一種基于云平臺(tái)的靜壓支撐系統(tǒng)模型制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種基于云平臺(tái)技術(shù)的靜壓支撐系統(tǒng)制造模型，屬于支撐與潤滑設(shè)計(jì)技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前靜壓系統(tǒng)是重型機(jī)床中關(guān)鍵的支撐結(jié)構(gòu)，其性能分析是一個(gè)涵蓋固體、流體、 熱力等復(fù)雜大系統(tǒng)工程。同時(shí)靜壓支撐系統(tǒng)也是一種定制化程度很高的產(chǎn)品，從用戶到生 產(chǎn)商，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的參與者需要深入的交流才能制造出符合用戶需求的靜壓系統(tǒng)。云技術(shù) 與大數(shù)據(jù)平臺(tái)能夠很好的滿足靜壓支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中數(shù)據(jù)處理、傳輸量大的需求。外通 常靜壓系統(tǒng)的油膜的厚度不會(huì)超過100微米，同時(shí)需要承載上百噸的負(fù)重，所以封油邊支 撐表面微小的誤差都會(huì)對(duì)它的承載性能產(chǎn)生影響。由于靜壓支撐系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用范圍，用 戶可以將其應(yīng)用到很多種支撐結(jié)構(gòu)中，所以定制化的需求很高。但微小的偏差往往是無法 完全避免的，例如零件的粗糙度、加工波紋度、形位公差等。同時(shí)此類微小偏差只有在零件 生產(chǎn)完成后才能夠真實(shí)測(cè)定。通常零件制造商有能力測(cè)量零件的幾何誤差，但不能通過新 的研究方法進(jìn)行分析。而設(shè)計(jì)者通常受限與資金或地理位置等因素而難以自主生產(chǎn)并調(diào)試 實(shí)驗(yàn)臺(tái)。這便需要建立一種新的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)模式，將實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)計(jì)者與工廠中的生產(chǎn)商 聯(lián)系起來，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交流，以得到更加真實(shí)、準(zhǔn)確的分析結(jié)果，提高靜壓支撐系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的可靠性。
[0003] 在求解靜壓導(dǎo)軌中封油邊內(nèi)壓強(qiáng)分布的問題時(shí)，雷諾方程是主要的分析方法。在 求解雷諾方程時(shí)，有限差分方法是一種常用的數(shù)值方法，可以通過有限差分方法將雷諾方 程近似轉(zhuǎn)變?yōu)榇鷶?shù)方程，再通過代數(shù)方程的數(shù)值求解方法進(jìn)行求解，最終得到封油邊內(nèi)壓 強(qiáng)分布的近似解。云平臺(tái)技術(shù)目前是一種新興的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互技術(shù)，通過處理能力強(qiáng)大服 務(wù)器為各聯(lián)網(wǎng)用戶提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交流平臺(tái)。借助與云平臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，靜壓支 撐系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的參與者可以進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交流或處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明根據(jù)一般的靜壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造模式，提出了一種基于云平臺(tái)的靜壓支撐 系統(tǒng)制造模型，以提高成產(chǎn)效率，更好地滿足用戶需求。首先，用戶向設(shè)計(jì)者提出功能要求， 設(shè)計(jì)者根據(jù)一般靜壓支撐系統(tǒng)的油墊形式，建立一種考慮油膜間隙變化的雷諾方程。通過 數(shù)值方法進(jìn)行求解，得出壓強(qiáng)分布，進(jìn)而積分得出承載能力。在設(shè)計(jì)與分析過程中，零件制 造商需要為設(shè)計(jì)者提供零件實(shí)測(cè)的粗糙度、波紋度、形位公差等將影響油膜厚度的幾何誤 差。設(shè)計(jì)者以此作為雷諾方程求解的條件，分析幾何誤差對(duì)于承載性能的影響，校核原有設(shè) 計(jì)，得出更加符合實(shí)際條件的優(yōu)化結(jié)果，保證設(shè)計(jì)的可靠性。由于設(shè)計(jì)者與生產(chǎn)商之間可能 存在很遠(yuǎn)的地理距離，所以云技術(shù)為此云制造模型提供了數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)條件。多批次零 件的幾何誤差或者分析過程中的數(shù)值方法通常都需要處理大量的數(shù)據(jù)，所以此云制造模型 對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸能力有比較高的要求。設(shè)計(jì)者也可以依據(jù)理論計(jì)算結(jié)果向生產(chǎn)商提供零件加 工或機(jī)床裝配標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)借助于此模型，靜壓支撐系統(tǒng)的使用者也可以實(shí)時(shí)地將機(jī)床的監(jiān) 控?cái)?shù)據(jù)反饋給設(shè)計(jì)者，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供更多參考依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明提供的一種基于云平臺(tái)的靜壓支撐系統(tǒng)模型制造方法，該方法包括以下步 驟：
