数控转塔冲床转塔定位系统的设计.doc

济南大学毕业设计--1前言1.1选题背景与意义数控转塔冲床作为钣金加工业的先进加工设备，其制造水平直接影响钣金加工业的发展水平，本文对数控转塔冲床转塔定位系统进行研究。本节先对本文选题背景和意义进行了介绍。1.1.1国内外研究现状目前，数控技术在国内外已经成为一种相对成熟的加工技术，其发展正逐步向专用型、开放性、实时动态控制模式方向发展。基于集成化的发展基础，国外数控系统正在向超薄型、小型化方向发展；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等学科技术，数控系统正逐步向高速度、高精度、高效率方向发展；加工过程中，数控系统可以自动修正、调节、补偿各项参数，正逐步向在线诊断和智能化故障处理方向发展；基于网络的发展，CAD/CAM与数控技术集成于一体，形成了机床联网，所以中央控制的群控加工要求在数控技术上也得到了逐步实现[1]。目前，我国的数控系统主要有基于PC平台构成的总线式、嵌入式、多通道的结构，基于PC机的硬件与软件技术来实现数控系统的开发。现如今，国内外对开放式数控系统的研究主要体现在几个方向：基于软件芯片的开放式数控系统；基于数字伺服现场总线技术控制的开放式数控系统；基于Windows系统的开放式数控系统；基于COM组件技术的开放式数控系统等[2]。随着近年来数控技术的飞速发展，用于钣金加工领域的数控冲床在结构和性能上也取得了较快发展。由最初数控转塔冲床的手动编程到现在由自动编程软件的自动生成，数控冲床的工作效率和复杂零件的加工能力都得到了飞跃式的提高。现在随着电力电子学、微电子学、传感技术、永磁技术和控制理论的惊人发展，交流伺服系统在此基础上也取得了举世瞩目的发展，已具备了宽调速范围、高稳速、高精度、快动态响应及四象限运行的良好技术性能[4]，而且交流伺服系统在数字化、智能化、网络化方面也取得了较快发展，所以现如今数控转塔冲床具有了高柔性、高效性、高精度、低噪环保性、节能、易于维护、稳定性好的发展优势，且数控全伺服式数控转塔转塔冲床将成为冲床未来的发展方向。国外如日本的AMADAMURATAKOMATSU,芬兰的FINN-POWER的企业产品已开始向高效化、网络化和智能化方向发展。所以现在国内数控转塔冲床主轴驱动系统也开始采用大功率的全伺服驱动方式，极大地提高了冲床的冲压速度和加工精度；现如今采用的智能型夹钳机构也最大限度地减少了冲载死区[5]。1.1.2.本课题的目的和意义制造业是国民经济的基础产业，制造业水平的高低一直是衡量一个国家工业发达程度的重要标志。如今，先进制造业技术已经成为国际竞争与产品革新的一种重要手段，大力发展先进制造技术已成为各国的技术战略之一[6]。并且随着“十一五计划”的提出，我国在现代制造业发展方向上也提出了高科技、高速度、高精度的高要求。而数控转塔冲床是由数控系统控制的高效、精密的板材加工设备，可以一次性完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工，已被广泛应用于现代汽车工业、机电产品，尤其是电子与仪表行业，已成为金属加工行业的先进金属加工设备。最近几年随着数控转塔冲床在高速度和自动化方面的快速发展，其加工精度问题已成为亟待解决的技术问题。本课题对数控转塔冲床上转盘和下转盘同步旋转及定位精度的研究和解决方法将对数控转塔冲床加工质量的提高有着重要意义。1.2研究内容与目标1.2.1设计内容研究本课题研究的内容基于开放式数控系统的理论，在PC机和固高运动控制卡的基础上，对上转盘和下转盘同步旋转及定位系统进行研究，查阅和选择交流伺服系统及元器件，通过伺服控制及检测系统确保定位的精确性，编制自动控制程序并对其调试运行。本课题主要完成以下几个方面的工作内容：（1）熟悉基于固高运动控制平台的开放式数控系统的组成，分析伺服系统的运动控制原理。（2）熟悉数控转塔冲床的工作原理及其主要组成部分。（3）针对影响数控转塔冲床转塔的定位精度因素进行观察分析，设计出提高数控转塔冲床加工精度的最优设计方案。（4）分析比较现在交流伺服系统的发展现状，并根据本课题的设计要求选择设计较优的伺服运动控制系统。（5）对数控转塔冲床转塔运动伺服系统进行硬件设计，介绍各控制部分以及反馈测量部分的原理和应用，并对其硬件部件选择定型。（6）以Windows+VB为数控转塔冲床控制程序的开发环境，自行开发控制程序，绘制程序控制的设计步骤和具体模块设计。（7）基于固高公司的机电一体化实验平台对设计的硬件和软件系统进行运行、校验，观察其运行效果并对其不足之处进行改进。1.2.2预期研究结果希望通过本课题的研究设计，提出的数控转塔冲床转塔定位系统的设计方案，能有效的降低由于数控转塔冲床的制造和装配误差造成的转盘实际定位不准和上下模具所在的转盘相对位置精度不高造成的上下转盘不能同步旋转现象的发生。2总体方案设计2.