同精度很高但工作條件苛刻的光柵尺相比,磁柵尺由于其較高的可靠性,低成本,強(qiáng)抗干擾性,耐油、耐污垢,在有粉塵的場合也適用,因而在直線距離和角度的幾何測量方面更適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。磁柵尺的精度取決于錄磁機(jī)在進(jìn)行錄磁時在磁性尺上錄制的N-S極條紋的節(jié)距誤差,而錄磁機(jī)作為高精密機(jī)械,受到外部熱源的影響使機(jī)床上溫度的分布不均勻,床身上的導(dǎo)軌出現(xiàn)不規(guī)則非線性的熱變形,影響錄磁機(jī)工作精度,所以分析各個熱源對錄磁機(jī)溫度場與導(dǎo)軌熱變形的影響,以此為依據(jù)提出誤差補(bǔ)償方案,對于提高磁柵尺的精度起到了關(guān)鍵性的作用。本文以上海市平信機(jī)電制造有限公司(SPM)的三米磁柵錄磁機(jī)為主要研究對象,討論了錄磁機(jī)錄磁原理、機(jī)床熱變形、機(jī)床誤差建模、機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,建立了多個熱源作用下的錄磁機(jī)三維有限元模型,分析了錄磁機(jī)溫度場和導(dǎo)軌熱變形的分布,探討了錄磁機(jī)工作現(xiàn)場多處熱源對其溫度分布的影響,同時也分析了床身上的導(dǎo)軌因受熱或遇冷而產(chǎn)生不規(guī)則熱變形時的規(guī)律,具體研究的內(nèi)容如下:首先,在流體分析軟件Fluent中建立錄磁機(jī)溫度場的計算模型,將模型計算結(jié)果同錄磁機(jī)工作現(xiàn)場實測的結(jié)果進(jìn)行對比,以驗證計算模型的可靠性。然后,采用控制變量的方法,分析各個影響因素對錄磁機(jī)溫度場分布的影響情況。為分析錄磁機(jī)導(dǎo)軌的熱變形情況,首先在軟件Fluent中計算出機(jī)床的溫度場,以此結(jié)果作為溫度載荷并導(dǎo)入到有限元分析軟件ANSYS,添加邊界條件進(jìn)行計算,得到錄磁機(jī)導(dǎo)軌在長度方向發(fā)生變形的分布情況。同樣采用控制變量的方法,分析各個影響因素對導(dǎo)軌長度方向熱變形與經(jīng)過線性補(bǔ)償之后殘余誤差的影響情況。采用多項式擬合和多元線性回歸的方法,對經(jīng)過線性補(bǔ)償之后的導(dǎo)軌殘余誤差進(jìn)行建模,并驗證模型的可靠性。最后,對全文所做的工作進(jìn)行了全面的梳理,同時對如何進(jìn)一步改善錄磁機(jī)錄磁精度這一研究方向進(jìn)行了展望。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TG502.37
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來源與研究背景
    1.2 課題研究的意義
        1.2.1 直線式磁柵尺的原理
        1.2.2 直線式磁柵尺的錄磁原理
    1.3 機(jī)床熱變形機(jī)理與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 機(jī)床熱變形機(jī)理
        1.3.2 機(jī)床熱特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 機(jī)床誤差建模的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 誤差補(bǔ)償?shù)膰鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.6 論文研究內(nèi)容與總體結(jié)構(gòu)
第二章 熱分析理論基礎(chǔ)與仿真模型的建立
    2.1 熱傳遞的基本方式及定律
        2.1.1 熱傳遞的方式
        2.1.2 熱分析分類
    2.2 CFD數(shù)值方法和Fluent軟件介紹
    2.3 計算模型的建立過程
        2.3.1 機(jī)床模型
        2.3.2 簡化后的幾何模型并導(dǎo)入
        2.3.3 劃分網(wǎng)格
        2.3.4 邊界類型
        2.3.5 加載
        2.3.6 計算結(jié)果的輸出
    2.4 溫度計算模型的驗證
    2.5 各項參數(shù)對錄磁機(jī)溫度的影響
        2.5.1 滑臺的位置對錄磁機(jī)溫度的影響
        2.5.2 空調(diào)送風(fēng)溫度對錄磁機(jī)溫度的影響
        2.5.3 空調(diào)送風(fēng)速度對錄磁機(jī)溫度的影響
        2.5.4 墻溫對錄磁機(jī)溫度的影響
        2.5.5 地溫對錄磁機(jī)溫度的影響
    2.6 本章小結(jié)
第三章 基于ANSYS的錄磁機(jī)導(dǎo)軌熱變形研究
    3.1 ANSYS軟件介紹
    3.2 錄磁機(jī)ANSYS模型的建立
        3.2.1 錄磁機(jī)Fluent模型的轉(zhuǎn)換
        3.2.2 材料力學(xué)性能參數(shù)
        3.2.3 約束位置的確定
        3.2.4 計算結(jié)果的輸出
    3.3 各項參數(shù)對錄磁機(jī)導(dǎo)軌熱變形與剩余誤差的影響
        3.3.1 滑臺的位置對錄磁機(jī)導(dǎo)軌熱變形與剩余誤差的影響
        3.3.2 空調(diào)送風(fēng)溫度對錄磁機(jī)導(dǎo)軌熱變形與剩余誤差的影響
        3.3.3 空調(diào)送風(fēng)速度對錄磁機(jī)導(dǎo)軌熱變形與剩余誤差的影響
        3.3.4 墻壁溫度對錄磁機(jī)導(dǎo)軌熱變形與剩余誤差的影響
        3.3.5 地面溫度對錄磁機(jī)導(dǎo)軌熱變形與剩余誤差的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 錄磁機(jī)熱誤差建模
    4.1 錄磁機(jī)熱誤差建模
    4.2 多元線性回歸方法確定多項式系數(shù)同余變量的關(guān)系
        4.2.1 多元線性回歸原理
        4.2.2 Excel軟件多元線性回歸
        4.2.3 殘余誤差數(shù)學(xué)模型的驗證
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)與創(chuàng)新點
        5.1.1 本文總結(jié)
        5.1.2 本文創(chuàng)新點
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果

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本文編號：2891121