基于CPAC的转塔冲床数控系统设计.doc

济南大学毕业设计--1前言1.1国内外现状在1932年国外就产出了常规控制的简单型冲模回转头冲压机床，一直到1955年才出现第一台NC（NumericalControl）数控转塔冲床，到1970的时候又出现了第一台CNC（ComputerNumericalControl）数控转塔冲床。渐渐的随着数控技术的进一步发展，数控转塔冲床也得到了较大发展，性能不断完善，功能不断提高。当前，日本、美国和德国等诸多发达国家数控转塔冲床的使用已日渐普及。随着当今装备制造业高效快速制造的进展，数控转塔冲床也在朝着功能更加强大，性能更加稳定，柔性更大，适应各种批量生产的方向前进。当前，世界上生产数控转塔冲床的厂家主要有十几家，比如：日本AMADA，德国TRUMPF，芬兰INN-POWER瑞士ASKIN等公司。我国研究数控转塔冲床起步比较晚，近几年我国钣金也不断发展以及引进国外尖端技术，渐渐的越来越多的厂家已经逐渐掌握制造技术和数控冲床设计，并生产出大量产品进入市场。当前，内地有能力生产四轴及以上数控冲床的公司主要有金方圆、杨力、威压、捷迈等。虽然内地的数控转塔冲床得到了较大发展，然而仍然无法与发达国家相比拟，甚至说比较落后，很多关键技术仍依赖国外进口例如数控系统、大功率伺服电机。1.2数控系统1.2.1产生与发展数控系统是数控冲床的重要组成部分，数控技术和计算机的进步是数控冲床许多指标提高和功能实现的前提。数控系统绝大多数采用32位CPU使其运行处理速度大幅提高；内存容量加大；许多由外部机电结构提高了可靠性；人机界面更加友好。数控系统和计算机越来越接近，带硬盘、软驱，以Windows操作系统位平台更便于主机制造商个性化开发，使用更方便。近年来科学技术迅速发展，汽车电子行业飞速发展，机械产品的使用性能、各项精度和加工效率日渐提高，因此对加工产品零部件的生产设备也提出了更高的要求。在这种环境下，出现了数控的概念，“数控”是计算机数字控制的简称，英文缩写为CNC（ComputerNumericalControl）。“数控技术”起源于数控机床，是以计算机为基础的信息技术与机械技术相结合的产物，是机械自动化的基础。广泛用于各种“机电一体化产品”而数控系统（NumercialControlSystem）是数控机床的核心。数控系统正朝着以下的方向前进：（1）小型化与智能化数控系统。（2）高速化运算，高精度化控制。（3）软件化数控系统。（4）模块化与通用化数控系统。（5）高可靠性数控系统。1.2.2结构与分类数控系统（CNC）装置由软件和硬件组成。硬件主要有微处理器、存储器、位置控制、输入输出接口、可编程控制器、图形控制、电源等模块组成。软件由管理软件和控制软件组成。管理软件系指零件加工程序的输入输出、系统的显示功能和诊断功能。控制软件则包括译码处理、刀具补偿、插补运算、位置控制和速度控制。数控机床是指采用数字形式信息控制的机床。详言之，凡是用数字化的代码将零件加工过程中所需要的各种操作和步骤以及道具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或控制系统经过译码、运算及处理，控制机床的道具与工件的相对运动，加工出所需的工件的一类机床即数控机床。数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本身及测量装置组成。其中除床身外的部分统称为计算机数控（CNC）系统。数控系统是实现机床自动化加工的核心。其基本组成包括：运算器、存储器、运动控制模块、端子板。运算器和存储器是数控系统的核心，负责程序的相关操作。运动控制模块是连接电机运动和程序执行的纽带，运动控制模块根据激振脉冲信号可以控制电机的启停和速度快慢，可以处理限位脉冲触发和电机异常运动等情况，可以按照程序代码的命令控制电机完成相应的动作，可以完成插补运动、开环或闭环控制。端子板主要是I/O单元，是控制传感器脉冲信号的输入或开关脉冲信号的输入输出。依照数控系统的硬件结构不同可将其分为两类：（1）专用型数控系统：在数控系统的早期发展中，各个厂家分别独立开发出自己的数控系统，这包括电路的设计、软件的设计、接口的定义以及辅助元件的设计。典型的生产公司包括日本的三菱、德国的西门子、西班牙的发格、意大利的裴迪亚等。这类数控系统的缺点是各个厂家之间的产品模块不通用。（2）开放式数控系统：传统意义上的数控系统是一种封闭式专用系统，存在着各个厂家的产品之间以及与通用PC机之间兼容性差，维修和升级困难，成本高等问题。进入20世纪90年代，各国争相研究开放式数控系统。开放式结构采用通用计算机PC以及配套模块共同建立开放式体系系统结构，进而使控制系统达到设计标准化、模块化，从而实现可兼容性、系列化、可扩充性