在高速高精度的極限加工條件下,結(jié)構(gòu)熱變形是影響精密/超精密數(shù)控機(jī)床加工精度的主要原因之一。目前關(guān)于機(jī)床結(jié)構(gòu)熱變形主動控制方面的研究較少,因此,有效抑制或預(yù)防機(jī)床結(jié)構(gòu)的熱變形亟待解決。針對上述問題,本文提出一種基于外部溫控裝置的結(jié)構(gòu)熱變形主動控制策略,從數(shù)值仿真和實驗驗證的角度,闡述控制方法的原理及可行性,并借助循環(huán)冷卻液換熱技術(shù),開發(fā)一種適用于機(jī)床結(jié)構(gòu)件熱主動控制裝置。主要工作如下:針對熱主動控制裝置應(yīng)用條件,提出設(shè)計過程所需遵循的設(shè)計原則;然后基于Fluent數(shù)值分析方法,對比分析常見流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出一種新型流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);最后,通過單因素分析的方法,探究各流道結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)對工質(zhì)流動及傳熱的影響規(guī)律。圍繞設(shè)計原則,基于Isight多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化平臺,搭建實驗設(shè)計框架獲得同一邊界條件下溫控板在不同結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)下的流動及傳熱特性,通過綜合性能評定函數(shù)選擇最優(yōu)設(shè)計參數(shù)組合,從而得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)溫控板。最后,通過矩形管內(nèi)置扭帶模型,探究扭帶對其強(qiáng)化傳熱規(guī)律。搭建溫控裝置溫控能力測試實驗平臺,研究不同隔熱措施及不同入口條件對溫控板溫控能力的影響,驗證上述溫控板仿真設(shè)計流程及方法的正確性。借助ANS... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機(jī)床熱變形控制技術(shù)
        1.2.2 機(jī)床循環(huán)液體冷卻技術(shù)
    1.3 存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容
第二章 溫控裝置內(nèi)工質(zhì)流動與傳熱分析
    2.1 引言
    2.2 溫控裝置設(shè)計概述
        2.2.1 溫控裝置介紹
        2.2.2 溫控過程分析
        2.2.3 溫控裝置設(shè)計原則
    2.3 溫控裝置仿真建模
        2.3.1 溫控裝置仿真設(shè)置
        2.3.2 工質(zhì)流動與傳熱計算
    2.4 流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對工質(zhì)流動與傳熱分析
        2.4.1 常見流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        2.4.2 新型流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    2.5 流道結(jié)構(gòu)尺寸對工質(zhì)流動與傳熱分析
        2.5.1 相對縮減比例對工質(zhì)流動與傳熱分析
        2.5.2 入口段截面積對工質(zhì)流動與傳熱分析
        2.5.3 入口段深寬比對工質(zhì)流動與傳熱分析
    2.6 本章小結(jié)
第三章 溫控裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化及強(qiáng)化傳熱
    3.1 引言
    3.2 溫控裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
        3.2.1 基于Isight優(yōu)化平臺實驗設(shè)計流程搭建
        3.2.2 實驗設(shè)計計算結(jié)果分析
    3.3 入口條件對工質(zhì)流動與傳熱影響
        3.3.1 入口溫度對工質(zhì)流動與傳熱影響
        3.3.2 入口流量對工質(zhì)流動與傳熱影響
    3.4 溫控裝置強(qiáng)化傳熱策略
        3.4.1 扭帶仿真建模
        3.4.2 扭帶結(jié)構(gòu)參數(shù)對工質(zhì)流動及換熱影響
        3.4.3 扭帶對不同尺寸矩形管傳熱及流動貢獻(xiàn)度
    3.5 本章小結(jié)
第四章 溫控裝置溫控能力實驗驗證
    4.1 引言
    4.2 實驗設(shè)備介紹
        4.2.1 差異化溫控系統(tǒng)
        4.2.2 實驗溫控板及恒溫加載設(shè)備
    4.3 實驗參數(shù)測量及計算
        4.3.1 溫控板表面溫度測量
        4.3.2 溫控板表面間溫差計算
        4.3.3 溫控板結(jié)合面熱阻計算
    4.4 實驗結(jié)果過程及結(jié)果分析
        4.4.1 溫控板保溫方式選擇
        4.4.2 入口條件對溫控能力的影響
        4.4.3 數(shù)值仿真與實驗誤差分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于熱主動控制的機(jī)床結(jié)構(gòu)熱變形規(guī)律研究
    5.1 引言
    5.2 機(jī)床立柱熱變形仿真分析
        5.2.1 模型簡化及工況載荷
        5.2.2 仿真結(jié)果提取及分析
    5.3 立柱熱變形主動控制仿真分析
        5.3.1 機(jī)床熱變形主動控制流程
        5.3.2 溫控單元對立柱熱變形影響規(guī)律
        5.3.3 機(jī)床熱變形主動控制結(jié)果
    5.4 立柱熱變形主動控制策略實驗驗證
        5.4.1 機(jī)床熱變形末端誤差測試
        5.4.2 機(jī)床熱變形測試結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3198503