船用螺旋桨叶片砂带磨抛在机检测系统研究

摘要

螺旋桨是船舶动力机械的关键部件，船舶推进的效率、振动和噪声等与螺旋桨的制造精度和叶片的表面质量有很大的关系。提高螺旋桨叶片的加工精度和表面质量能提高螺旋桨的推进效率、减少空泡的产生，且对于螺旋桨寿命的提高也有至关重要的作用。
　　螺旋桨叶片是由复杂空间曲线组成的工件，其型面属于大型复杂曲面。螺旋桨的直径较大（可达数米），且重量能达到几顿或者几十吨，是一种典型的大尺寸、难加工零件。螺旋桨叶面粗加工采用多轴数控机床完成，而精加工仍采用手工打磨、反复抛光的方法，这样不仅效率低，还不能保证螺旋桨表面加工质量。
　　砂带磨削是一种兼有磨削、研磨和抛光等多种作用的复合加工工艺，能在去除螺旋桨多余余量的同时获得良好的表面质量。同时，为了保证螺旋桨的加工精度，在螺旋桨加工过程需要对其进行检测，传统的离线测量不仅效率低，还会产生二次装夹的误差。
　　针对以上问题，本文开展了螺旋桨的在机检测装置的研究，主要工作如下：
　　①分析螺旋桨加工检测需求，给出螺旋桨在机检测装置的总体方案、检测机构选择和结构设计，选用西门子840D系统为控制核心，构建螺旋桨在机检测装置控制系统的硬件平台。
　　②对螺旋桨曲面测量轨迹规划进行研究，包括截面线的确定、测量采样点分布策略和测量路径的优化等三方面内容，并对测头半径的补偿方法进行讨论。
　　③研究控制系统人机界面的开发方法，结合控制系统需求，规划控制系统功能模块。利用西门子提供的HMI-Environment环境下应用VB、VC分别完成人机界面的设计和语言动态链接库的创建，并将开发的界面嵌入西门子840D中，最后完成HMI与NCK/PLC通讯。
　　④在机床上验证系统运行界面，并验证螺旋桨叶片在机检测控制系统的可行性。

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目录

1 绪 论

1.1课题研究背景及重要意义

1.2 船用螺旋桨数控加工现状

1.3 测量技术概述

1.4 论文的来源和主要研究内容

2 螺旋桨叶片在机检测系统设计方案

2.1系统需求分析

2.2 螺旋桨叶片数控加工系统设计方案

2.3 螺旋桨叶片测量机构选择

2.4 螺旋桨叶片检测结构设计

2.5 控制系统设计

2.6 本章小结

3 船用螺旋桨叶片测量轨迹规划

3.1船用螺旋桨叶片测量轨迹规划概述

3.2船用螺旋桨叶片测量路径规划

3.3 测头半径补偿

3.4本章小结

4 HMI界面及功能二次开发

4.1 人机界面开发

4.2 动态语言链接库的创建

4.3 界面的嵌入

4.4 HMI与NCK/PLC通讯

4.5 本章小结

5 系统运行实例及性能试验

5.1 系统运行实例

5.2 系统验证试验

5.3本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附录 A. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目