【摘要】：針對(duì)當(dāng)前機(jī)床加工領(lǐng)域中的環(huán)境微擾問題,本文設(shè)計(jì)了一種基于半導(dǎo)體制冷的多級(jí)精密快速環(huán)境溫度控制系統(tǒng),用于解決對(duì)局部環(huán)境溫度場的高精度控制。首先設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用鉑電阻的量程可控、高精度測溫電學(xué)系統(tǒng),溫度的最高分辨力可達(dá)0.02。然后通過對(duì)半導(dǎo)體制冷數(shù)學(xué)模型的建立,確定了制冷能力的影響因素,通過引入半導(dǎo)體制冷片的散熱,設(shè)計(jì)了一種可控制其工作狀態(tài)的電學(xué)系統(tǒng),以得到不同的冷熱功率輸出。接下來設(shè)計(jì)了一種新型半導(dǎo)體制冷片分布方式的腔體式的強(qiáng)制對(duì)流溫控載體,并結(jié)合電學(xué)系統(tǒng),給出采用PID算法的溫控系統(tǒng)架構(gòu)。而后在溫控耦合物理場的仿真中,證實(shí)了載體設(shè)計(jì)相對(duì)較優(yōu),腔內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流可實(shí)現(xiàn)快速控溫,得到了多級(jí)控溫系統(tǒng)之間的比例參數(shù)配比關(guān)系等結(jié)論。最后結(jié)合隔熱、除濕材料的選材,以及溫控載體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成對(duì)溫控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)搭建,驗(yàn)證了腔內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流的快速控溫能力,實(shí)現(xiàn)環(huán)境局部區(qū)域溫度最高達(dá)±0.02℃的控制精度。通過論文給出的對(duì)環(huán)境溫度有效控制方法,可將其擴(kuò)展用于機(jī)床加工的環(huán)境控溫,對(duì)提高其加工精度的意義深遠(yuǎn)。
【圖文】：

表 1-1 精密加工機(jī)床的微擾種類及來源分析Table 1-1 Analysis of perturbation types and sources of precision machine tools微擾種類 來源分析 力 切削中高間斷的脈沖力、結(jié)構(gòu)件之間摩擦力及驅(qū)動(dòng)力的波動(dòng) 熱 電機(jī)及傳感器的自發(fā)熱、靜壓氣、液潤滑的熱傳遞、環(huán)境熱微擾 振動(dòng) 環(huán)境中地表面的振動(dòng)、轉(zhuǎn)臺(tái)的自身振動(dòng)、金剛石尖端切削力作用 引起的強(qiáng)迫振動(dòng)、靜壓氣、液潤滑引起的自激振動(dòng) 幾何誤差 系統(tǒng)裝配過程和零件加工引出的誤差 測量誤差 傳感器的系統(tǒng)誤差、零漂等噪聲 控制誤差 控制變量的誤差、編程算法的誤差 如圖 1-1 所示，環(huán)境氣體作為加工機(jī)床的外部熱源之一，一般可通過熱傳遞、熱對(duì)流的方式影響加工材料及機(jī)床結(jié)構(gòu)件的溫度，，同時(shí)絕對(duì)零度以上的物體之間如環(huán)境對(duì)材料表面，均存在相互的熱輻射作用，這些系統(tǒng)以外的擾動(dòng)量對(duì)加工精度的影響不可預(yù)知；而對(duì)于切削機(jī)床，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及液壓裝置帶來的耗散熱，切削過程中刀頭及材料之間、機(jī)床結(jié)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱等內(nèi)部熱源也是影響環(huán)境溫度的部分因素4，同樣為環(huán)境溫度控制帶來一定挑戰(zhàn)。

圖 1-2 溫控系統(tǒng)的組成ig.1-2 Composition of the temperature control sys關(guān)內(nèi)容及當(dāng)前國內(nèi)外的研究進(jìn)展逐一進(jìn)統(tǒng)內(nèi)的溫度場分布狀況，通�？山柚磉^對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)件建模，配合初始條件、的方法，一般根據(jù)計(jì)算量的大小，適當(dāng)溫度分布，并可根據(jù)需求得到溫度場任驗(yàn)選取的模型較為理想化，并一定程度結(jié)果進(jìn)行判斷；實(shí)驗(yàn)法則是根據(jù)待測環(huán)溫元件，在機(jī)床工作過程中通過測量得等空間因素，該實(shí)驗(yàn)方法適用于測溫點(diǎn)值分析法的仿真過程可得到不同測溫點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659;TP273;TB61

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔國棟;呂偉強(qiáng);鄭毅;;大功率半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];激光與紅外;2015年05期

2 戴俊珂;姜海明;鐘奇潤;謝康;曹文峰;;基于自整定模糊PID算法的LD溫度控制系統(tǒng)[J];紅外與激光工程;2014年10期

3 胡鵬程;時(shí)瑋澤;梅健挺;;高精度鉑電阻測溫系統(tǒng)[J];光學(xué)精密工程;2014年04期

4 喬繼紅;;用于太陽能電池檢測的加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2013年23期

5 方益喜;雷開卓;屈健康;劉奎;喬子椋;楊海波;;基于PT1000的高精度溫度測量系統(tǒng)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2010年10期

6 李苗苗;劉沖;梁軍生;孔令華;張文濤;;直接甲醇燃料電池測試用溫度控制系統(tǒng)[J];光學(xué)精密工程;2010年04期

7 孫宏海;李澤學(xué);紀(jì)華;王大偉;王延杰;;半導(dǎo)體制冷型高幀頻CMOS數(shù)字?jǐn)z像機(jī)及其成像噪聲分析[J];光學(xué)精密工程;2008年10期

8 秦海濤;薛晨陽;秦麗;張斌珍;馬游春;;半導(dǎo)體制冷溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及誤差分析[J];儀表技術(shù)與傳感器;2007年01期

9 趙瑞軍;王先來;;模糊-PID控制器在空調(diào)溫度控制中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)仿真;2006年11期

10 郭少朋,吳嵐軍,劉鴻;鉑電阻多點(diǎn)測溫控溫設(shè)計(jì)[J];傳感器技術(shù);2004年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 馬躍;阻燃硬質(zhì)聚氨酯保溫隔熱材料的制備及其性能研究[D];西南交通大學(xué);2017年

2 馮建;納米三坐標(biāo)機(jī)之高精度微型環(huán)境箱研制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

3 何方祥;平屋頂遮陽隔熱層熱工性能研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 高峰;高精度恒溫箱測控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2710770