船用螺旋桨混联加工装置PA数控系统开发

发布时间：2017-09-10 04:21

  本文关键词：船用螺旋桨混联加工装置PA数控系统开发

  更多相关文章： 螺旋桨 混联机床 PA数控系统 控制算法

【摘要】：随着我国工业4.0概念的提出和不断延伸,先进装备制造业的发展面临前所未有的机遇和挑战。船用螺旋桨作为舰船装备的重要推进器件,其加工质量和效率象征着我国发展深海领域技术的源动力。目前螺旋桨加工普遍存在的单面加工效率低下、装夹定位困难、桨叶振颤以及控制系统开放性和稳定性差等不足,为解决上述问题,课题组提出了基于混联机构的螺旋桨双刀双面对称加工的方法,该加工方法的核心技术就是数控系统的开发。本课题针对XYZ-3RPS 6轴卧式混联加工装置,提出应用全软件型开放式PA数控系统对机床进行运动控制,并开发基于该系统的各控制模块,为后续桨叶双面对称加工奠定理论和技术基础。对进一步完善船用螺旋桨的加工方法具有深远意义。研究混联机床的运动控制算法。通过分析6轴卧式混联机床结构,建立机床的数学模型和动平台的位姿描述,以及装置坐标系之间的约束方程,并在其基础上通过对串并联机构分别解耦推导得出6路驱动长度逆解算法。然后利用MATLAB与ADAMS联合仿真,校验算法的有效性。深入研究PA数控系统的结构组成并设计各控制模块的开发方案。研究其运行机制和软硬件结构,通过分析控制系统功能需求,提出两套控制系统开发方案,并完成了PA相关硬件部分线路设计、安装和调试,确保电气系统安全无误。开发适用于XYZ-3RPS卧式混联机床的PA数控系统,包括CNC控制算法、HMI人机界面和PLC模块三部分。首先,以VC++6.0为开发平台,通过编写动态链接库文件将控制算法嵌入到CNC,实现虚实轴模式切换以及对机床加工数据处理等功能;然后,根据功能需要开发更完善的人机界面,开发后置处理界面程序并实现通过HMI调用,开发实轴信息显示控件实现运动过程中实轴杆长信息实时显示;最后,开发PLC程序完成辅助监测等功能。进行螺旋桨加工实验。建立螺旋桨三维模型,分析加工工艺,利用UG中CAM模块完成自动编程,经过刀轨可视化仿真后生成加工刀位文件并导入到所开发的系统中,对刀位文件完成进一步后置处理并得到PA系统所能识别的驱动数据,完成加工实验,验证了控制算法和系统的有效性和稳定性,最终通过两套开发方案的优缺点对比,提出了机床不同功能需求时的系统优选方案。
【关键词】：螺旋桨 混联机床 PA数控系统 控制算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究背景与意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究背景与意义9-10
• 1.2 螺旋桨加工装备的研究现状10-14
• 1.2.1 串联型加工装备11
• 1.2.2 并联型加工装备11-12
• 1.2.3 混联型加工装备12-14
• 1.3 混联机床数控系统的研究现状14-16
• 1.3.1 数控系统的发展14
• 1.3.2 开放式数控系统的研究现状14-16
• 1.4 主要研究内容16-18
• 第2章 混联加工装置运动学控制算法研究18-27
• 2.1 混联加工装置结构分析18-19
• 2.2 混联加工装置的运动学控制算法分析19-23
• 2.2.1 6轴卧式混联机构的位姿描述19-21
• 2.2.2 3RPS并联机构的参数解耦21-22
• 2.2.3 XYZ-3RPS混联装置的逆解算法分析22-23
• 2.3 逆解模型的验证23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 PA数控系统开发方案设计27-37
• 3.1 PA数控系统的结构组成27-29
• 3.1.1 PA数控系统的硬件结构27-28
• 3.1.2 PA数控系统的软件结构28-29
• 3.2 控制系统功能需求分析29
• 3.3 控制系统开发方案设计29-32
• 3.4 电气系统的设计安装32-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 XYZ-3RPS混联机床PA控制系统的开发37-55
• 4.1 CNC功能模块的开发37-40
• 4.1.1 Compile Cycles开放接口介绍37-38
• 4.1.2 虚实轴模式转换功能实现38-40
• 4.2 HMI人机界面的二次开发40-47
• 4.2.1 HMI中文件结构概述40-41
• 4.2.2 HMI中硬键系统的开发41-42
• 4.2.3 HMI中软键系统的开发42-43
• 4.2.4 后置处理程序的开发43-45
• 4.2.5 HMI中实轴信息显示模块的开发45-47
• 4.3 PLC功能模块的开发47-52
• 4.4 机床设置52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 螺旋桨加工实验55-61
• 5.1 螺旋桨 3D模型建立及其加工工艺规划55-57
• 5.1.1 螺旋桨模型建立55-56
• 5.1.2 螺旋桨加工工艺规划56-57
• 5.2 螺旋桨数控加工程序生成57-58
• 5.3 螺旋桨数控加工控制算法设计及单面加工实验58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-67
• 致谢67

，

本文编号：824701