi B钢和P20钢进行热处理试验。经过对实验钢的测量,发现1Cr Mn2Mo VTi B模具钢具有良好的热处理性能以及力学性能、切屑性能、耐磨性和抛光性,综合性能优于现有的P20塑料模具钢。     

压电微夹钳的迟滞及蠕变补偿

为提高压电微夹钳的操作精度,对其迟滞及蠕变误差进行补偿。基于压电材料迟滞曲线的非对称性,为提高微夹钳迟滞模型的精度,采用升回程分别建模的方法,建立了微夹钳的Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型,对迟滞误差进行了补偿。在综合考虑模型简单且具有较高精度的前提下,采用二阶惯性环节建立了微夹钳的蠕变模型,设计出无需求蠕变逆模型的补偿器,对蠕变误差进行了补偿。实验结果表明,在最大位移为120μm时,钳指位移的迟滞误差由补偿前的-11.8～10.7μm减小为-1.7～1.0μm;在900 s作用时间内,钳指位移的蠕变由补偿前的4μm几乎减小为0。     

基于钝化微分的压电微动平台PID控制

为避免压电微动平台在工作过程中受到扰动或冲击,采用改进比例、积分、微分(PID)控制器对其进行控制。首先,在平台的PID控制器中引入低通滤波器,以降低微分环节对扰动或冲击的敏感性(即使微分环节对扰动或冲击产生钝化效应),进而设计出了压电微动平台的改进PID控制器;接着,基于所搭建的压电微动平台位移测量系统,实验验证了所设计的钝化微分PID控制器的效果。实验结果表明,在钝化微分PID控制作用下,平台具有较快的响应,达到5μm阶跃目标的响应时间为0.3s,无超调;平台的定位误差显著减小,在跟踪最大值为15.25μm的变幅值三角波时,定位误差中线由无控制时的-0.7～1.2μm减小为-0.1～0.1μm。     

基于结构一体化的压电尺蠖直线电机设计

为使装配与调节过程易于实现,基于结构一体化思想设计了压电尺蠖直线电机。首先,采用三角放大结构对箝位机构进行了设计,并采用柔性薄板和柔性折叠梁对驱动机构进行了设计,所设计电机的箝位机构与驱动机构被集成为一体,可降低对机体加工与装配的精度要求;其次,采用有限元法对电机的位移放大倍数、应力与模态进行了分析;最后对电机的静、动态特性分别进行了测试。结果表明,电机位移具有良好的线性,最大单步位移为8.24μm,电机的分辨率为10 nm,最大运动速度为0.17 mm/s。