[0006] S1.首先提供理論基礎(chǔ)。靜壓支撐系統(tǒng)云制造模型的設(shè)計(jì)核心依然是對(duì)于靜壓系 統(tǒng)的承載能力分析，求解常用油墊的雷諾方程，通過求解得出壓強(qiáng)分布，再積分得出承載能 力，進(jìn)而根據(jù)模型需要分析剛度或阻尼等動(dòng)態(tài)特性：
[0007] 矩形油墊：
[0009] 圓形油墊：
[0011] 徑向油墊：
[0013] 其中為無量綱壓力；f為無量綱長度；羅為無量綱寬度；L為靜壓導(dǎo)軌油墊長 度；B為靜壓導(dǎo)軌油墊寬度？為無量綱半徑；f或φ為無量綱角度；&為無量綱導(dǎo)軌移動(dòng) 速度；S為無量綱油膜厚度；
[0014] S2.再對(duì)雷諾方程進(jìn)行有限差分離散：
[0015] 矩形油墊：
[0017] 圓形油墊：
[0019] 徑向油墊：
[0021] 其中為X方向離散步長；3^@為y方向離散步長；i為X方向微元計(jì)數(shù)；j 為y方向微元計(jì)數(shù)；通過求解得出油墊內(nèi)壓強(qiáng)的數(shù)值解；
[0022] S3.在通過數(shù)值積分求解油墊的承載力：
[0023]
[0024] 其中：砑為無量綱承載力；Qe為每個(gè)油墊的供油流量。
[0025] S4.在此承載力的計(jì)算理論基礎(chǔ)上，云平臺(tái)內(nèi)搭設(shè)有與設(shè)計(jì)方、制造方、使用方交 互的數(shù)據(jù)窗口模塊，云平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫包括幾何誤差的云數(shù)據(jù)庫、微縮模型實(shí)驗(yàn)的云數(shù)據(jù)庫、 裝配調(diào)試實(shí)驗(yàn)綜合的云數(shù)據(jù)庫。其中使用方與設(shè)計(jì)方需要通過云平臺(tái)交流靜壓系統(tǒng)的外形 尺寸、油墊形式、承載力需求、剛度需求等參數(shù)，便于設(shè)計(jì)者有目標(biāo)地進(jìn)行靜壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。制 造方通過數(shù)據(jù)窗口模塊將S3中分析得到的油墊的承載力參數(shù)傳輸至云平臺(tái)的幾何誤差的 云數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)方通過數(shù)據(jù)窗口模塊獲取云平臺(tái)的幾何誤差的云數(shù)據(jù)庫中制造方的幾何參 數(shù)，并進(jìn)行設(shè)計(jì)指導(dǎo)與校正，保證最終生產(chǎn)的產(chǎn)品符合實(shí)際工況。使用者在靜壓系統(tǒng)的使用 過程中將機(jī)床的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器，并與設(shè)計(jì)者進(jìn)行相關(guān)性能信息分析共享， 根據(jù)工作情況確定維護(hù)周期，并驗(yàn)證校準(zhǔn)先前的設(shè)計(jì)模型。
[0026] S5.當(dāng)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸能力能實(shí)現(xiàn)S4中的交流前提下，靜壓制造模型借助云平 臺(tái)高效地?cái)?shù)據(jù)處理能力為生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)參與者提供設(shè)計(jì)交互平臺(tái)。設(shè)計(jì)交互平臺(tái)的設(shè)計(jì) 方應(yīng)用三維建模軟件或力學(xué)仿真軟件或數(shù)值計(jì)算軟件等進(jìn)行設(shè)計(jì)；制造方通過多通道數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)處理與分析軟件等進(jìn)行數(shù)據(jù)分享。通過計(jì)算機(jī)處理將上述分析過程轉(zhuǎn)移 至云服務(wù)器進(jìn)行處理，以期使信息借由數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分享并充分交流以提高生產(chǎn)效率；還可以 降低參與者的硬件門檻，使得更多設(shè)計(jì)方或制造方能夠參與靜壓系統(tǒng)的生產(chǎn)當(dāng)中。
[0027] -種基于云平臺(tái)技術(shù)的靜壓支撐系統(tǒng)制造模型具有如下優(yōu)點(diǎn)。
[0028] 1、搭建了一種針對(duì)機(jī)床靜壓支撐系統(tǒng)的云制造平臺(tái)，為異地的設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)商、用 戶提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交流平臺(tái)，保證設(shè)計(jì)生產(chǎn)的靜壓性能系統(tǒng)更加符合實(shí)際工況要求。
[0029] 2、通過有限差分方法分析靜壓支撐系統(tǒng)承載性能，應(yīng)用數(shù)值解法將復(fù)雜的幾何誤 差近似表達(dá)并離散地引入油膜厚度，更全面地分多種油墊在幾何誤差影響下的承載能力， 充分發(fā)揮現(xiàn)有云服務(wù)器的大數(shù)據(jù)處理能力。
[0030] 3、設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)商、用戶可以參與到靜壓系統(tǒng)生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)，及時(shí)的數(shù)據(jù)交流可 以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修正問題，