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(dòng)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(duì)上述問(wèn)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(dòng)控制策略,從數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(kāi)發(fā)一種適用于機(jī)床結(jié)構(gòu)件熱主動(dòng)控制裝置。主要工作如下:針對(duì)熱主動(dòng)控制裝置應(yīng)用條件,提出設(shè)計(jì)過(guò)程所需遵循的設(shè)計(jì)原則;然后基于Fluent數(shù)值分析方法,對(duì)比分析常見(jiàn)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(guò)單因素分析的方法,探究各流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)工質(zhì)流動(dòng)及傳熱的影響規(guī)律。圍繞設(shè)計(jì)原則,基于Isight多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化平臺(tái),搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(dòng)及傳熱特性,通過(guò)綜合性能評(píng)定函數(shù)選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)組合,從而得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)溫控板。最后,通過(guò)矩形管內(nèi)置扭帶模型,探究扭帶對(duì)其強(qiáng)化傳熱規(guī)律。搭建溫控裝置溫控能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究不同隔熱措施及不同入口條件對(duì)溫控板溫控能力的影響,驗(yàn)證上述溫控板仿真設(shè)計(jì)流程及方法的正確性。借助ANS... 

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【學(xué)位級(jí)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(guó)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(wèn)題
    1.4 研究?jī)?nèi)容
第二章 溫控裝置內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)與傳熱分析
    2.1 引言
    2.2 溫控裝置設(shè)計(jì)概述
        2.2.1 溫控裝置介紹
        2.2.2 溫控過(guò)程分析
        2.2.3 溫控裝置設(shè)計(jì)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(dòng)與傳熱計(jì)算
    2.4 流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)工質(zhì)流動(dòng)與傳熱分析
        2.4.1 常見(jiàn)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(duì)工質(zhì)流動(dòng)與傳熱分析
        2.5.1 相對(duì)縮減比例對(duì)工質(zhì)流動(dòng)與傳熱分析
        2.5.2 入口段截面積對(duì)工質(zhì)流動(dòng)與傳熱分析
        2.5.3 入口段深寬比對(duì)工質(zhì)流動(dòng)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(jì)
        3.2.1 基于Isight優(yōu)化平臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程搭建
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果分析
    3.3 入口條件對(duì)工質(zhì)流動(dòng)與傳熱影響
        3.3.1 入口溫度對(duì)工質(zhì)流動(dòng)與傳熱影響
        3.3.2 入口流量對(duì)工質(zhì)流動(dòng)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(duì)工質(zhì)流動(dòng)及換熱影響
        3.4.3 扭帶對(duì)不同尺寸矩形管傳熱及流動(dòng)貢獻(xiàn)度
    3.5 本章小結(jié)
第四章 溫控裝置溫控能力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹
        4.2.1 差異化溫控系統(tǒng)
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)溫控板及恒溫加載設(shè)備
    4.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)量及計(jì)算
        4.3.1 溫控板表面溫度測(cè)量
        4.3.2 溫控板表面間溫差計(jì)算
        4.3.3 溫控板結(jié)合面熱阻計(jì)算
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果過(guò)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(duì)溫控能力的影響
        4.4.3 數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)誤差分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于熱主動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)控制仿真分析
        5.3.1 機(jī)床熱變形主動(dòng)控制流程
        5.3.2 溫控單元對(duì)立柱熱變形影響規(guī)律
        5.3.3 機(jī)床熱變形主動(dòng)控制結(jié)果
    5.4 立柱熱變形主動(dòng)控制策略實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.4.1 機(jī)床熱變形末端誤差測(cè)試
        5.4.2 機(jī)床熱變形測(cè)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(shuō)明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3198503