开放式中凸变椭圆活塞车削加工研究

发布时间：2017-09-13 14:45

  本文关键词：开放式中凸变椭圆活塞车削加工研究

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【摘要】：活塞是发动机的关键部件,而由于活塞工作条件的特殊性及材料的限制,大大增加活塞加工的难度。考虑到活塞工作在高温高压的环境下,容易受热膨胀变形,活塞截面形状通常设计成中凸变椭圆截面。由于中凸变椭圆截面的不标准性,每个截面都不一样,使活塞加工难度大大增加。为降低加工难度及减少成本,国内外都加大投入研发非圆截面加工机床。本文针对中凸变椭圆截面活塞加工现状,提出一种新的“软靠模”方法,即以主轴旋转角度和直线电机伺服驱动配合,实现中凸变椭圆活塞加工。本文以上位机PC+运动控制器ACR9000结构模型,研制一种开放式数控活塞加工车床控制体系。论文主要内容如下:1)根据中凸变椭圆活塞形状特点,对活塞形状结构进行数学描述,根据活塞加工厂提供的离散加工数据,通过MATLAB拟合活塞型线。深入分析中凸变椭圆成型运动原理,以主轴转角对应直线电机相应的进给量,建立一个二维数表,刀具只要在允许误差内通过数表上的点就可以加工出符合要求的活塞。2)提出开放式数控机床的设计思想,以运动控制器ACR9000代替之前PMAC卡控制的数控机床,并重新设计了电路接线部分,详细介绍了运动控制器ACR9000基本功能及连接伺服控制系统,完成PLC辅助控制的设计,实现开放式数控车削硬件平台的搭建。3)设计了基于运动控制器ACR9000的开放式数控系统,以PC+ACR9000双CPU控制模式,充分利用Windows平台,发挥资源配置优势。完成开放式数控软件系统各功能模块设计及人机界面设计。4)高频响直线伺服刀架是中凸变椭圆活塞加工的关键部件,采用经验借鉴法对伺服刀架进行数学建模,运用MATLAB软件对数学模型分析,并采用自适应模糊PID控制,对控制系统的PID参数进行自适应整定。
【关键词】：中凸变椭圆活塞 开放式数控 运动控制 自适应模糊PID控制
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG519.1
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-21
• 1.1 本课题的来源和背景15
• 1.2 活塞外圆车削技术的发展过程15-17
• 1.2.1 硬靠模仿形加工15-16
• 1.2.2 软靠模加工法16-17
• 1.3 开放式数控系统发展简介17
• 1.4 开放式活塞数控加工的国内外研究现状17-19
• 1.4.1 国外研究现状17-18
• 1.4.2 国内研究现状18-19
• 1.5 课题研究意义19-20
• 1.6 课题研究内容20
• 1.7 本章小结20-21
• 第2章 中凸变椭圆活塞型线数学分析21-37
• 2.1 中凸变椭圆活塞型线的形成21
• 2.2 中凸变椭圆活塞工程简介21-22
• 2.3 离散数据拟合22-27
• 2.3.1 三次样条插值函数23
• 2.3.2 三次样条函数的构造与求解23-25
• 2.3.3 活塞裙部横截面椭圆的数学拟合25
• 2.3.4 MATLAB拟合离散数据25-27
• 2.4 活塞裙部轮廓数学经验公式描述27-28
• 2.5 活塞裙部数据处理28-32
• 2.6 活塞裙部成形加工原理32-35
• 2.7 活塞横截面型线数据验证35-36
• 2.8 本章小结36-37
• 第3章 开放式中凸变椭圆活塞数控系统硬件设计37-58
• 3.1 开放式数控系统简介37-39
• 3.1.1 开放式数控系统概念37
• 3.1.2 开放式数控系统的特点37-38
• 3.1.3 开放式数控系统结构设计原则38-39
• 3.2 基于PC+运动控制器的开放式数控体系39-42
• 3.2.1 基于PC+运动控制器的开放式数控体系模型39-40
• 3.2.2 开放式活塞数控车床系统硬件结构40-42
• 3.3 ACR9000多轴运动控制器42-45
• 3.3.1 ACR9000简介42-43
• 3.3.2 ACR9000多轴运动控制器的参数设置43-45
• 3.4 开放式活塞数控车床主要硬件45-46
• 3.5 电气线路系统结构46-50
• 3.5.1 强电线路控制46-47
• 3.5.2 ACR9000控制器与伺服系统的连接47-50
• 3.6 开放式活塞数控车床PLC控制设计50-52
• 3.7 插补算法52-57
• 3.7.1 粗插补原理及误差分析53-54
• 3.7.2 圆弧插补54-55
• 3.7.3 直线精插补55-57
• 3.8 本章小结57-58
• 第4章 开放式中凸变椭圆数控车床系统软件设计58-68
• 4.1 开放式数控车削系统软件结构总体方案58-61
• 4.1.1 开放式数控车削系统软件功能模型分析58
• 4.1.2 开放式数控车削系统软件功能结构框架设计58-59
• 4.1.3 COM组件技术59-60
• 4.1.4 运动控制器与上位机接.设计60-61
• 4.2 软件系统各功能模块实现61-66
• 4.2.1 控制器与上位机通讯模块61-62
• 4.2.2 JOG运动控制模块62-63
• 4.2.3 轴使能模块63
• 4.2.4 双轴联动模块63-64
• 4.2.5 参数输入及编程模块64-65
• 4.2.6 数控程序编译模块65-66
• 4.3 人机交互界面设计66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第5章 开放式中凸变椭圆活塞车削控制系统及模型仿真68-78
• 5.1 中凸变椭圆活塞控制体系68
• 5.2 直线伺服刀架系统建模68-70
• 5.2.1 直线伺服刀架数学模型分析68-69
• 5.2.2 直线伺服刀架传递函数分析69-70
• 5.3 直线伺服刀架的控制70-74
• 5.3.1 PID控制原理71
• 5.3.2 模糊PID控制原理71-73
• 5.3.3 模糊PID控制参数优化73-74
• 5.4 MATLAB/Simulink模拟仿真74-77
• 5.5 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果84-85
• 致谢85-86
• 附录86-90

【参考文献】

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：844339