学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

非圆活塞数控车床设计与控制系统实现

作　者: 邱必稳
导　师: 张冰蔚
学　校: 江苏科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 中凸变椭圆活塞 数控车床 直线电机 刀架 TURBO PMAC
分类号: TG519.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 28次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


活塞是内燃机的关键零件之一,其质量直接决定着内燃机的工作性能。中凸变椭圆活塞属于非圆截面零件,其型面特殊,加工相对困难,成为活塞研究领域的一个重要课题。根据我国活塞加工的现状,本文改变传统车床结构,设计一种新的活塞车床布局结构,床身为倒“T”字型结构,根据中凸变椭圆活塞的加工要求,设计了数控机床的整体结构,运用Pro/E软件建立了三维模型。同时用HyperWorks对平台与刀架进行了有限元分析。使直线电机驱动的刀座结构设计轻量化,以降低在高速往复运动过程中产生的惯量,减少跟随误差。设计了基于TURBO PMAC+PC的双CPU开放式数控系统结构。X轴进给机构采用伺服电机加直线电机双层驱动结构,通过光栅反馈形成全闭环控制;Z轴进给运动采用伺服电机加滚珠丝杠驱动;主轴采用伺服电机驱动,通过TUBRO PMAC实时控制主轴转过的角度和X轴径向位移成联动关系,实现活塞椭圆截面的加工,控制X轴和Z轴的联动实现活塞中凸形面加工。这种加工方法与传统的靠模仿形加工相比具有柔性好、加工精度高等特点。开发了基于WINDOWS平台的开放式数控系统。应用TURBO PMAC运动控制卡提供的动态链接库(PCOMM32)在WINDOWS利用VC++6.0平台上开发了上位机软件,完成了开放式非圆活塞数控系统管理软件模块的设计。PMAC完成实时控制部分任务,软件开发主要完成上位机非实时控制部分任务,实现了数控系统的基本功能。根据中凸变椭圆活塞车削特点,选用基于TURBO PMAC卡的各运动轴联动的活塞车削方式,通过厂家提供的活塞数据,进行活塞车削实验,最终的实验证明远远优于传统的旋转电动机+滚珠丝杠,能够满足活塞加工的精度要求,试验结果表明系统达到了预期的设计要求。以上研究只是针对中凸变椭圆活塞的加工而提出的,对于我国活塞加工具有一定的理论意义和重要应用价值。对于其它非圆截面零件的加工也具有一定的指导意义。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 本课题的来源及背景  9
  1.2 非圆截面零件常规的成型技术  9-10
  1.3 中凸变椭圆活塞型面的传统加工方法  10-12
  1.4 国内外现状  12-13
    1.4.1 活塞异型面车削数控车床的研究发展现状  12-13
    1.4.2 活塞异型面车削数控系统的研究发展现状  13
  1.5 本课题研究的目的和主要内容  13-15
    1.5.1 本课题研究的目的  13-14
    1.5.2 本课题的主要内容  14-15
第二章 中凸变椭圆活塞型线加工原理及机床总体设计  15-24
  2.1 中凸变椭圆活塞型线车削加工原理  15-17
  2.2 中凸变椭圆活塞截面加工特性实例  17-19
  2.3 直线电机的原理和特点  19-21
  2.4 非圆活塞数控机床的总体方案设计  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 非圆数控车床传动机械结构设计  24-36
  3.1 非圆活塞加工对机床结构的设计要求  24-25
  3.2 机床整体结构布局设计  25-26
  3.3 数控切削车床主轴箱系统设计  26-31
    3.3.1 数控切削车床主轴箱的主轴传动设计  26-28
    3.3.2 数控切削机床Z 轴传动设计  28-31
  3.4 数控切削车床径向传动系统设计与性能要求  31-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 径向进给系统设计与执行元件有限元分析  36-50
  4.1 非圆切削机床刀架进给机构的驱动的选用  36-40
    4.1.1 径向微进给直线电机的选用  36-37
    4.1.2 永磁直线电机的数学模型  37-38
    4.1.3 永磁直线电机伺服系统控制器设计  38-39
    4.1.4 永磁直线电机的选用  39-40
  4.2 直线电机驱动的非圆切削进给系统设计  40-44
    4.2.1 径向进给系统的总体设计  40-42
    4.2.2 直线电机的推力校核  42-44
  4.3 直线电机驱动的非圆切削进给系统的有限元分析  44-49
    4.3.1 进给刀架和工作平台的受力状态分析  44-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 开放式控制系统硬件实现  50-59
  5.1 开放式数控系统的产生背景  50-53
    5.1.1 开放式数控系统的基本特征  50-51
    5.1.2 开放式数控系统研究动向  51
    5.1.3 PMAC 多轴运动控制卡概述  51-53
  5.2 控制系统总体结构设计  53-55
    5.2.1 基于TUBRO PMAC 开放式数控系统的选择  53-55
  5.3 数控系统硬件结构设计方案  55-56
  5.4 数控机床电器控制线路设计  56-58
    5.4.1 电气线路设计注意事项  56
    5.4.2 数控车床控制电路设计  56-58
  5.5 本章小结  58-59
第六章 开放式控制系统软件实现  59-70
  6.1 数控系统软件设计  59-63
    6.1.1 概述  59
    6.1.2 数控软件结构  59-60
    6.1.3 数控系统软件的功能要求  60
    6.1.4 数控系统的软件开发方法  60-61
    6.1.5 数控系统软件整体结构及其界面  61-63
  6.2 数控车床控制系统软件功能模块的实现  63-68
    6.2.1 实时控制的实现  63
    6.2.2 通讯功能模块的实现  63-64
    6.2.3 程序主要功能模块分析  64-68
  6.3 中凸变椭圆活塞车削的运动程序  68-69
  6.4 本章小结  69-70
第7章 加工中凸变椭圆活塞车削实验  70-73
  7.1 基于TURBO PMAC 的各轴联动控制实验  70-72
  7.2 本章小结  72-73
参考文献  73-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文  75-76
致谢  76

相似论文

  1. 基于数字滤波技术的直线电机伺服控制系统设计,TM359.4
  2. 基于DSP的直线电机制冷控制器的研制,TM359.4
  3. 低速永磁直线同步电动机的研究与设计,TM341
  4. 永磁同步直线电机推力波动建模与抑制方法研究,TM359.4
  5. 直线电机驱动H-drive精密平台运动控制研究,TM359.4
  6. 普通车床数控改造及精度分析,TG519.1
  7. 远程计算机辅助数控车床故障诊断的研究,TG519.1
  8. 新型直驱电机检测控制系统研究,TM306
  9. 面向非圆回转曲面的高精度磨削控制理论及应用,TG580.6
  10. 六主轴数控车床床身有限元分析与结构优化,TG519.1
  11. 压电直线电机及其驱动控制的研究,TM359.4
  12. 基于直线电机的运动控制研究,TP273.2
  13. 无模型周期自适应控制方法与应用,O231
  14. 基于FPGA的永磁同步直线电机矢量控制与仿真分析,TM359.4
  15. 基于数控车床的在线超声检测系统研究,TP274.53
  16. 超细长簧丝变径加工技术研究,TG659
  17. 真空断路器永磁直线电机操动机构的研究,TM359.4
  18. 数控车床静压气体轴承主轴系统动力学建模及静特性研究,TG519.1
  19. 实验数控车床控制系统的研制,TG659
  20. CAK6150数控车床故障诊断系统的研究,TG519.1

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 车削加工及车床（旋床） > 程序控制车床和数控车床
© 2012 www.xueweilunwen.com