[发明专利]面向固-液两相软性磨粒流精密加工的测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及精密模具抛光领域，主要是一种面向固-液两相软性磨粒流精密模具抛光设备的测控系统。

技术背景

随着人们现代化生活要求的提升以及国际化商品市场的激烈竞争，我国模具工业无论在设计能力上，数量上，还是在制造质量上都有了较大突破，但是，如日化用品和饮料包装器，IT行业产品，更有光学镜片，相机镜头，镭射唱片等都对模具表面粗糙度提出了极高要求。

目前模具的成型工艺，采用铣削、电火花、线切割、电铸等方法。但是，加工出来的模具表面粗糙度Ra值为10μm，采用高水平的电加工机床表面粗糙度Ra值为0.8-1.6μm，但它的机床设备昂贵并且加工时间较长。在模具设计，制造，粗加工打精加工及最后的抛光过程中，由于模具的表面粗糙度与模具的使用寿命，制品的外观以及是否便于脱模关系密切，因此作为最后一道加工工序——抛光，正变得越来越重要，解决这类表面以及相似的表面的抛光具有重要意义。

现有方法一般都利用工具接触或者靠近工件表面进行加工，如电解光整加工需使用工具电极，研磨抛光需使用研磨具和抛光工具。但是，当需要对精密模具中的沟、槽、孔、棱柱、棱锥、窄缝等异型表面进行光整加工时，由于这类被加工表面过于细微，加之部分模具表面存在有直角转角等难以加工的区域，所以上述有工具加工方法难以对其进行全方位光整加工。

为了突破对精密模具中的沟、槽、孔、棱柱、棱锥、窄缝等异型表面进行光整加工的瓶颈。国内外专家提出了流体加工技术，由于流体的流动特性，可以使流体与加工表面形成“无缝”接触，因此流体加工技术在一些特定的加工场合有着不可比拟的优势。利用带有磨削作用的固体颗粒与粘性液体混合构成磨粒流进行加工是近几年新兴的加工方法。其中固-液两相软性磨粒流精密加工技术是利用处于湍流状态的磨粒流对模具的沟、槽、孔、棱柱、棱锥、窄缝等异型表面进行微力微量的磨削作用。目前关于基于软性磨粒流的抛光主要集中在基础理论研究尤其在对湍流进行精密加工机理的分析。

目前两相流参数检测与应用领域中，根据流型图和流型转换判据虽然可以确定流型，但是在实际工程中最有效的方法还是利用某种仪表直接测量管道内两相流的实际流态。流态的检测方法，根据工作原理可分为二类：①直接测量法，根据两相流的流动形式，直接确定流态，如目测法，高速摄像法，射线衰减法和接触探头法等。②间接测量法，通过对反应两相流波动特性的信号进行统计分析，确定流态。常用的统计分析方法有概率密度函数(PDF)和功率谱密度函数(PSD)，常测量的反应两相流波动特性的信号由静压力，空隙率等。

所述两相流检测方法具有较大的局限性，难以满足实际工程需要；首先，直接测量法中的目测法，在固-液两相软性磨粒流进行高精密加工中，无法通过目测进行检测流态，同时，由于高速摄像法，射线衰减法和接触探头法等方法中的仪器十分昂贵，使用成本太高，难以普及工程应用；其次，在间接测量法中，由于固-液两相软性磨粒流精密加工的微小流道，以及湍流的突出特点是表现其流速，压力等动力特征做紊乱的，无序的脉动，无法用简单的空间和时间函数对湍流进行完整的分析，因此，很难使用测量反应两相流波动特性的信号的静压力，空隙率等这些参数。

在固-液两相软性磨粒流精密模具抛光研究领域，目前探究具有约束模块的流道内磨粒流流动状态与抛光的相关性，主要还在于理论分析与数值仿真计算上。因具有约束模块的流道内的固-液两相软性磨粒流流动的动态特性非常复杂，研究它的运动规律比较困难，不仅需要理论的推导，同时也需要实验的证明和辅助。

发明内容

为克服现有技术的上述问题，本发明提供了一种可准确检测固-液两相软性磨粒流流态，造价低、成本低的面向固-液两相软性磨粒流精密加工的测控系统。

面向固-液两相软性磨粒流精密加工的测控系统，包括安装于磨粒流流道上的获取当前时刻的磨粒流流动状态参数的传感器组，与传感器组连接的数据采集模块，与数据采集模块连接、将每个传感器获取的流动状态参数转换为参数序列、并用所有的参数序列构成参数矩阵的分析处理模块，和将当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵比较、通过控制流道上的泵的流量使磨粒流的流动状态保持稳定的模糊控制模块；

一个参数序列构成所述的参数矩阵中的一行数据；

以泵的流量作为模糊控制模块的被控变量，以当前时刻的参数矩阵与上一时刻的参数矩阵的匹配程度值和变换率作为模糊控制模块的输入值；所述的匹配程度值和变换率通过传输模块输入显示模块中，所述的数据采集模块通过所述的传输模块与所述的显示模块连接，所述的传感器组获取的实际信号显示于所述的显示模块。