超塑性微挤压成形系统与测控技术基础研究

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1、西北工业大学硕士学位论文摘要超塑性微挤压成形系统与测控技术基础研究+摘要超塑性微挤压成形系统是用于制备毫米级和微米级零件的一种新型微小型机电系统。该系统具有成形温度低、挤压力小，成本低，成形制件性能优良等优点，在诸多领域具有广泛的应用前景。虽然国内外学者对常规尺寸超塑性成形技术进行了有意义的研究工作，对微超塑成形也进行了探索性研究，但目前还尚无理想的成形系统来实现微小零件的超塑性成形，因此研究超塑性微成形系统成为当前超塑性成形发展亟待解决的重要问题。本文对超塑性微挤压成形系统及其控制系统进行了研究，根据超塑性微小型

2、挤压系统及其子系统的功能和技术指标，建立了挤压系统、机械本体及传动系统、传感装置和控制部分等子系统，完成了超塑性微挤压系统的总体设计。根据超塑性微小型挤压系统及其子系统的功能和技术指标，建立了挤压系统、机械本体及传动系统、传感装置和控制部分等子系统，实现了超塑性微挤压系统的总体设计。采用工业控制计算枧和多功能数据采集卡PCI-1710的硬件平台，利用快速控制原型的设计概念，在MATLAB／Simulink集成环境下开发了温度、速度、压力、位移的实时控制程序。该方法使复杂控制算法简单实现，大大缩短了实时控制程序的开发

3、周期。基于超塑性挤压成形工艺的恒温要求，本文中控制器通过PWM的方式控制加热炉的功率，进行恒温控制系统设计。针对加热系统的大延迟特性，对多种控制方法进行了研究，分别采用了传统PID控制、PISmith预估控制、模糊PISmith预估控制，并进行了温度控制性能的仿真和实验对比。温度控制实验取得了满意的控制效果。超塑性微挤压成形系统采用步进电机驱动方式，可实现超低速的平稳运行；控制系统通过寄存器级访问的方式，能实现PCI．1710的高细分步进电机控制功能，完成了位置开环、闭环及速度开环控制开发。实验证明该方法是一种可行

4、方案。在上述研究基础上，开发了超塑性微挤压成形系统的测控平台和实时控制程序，从而为微小零件的超塑性成形及其控制奠定了基础。关键词：超塑性微挤压快速控制原型温度控制速度控制西北]业人学计究生创业种了基金资助项日塑i!三些奎兰堡圭兰堡丝塞垫矍AbstractSuperplasticmicro—extrusionformingsystemisakindofsmallmachtronicsystem，whichCallproducesmallandmicropartswiththemicrograinsuperplasti

5、cmaterial．ThisiSbasedonthe10Wstrainandmaterialofthesuperplasticmaterial．Thetechnologysucceedsinlowermetalformingtemperature，stressandcost．Inaddition，theproductshaveadvantageinhighmechanicalperformanceandwon’tdeform．Thereforeithasapotentialapplicationinaviation

6、andnationaldefensearea．Theformingsystemequipswithsensorsforthetechnicsparameter,detectandrecordtheextrusionprocess．thatwouldbeusedinthetechnicsanalysisandoptimize．Thisprovidesanewmethodforthesuperplasticresearch．Inthisthesis，thewholeconfigurationandthemainpara

7、metersofthemicroformingsystemarepresentedindetails，andthemeasurementandcontrolsystemforthetemperatureandspeedisdeveloped．Alltheresearchestablishesabasefordevicedesignandsuperplasticformingstudy．BasedOilanindustrycomputerandamultifunctiondataacquisitioncard，Und

8、ertheMATLAB／Simulinkenvironment．Thereal—timemeasurementandcontrolsystemforsomekeyparameterssuchastemperature、velocity、pressure、displacementisdevelopedusingtherapidcontrolprototypin