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渐进成形数控系统研究与开发

作　者: 刘青山
导　师: 高霖
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 数控渐进成形 PC数控 运动控制卡 速度前瞻控制 平滑运动
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


数控渐进成形技术是一种新型无模成形技术,它致力于解决钣金零件成形领域中模具设计周期长、成本高与现今多品种、小批量的定制生产方式的矛盾,近年来众多学者和机构对其进行了研究。开展数控渐进成形技术的研究工作需要专用的渐进成形机床作为平台,因此开发先进的渐进成形数控系统显得非常必要。本文根据数控渐进成形技术的原理和工艺特点,结合当前流行的“PC +运动控制卡”数控系统体系结构,选用PCI-1242运动控制卡,在Windows 2000平台上设计开发了一套渐进成形数控系统。本文设计了系统的软硬件总体结构,并划分了系统功能模块。采用模块化的方法设计和开发了系统上位机软件,实现了渐进成形数控系统一些主要功能。为解决机床高速加工复杂轨迹时容易产生过大加速度冲击的问题,提出了一种实时进给速度前瞻控制方法,应用到研制的系统中,实现了进给速度自适应于加工轨迹变化,同时将加速度控制在一定范围内,确保高速加工过程中机床平稳运行。渐进成形数控系统与机床进行了联合调试,选择渐进成形工艺中几个具有代表性的成形方法,进行了相关验证性试验。试验结果表明,渐进成形数控系统主要功能正确,人机交互界面友好,系统运行稳定,速度前瞻模块性能达到了预期设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 国内外渐进成形技术发展与现状  11-14
  1.3 PC 数控技术的研究现状  14-15
  1.4 论文选题依据及主要研究内容  15-17
第二章 渐进成形数控系统总体设计  17-29
  2.1 渐进成形机床机械结构  17-18
  2.2 渐进成形数控系统体系结构  18-19
    2.2.1 渐进成形数控系统功能需求  18
    2.2.2 渐进成形数控系统体系结构设计  18-19
  2.3 渐进成形数控系统的硬件结构  19-25
    2.3.1 系统硬件组成  19-20
    2.3.2 硬件结构选型  20-22
    2.3.3 PCI-1242 运动控制卡介绍  22-25
  2.4 渐进成形数控系统软件结构  25-27
    2.4.1 系统软件组成  25-26
    2.4.2 渐进成形数控系统软件结构模式  26-27
  2.5 本章小结  27-29
第三章 渐进成形数控系统上位机软件设计  29-40
  3.1 软件开发平台  29-31
    3.1.1 Windows 系统的实时性问题  29-30
    3.1.2 软件开发工具简介  30-31
  3.2 上位机软件的结构设计  31-34
  3.3 上位机软件主要功能模块详细设计及实现  34-39
    3.3.1 初始化模块  34-35
    3.3.2 自动加工模块  35-38
    3.3.3 手动控制模块  38-39
    3.3.4 系统诊断模块  39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 速度前瞻控制研究  40-59
  4.1 速度前瞻控制概述  40-41
    4.1.1 问题的提出  40
    4.1.2 国内外研究现状  40-41
  4.2 速度前瞻控制算法  41-50
    4.2.1 基本原理  41-42
    4.2.2 减速特征识别  42-45
    4.2.3 进给速度处理  45-49
    4.2.4 算法仿真  49-50
  4.3 速度前瞻控制与运动控制卡的结合  50-55
    4.3.1 单段速度处理模式  50-51
    4.3.2 PCI-1242 平滑运动模式  51-52
    4.3.3 速度平滑处理  52-54
    4.3.4 实例仿真  54-55
  4.4 速度前瞻控制模块实现  55-58
    4.4.1 Lookahead.dll 设计  55
    4.4.2 译码  55-57
    4.4.3 速度前瞻线程  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 系统运行与试验  59-65
  5.1 用等高线法成形方锥台形零件  59-60
  5.2 用螺旋线法成形半球形零件  60-62
  5.3 加工复杂轨迹样条曲线  62-64
    5.3.1 试验内容  62-64
    5.3.2 试验数据分析  64
  5.4 本章小结  64-65
第六章 总结与展望  65-66
  6.1 论文总结  65
  6.2 研究展望  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间发表的学术论文  71

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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 > 程序控制机床、数控机床及其加工
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