本文關(guān)鍵詞：開放式中凸變橢圓活塞車削加工研究

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【摘要】：活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件,而由于活塞工作條件的特殊性及材料的限制,大大增加活塞加工的難度�？紤]到活塞工作在高溫高壓的環(huán)境下,容易受熱膨脹變形,活塞截面形狀通常設(shè)計(jì)成中凸變橢圓截面。由于中凸變橢圓截面的不標(biāo)準(zhǔn)性,每個(gè)截面都不一樣,使活塞加工難度大大增加。為降低加工難度及減少成本,國內(nèi)外都加大投入研發(fā)非圓截面加工機(jī)床。本文針對中凸變橢圓截面活塞加工現(xiàn)狀,提出一種新的“軟靠模”方法,即以主軸旋轉(zhuǎn)角度和直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)配合,實(shí)現(xiàn)中凸變橢圓活塞加工。本文以上位機(jī)PC+運(yùn)動(dòng)控制器ACR9000結(jié)構(gòu)模型,研制一種開放式數(shù)控活塞加工車床控制體系。論文主要內(nèi)容如下:1)根據(jù)中凸變橢圓活塞形狀特點(diǎn),對活塞形狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述,根據(jù)活塞加工廠提供的離散加工數(shù)據(jù),通過MATLAB擬合活塞型線。深入分析中凸變橢圓成型運(yùn)動(dòng)原理,以主軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)直線電機(jī)相應(yīng)的進(jìn)給量,建立一個(gè)二維數(shù)表,刀具只要在允許誤差內(nèi)通過數(shù)表上的點(diǎn)就可以加工出符合要求的活塞。2)提出開放式數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)思想,以運(yùn)動(dòng)控制器ACR9000代替之前PMAC卡控制的數(shù)控機(jī)床,并重新設(shè)計(jì)了電路接線部分,詳細(xì)介紹了運(yùn)動(dòng)控制器ACR9000基本功能及連接伺服控制系統(tǒng),完成PLC輔助控制的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)開放式數(shù)控車削硬件平臺(tái)的搭建。3)設(shè)計(jì)了基于運(yùn)動(dòng)控制器ACR9000的開放式數(shù)控系統(tǒng),以PC+ACR9000雙CPU控制模式,充分利用Windows平臺(tái),發(fā)揮資源配置優(yōu)勢。完成開放式數(shù)控軟件系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì)及人機(jī)界面設(shè)計(jì)。4)高頻響直線伺服刀架是中凸變橢圓活塞加工的關(guān)鍵部件,采用經(jīng)驗(yàn)借鑒法對伺服刀架進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,運(yùn)用MATLAB軟件對數(shù)學(xué)模型分析,并采用自適應(yīng)模糊PID控制,對控制系統(tǒng)的PID參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)整定。
【關(guān)鍵詞】：中凸變橢圓活塞 開放式數(shù)控 運(yùn)動(dòng)控制 自適應(yīng)模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG519.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-21
• 1.1 本課題的來源和背景15
• 1.2 活塞外圓車削技術(shù)的發(fā)展過程15-17
• 1.2.1 硬靠模仿形加工15-16
• 1.2.2 軟靠模加工法16-17
• 1.3 開放式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡介17
• 1.4 開放式活塞數(shù)控加工的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 課題研究意義19-20
• 1.6 課題研究內(nèi)容20
• 1.7 本章小結(jié)20-21
• 第2章 中凸變橢圓活塞型線數(shù)學(xué)分析21-37
• 2.1 中凸變橢圓活塞型線的形成21
• 2.2 中凸變橢圓活塞工程簡介21-22
• 2.3 離散數(shù)據(jù)擬合22-27
• 2.3.1 三次樣條插值函數(shù)23
• 2.3.2 三次樣條函數(shù)的構(gòu)造與求解23-25
• 2.3.3 活塞裙部橫截面橢圓的數(shù)學(xué)擬合25
• 2.3.4 MATLAB擬合離散數(shù)據(jù)25-27
• 2.4 活塞裙部輪廓數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式描述27-28
• 2.5 活塞裙部數(shù)據(jù)處理28-32
• 2.6 活塞裙部成形加工原理32-35
• 2.7 活塞橫截面型線數(shù)據(jù)驗(yàn)證35-36
• 2.8 本章小結(jié)36-37
• 第3章 開放式中凸變橢圓活塞數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)37-58
• 3.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)簡介37-39
• 3.1.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)概念37
• 3.1.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)37-38
• 3.1.3 開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則38-39
• 3.2 基于PC+運(yùn)動(dòng)控制器的開放式數(shù)控體系39-42
• 3.2.1 基于PC+運(yùn)動(dòng)控制器的開放式數(shù)控體系模型39-40
• 3.2.2 開放式活塞數(shù)控車床系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)40-42
• 3.3 ACR9000多軸運(yùn)動(dòng)控制器42-45
• 3.3.1 ACR9000簡介42-43
• 3.3.2 ACR9000多軸運(yùn)動(dòng)控制器的參數(shù)設(shè)置43-45
• 3.4 開放式活塞數(shù)控車床主要硬件45-46
• 3.5 電氣線路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)46-50
• 3.5.1 強(qiáng)電線路控制46-47
• 3.5.2 ACR9000控制器與伺服系統(tǒng)的連接47-50
• 3.6 開放式活塞數(shù)控車床PLC控制設(shè)計(jì)50-52
• 3.7 插補(bǔ)算法52-57
• 3.7.1 粗插補(bǔ)原理及誤差分析53-54
• 3.7.2 圓弧插補(bǔ)54-55
• 3.7.3 直線精插補(bǔ)55-57
• 3.8 本章小結(jié)57-58
• 第4章 開放式中凸變橢圓數(shù)控車床系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)58-68
• 4.1 開放式數(shù)控車削系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)總體方案58-61
• 4.1.1 開放式數(shù)控車削系統(tǒng)軟件功能模型分析58
• 4.1.2 開放式數(shù)控車削系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)58-59
• 4.1.3 COM組件技術(shù)59-60
• 4.1.4 運(yùn)動(dòng)控制器與上位機(jī)接.設(shè)計(jì)60-61
• 4.2 軟件系統(tǒng)各功能模塊實(shí)現(xiàn)61-66
• 4.2.1 控制器與上位機(jī)通訊模塊61-62
• 4.2.2 JOG運(yùn)動(dòng)控制模塊62-63
• 4.2.3 軸使能模塊63
• 4.2.4 雙軸聯(lián)動(dòng)模塊63-64
• 4.2.5 參數(shù)輸入及編程模塊64-65
• 4.2.6 數(shù)控程序編譯模塊65-66
• 4.3 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)66-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第5章 開放式中凸變橢圓活塞車削控制系統(tǒng)及模型仿真68-78
• 5.1 中凸變橢圓活塞控制體系68
• 5.2 直線伺服刀架系統(tǒng)建模68-70
• 5.2.1 直線伺服刀架數(shù)學(xué)模型分析68-69
• 5.2.2 直線伺服刀架傳遞函數(shù)分析69-70
• 5.3 直線伺服刀架的控制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控制參數(shù)優(yōu)化73-74
• 5.4 MATLAB/Simulink模擬仿真74-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果84-85
• 致謝85-86
• 附錄86-90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：844339