串并混联叶片抛磨机床毕业设计(论文)

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1、第1章绪论第1章绪论制造装备是汽车、能源动力设备、航空航天等重要工业领域发展的基础，制造装备水平关系到产品质量和生产效率。20世纪50年代，美国麻省理工学院开发出世界上第一台数控机床。经过半个多世纪的发展，数控装备的水平不断提高，已经广泛应用于工业生产的各种场合，大大提高了产品质量和生产效率。数控装备集机械、计算机、伺服控制、微电子等技术于一体，是一种高附加值、高技术产品，代表着一个国家制造业水平。目前国内数控装备应用领域仍不够广泛，在叶片等复杂曲面精整加工方面基本没有数控装备，仍以工人手工完成为主，与国外有一定差距。研究适用于这些领域的数控装备，对进一步提高我国制造业水平有

2、重要意义。1.1课题研究背景及意义1.1.1课题研究背景随着世界工业高速发展，煤炭、石油等化石能源消耗量激增，其有限的储备量难以满足人类日益增长的需求。因此，在世界范围内掀起了开发利用新能源、可再生能源的热潮，比如太阳内、风能、水能、地热能、核能等。新能源与化石能源相比二氧化碳排放量几乎为零，对环保有重要意义。我国在水能、风能储量方面具有很大优势，水力资源居世界首位、风力资源居世界第三位。新能源的利用主要依靠水轮机、风机、汽轮机等能源转换设备，将水能、风能等转化成清洁无污染的电力能源。在航空运输领域，长期以来我国大型运输机主要从空中客车公司和波音公司等国外企业进口。十一五期间

3、我国开始实施大飞机工程，旨在设计制造具有自主知识产权的大飞机，提升我国飞机制造业水平，并带动新材料、现代制造、先进动力等关键领域的群体技术突破。航空发动机是飞机的核心组成部分，飞机整体性能与航空发动机性能有很大关系。水轮机、汽轮机、风机、航空发动机等能源动力设备中存在大量叶片零件，少者上千个多者可达数万个。叶片是一种73第1章绪论特殊零件，其形状复杂、质量要求高、加工难度大，而且是故障多发零件，属于能源动力设备的关键零部件，其质量直接响设备能量转换效率。叶片长期工作在高温、高压、强腐蚀性的环境，承受交变载荷作用，要求其具有很好的力学性能、抗热变形性能和抗腐蚀性能，因此叶片材料

4、多为铝合金、钛合金、铁基不锈钢。叶片制造过程一般分为三个阶段，首先通过铸造、锻造、板材冷轧或热挤压获得毛坯，然后利用多轴联动数控加工中心铣削达到要求的尺寸和形状精度，最后经打磨抛光提高表面质量达到使用要求。针对叶片成形加工，国内外已有多个单位开发出相应的数控机床。鲁南机床集团开发出VHP800-5AX五轴叶片加工中心，江苏新瑞重工科技有限公司开发出V5X1800型五轴联动叶片加工中心，北京机电院高技术股份有限公司开发出XKH1600型五轴联动叶片加工中心[1]，、清华大学与齐齐哈尔第二重型机床厂合作研制出XNZ2430型重型龙门式五轴混联机床[2]，该机床适合于大型水轮机叶片

5、铣削加工。意大利C.B.Ferrari公司和瑞士Willermin公司分别研制出A172型和W518TB型叶片加工中心[3,4]。图1.1所示是以上几种适合于叶片加工的机床。针对叶片磨抛加工，C.B.Ferrari公司研制了MY13型五轴数控砂带磨床[4]，德国Metabao公司开发出六轴五联动数控砂带磨床，如图1.2所示。杭州机床集团公司、重庆三磨海达磨床、武汉华中数控股份有限公司也开发出一批数控砂带磨床。图1.1国内外几种叶片加工机床73第1章绪论图1.2国外研制的砂带磨床1.1.2课题研究意义欧美工业发达国家在叶片自动化磨抛加工装备研制方面取得了大量成果，如数控砂带磨床

6、、机器人砂带磨抛系统，并广泛应用于工业生产，大大提高了生产效率和产品质量。目前我国叶片磨抛加工主要还是通过工人手工完成，劳动强度大、效率低、工作条件恶劣。磨抛后叶片形位精度和表面质量受工人技术影响较大，即使是同一个工人加工出来的零件，其精度和质量也难以得到有效保证；限制了我国叶片制造水平向高效率、高质量方向发展。随着我国经济高速发展，对水轮机、汽轮机等设备的需求量会不断增加，对其质量和性能的要求也越来越高，而以我国目前的叶片制造装备水平很难满足这些要求。因此，研究叶片磨抛加工数控机床对提高我国能源动力设备制造业的水平和国际竞争力以及促进飞机制造制造业发展具有重要意义。本论文研

7、究内容正是依托于这样的背景，着眼于混联式叶片磨抛机床控制系统的研究与开发，实现叶片类零件自动化磨抛加工。1.2国内外研究现状1.2.1并联机床的产生与研究进展1994年美国芝加哥国际机床博览会上，美国、瑞士等国家的一些公司展出了Stewart数控机床样品，从此这种并联机构机床引起了世界范围的关注[5]。并联机床集机械学、计算机技术、控制理论、伺服传感技术等于一体，是一种高附加值、高技术产品。与传统机床相比，并联机床各个自由度运动不需要导轨支撑和导向，运动部件质量、惯量小，73第1章绪论动平台承受的载荷由