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液压式高速转塔冲床专用数控系统的研究与开发

作　者: 吕明明
导　师: 王平江
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 转塔冲床专用数控系统高速 I/O控制柔性加减速
分类号: TG385.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 52次
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内容摘要

作为锻压机床八大类产品之一的数控冲床,广泛应用于机械、汽车、航空、兵器、电子等行业。针对国产数控系统在液压式高速转塔冲床领域的应用尚属空白的现象,本文对液压式高速转塔冲床专用数控系统进行研究与开发。专用数控系统在分析对液压式高速转塔冲床的数控装置、进给伺服系统、液压系统和换模系统等控制的基础上,采用了基于工业PC+FPGA硬件平台和基于Linux+RTAI软件平台的总体设计方案。整个平台具有性能高、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性好的特点。液压式高速转塔冲床的冲压实现由进给运动和冲压运动组成,两者通过进给到位和冲压完成等I/O信号协同进行。本文分析在以16ms为扫描周期的普通PLC里处理这些信号,无法达到600次/min的冲压指标,因此在以1ms为周期的插补任务中对进给运动和冲压运动相关的I/O信号进行处理,实现高速I/O的扫描及控制。液压式高速转塔冲床的进给运动具有高速间歇性,合理的控制算法可以减少冲击、振荡、超程和失步等不良现象的出现。本文结合高速间歇的运动特点,选择了插补后加减速控制的方案。同时,在分析直线、指数曲线和常规S曲线等各种加减速控制方式基础上,提出适用于专用控制系统的基于简化的5段S曲线加减速控制方法。从液压式高速转塔冲床实用性角度出发,分析和实现了实际冲压操作过程中常用的专用加工功能。在上料子程序中进行了工件坐标系建立、哈雷卡参数设置、特殊板材情况处理和预压进给位置确定等步骤,保证板材在各种情况下的定位;当加工板材长度超过冲床的行程时,使用开发的再定位功能,可实现大板材的冲压;为保证在冲压过程中,夹钳不会被冲头冲碰,在对夹钳的位置进行检测的基础上,设立夹钳保护区域;开发冲床的专用加工指令,实现固定循环冲压和在线修改冲压参数的功能。此外,本文还完成了对所开发的专用数控系统进行测试,与FUNAC-OIP系列的冲床数控系统进行了比较。比较结果表明:所开发的液压式高速转塔冲床专用数控系统性能稳定可靠、各项技术指标达到进口数控系统的水平。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题的来源及研究背景、意义  8-9
  1.2 数控冲床概述  9-11
  1.3 冲床数控系统及发展  11-13
  1.4 本文的主要工作内容  13-15
2 液压式高速转塔冲床工作原理及控制要求  15-22
  2.1 液压式高速转塔冲床结构  15-17
  2.2 液压式高速转塔冲床工作原理  17-19
  2.3 液压式高速转塔冲床运动控制要求及难点  19-21
  2.4 本章小结  21-22
3 液压式高速转塔冲床专用数控系统总体方案  22-29
  3.1 液压式高速转塔冲床专用数控系统硬件总体方案  22-23
  3.2 液压式高速转塔冲床专用数控系统软件平台  23-28
  3.3 本章总结  28-29
4 液压式高速转塔冲床专用数控系统关键技术及实现  29-43
  4.1 液压式高速转塔冲床运动高速协同控制  29-31
  4.2 液压式高速转塔冲床柔性加减速控制  31-42
  4.3 本章总结  42-43
5 液压式高速转塔冲床专用数控系统加工功能的实现  43-55
  5.1 上料子程序功能  43-46
  5.2 再定位功能  46-47
  5.3 夹钳检测和夹钳保护功能  47-49
  5.4 液压式高速转塔冲床专用加工指令  49-53
  5.5 液压式高速转塔冲床专用数控系统测试结果  53-54
  5.6 本章总结  54-55
6 工作总结与展望  55-57
  6.1 工作总结  55-56
  6.2 工作展望  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-62
硕士期间发表的论文  62

液压式高速转塔冲床专用数控系统的研究与开发

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