基于混联机构的船用螺旋桨加工装置及其控制算法研究

发布时间：2017-10-07 15:29

  本文关键词：基于混联机构的船用螺旋桨加工装置及其控制算法研究

  更多相关文章： 螺旋桨加工装置 混联机构 数控系统 控制算法

【摘要】：目前船用螺旋桨加工装备通常存在仅能单面加工、需多次装夹、加工效率低、易产生定位误差、易引起桨叶振颤等不足。文中提出一种基于混联机构的加工装备的构型方案，研究该装备的核心部件——混联加工装置，并基于该装置研究螺旋桨的加工控制算法。 根据螺旋桨双面加工的关键技术要求，，提出了加工装备的构型方案，该方案的核心部件是由3-RPS并联机构和传统三坐标串联机构组成的混联机构。通过对机构坐标系定义及动平台位姿描述，建立了机构运动学反解模型，并采用解析法对其进行解耦，获得刀具位姿到各驱动轴之间的映射关系。针对机构并联部分结构参数影响装置工作空间的问题，提出了一种针对姿态工作空间的结构参数优化算法，结合装置结构及运动学分析，求解动平台中心点到定平台的最佳距离，使得装置的工作空间最大。 依据加工装置的功能需求，设计并搭建“PC+运动控制卡+PLC”形式的开放式控制系统的硬件。针对装置各硬件的协调控制要求，分析了控制系统软件功能，设计了回参考点、工件定位、后置处理、运动执行、过程监控等控制算法。从便于系统升级、维护和开发的角度出发，设计系统架构，并以Microsoft VC++6.0为开发平台，整合各功能模块，开发了控制系统。 为实现对螺旋桨的加工控制，分析了螺旋桨的设计建模技术及加工工艺过程，在UG环境下建立了螺旋桨三维实体模型，并实现了对螺旋桨的加工编程。设计了螺旋桨单面加工控制算法，采用ADAMS虚拟样机技术，并基于数控加工程序对混联装置加工螺旋桨的过程进行仿真。采用一次lagrange插值公式对仿真数据进行处理，验证了该混联装置加工螺旋桨可行，控制算法精度能够到达预期要求。最后依据单面加工控制研究，提出了螺旋桨双面加工控制方案，为螺旋桨的双面加工控制实现奠定基础。
【关键词】：螺旋桨加工装置 混联机构 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】：2014
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 研究的背景和意义9-10
• 1.2 螺旋桨加工装备的研究现状及分析10-12
• 1.3 混联加工装置控制系统的研究现状及分析12-14
• 1.4 螺旋桨加工控制算法的研究现状及分析14-17
• 1.5 本文主要研究内容17-18
• 第2章 螺旋桨加工装置结构及其运动学研究18-32
• 2.1 螺旋桨加工装置的结构18-21
• 2.1.1 双面加工装置的方案设计18-19
• 2.1.2 6 轴卧式混联机构的模型19-21
• 2.2 混联加工装置运动学分析21-27
• 2.2.1 加工装置的坐标系定义21-23
• 2.2.2 动平台的位姿描述23-24
• 2.2.3 运动学反解分析24-27
• 2.3 混联加工装置结构参数优化27-30
• 2.3.1 结构约束27-29
• 2.3.2 结构参数优化29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 螺旋桨加工装置的控制系统研究32-47
• 3.1 控制系统硬件32-35
• 3.1.1 总体设计32-34
• 3.1.2 结构设计及搭建34-35
• 3.2 控制系统软件功能及实现算法35-41
• 3.2.1 回参考点35-37
• 3.2.2 工件定位37-39
• 3.2.3 后置处理39-40
• 3.2.4 运动执行40
• 3.2.5 过程监控40-41
• 3.3 控制系统软件开发41-46
• 3.3.1 总体设计41-43
• 3.3.2 开发实例43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 螺旋桨的加工控制算法研究47-61
• 4.1 螺旋桨模型建立及加工工艺分析47-49
• 4.1.1 螺旋桨模型建立47-48
• 4.1.2 螺旋桨数控加工工艺分析48-49
• 4.2 螺旋桨数控加工编程49-51
• 4.3 螺旋桨单面加工控制算法51-59
• 4.3.1 控制算法设计51-53
• 4.3.2 控制算法的 ADAMS 仿真验证53-59
• 4.4 螺旋桨双面加工控制方案59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 顾雪艳;缪德建;季鹏;乐建华;严唯峰;;基于CAM的螺旋桨四轴加工方法研究[J];机电工程;2009年05期

2 ;Global optimization of tool path for five-axis flank milling with a cylindrical cutter[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2009年08期

3 郑樎默;林浒;盖荣丽;;基于通用运动模型的五轴机床后置处理[J];计算机集成制造系统;2010年05期

4 王知行,陈辉;并联机床加工船用螺旋桨及CAM技术研究[J];机械设计与研究;2003年06期

5 徐伟;刘朝明;;数控系统发展趋势的研究[J];制造业自动化;2009年09期

6 杨晓钧,钟诗胜,王知行,魏永庚;基于并联机床的Pro/E后置处理系统研究[J];机械科学与技术;2004年12期

7 高富东;潘存云;;复杂曲面螺旋桨实体模型参数化设计与分析[J];机械科学与技术;2011年01期

8 石勇;刘文涛;;面向并联机床的叶片加工程序后置处理及仿真软件研究[J];机械设计;2011年08期

9 王程鹏;;开放式数控系统的现状与发展趋势[J];科技传播;2013年03期

10 刘光淼;王振宇;;XNZ2430重型龙门混联机床简介[J];设备管理与维修;2008年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王瑞;6-TPS并联平台型数控铣床关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

本文编号：988639