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程度下调式三辊数控卷板机的计划

日期:2009年6月2日 12:44 99135.com

  卷板机是制作海上石油采集平台和出产压力容器所必需的装备。它的功率很大 ,普通正在几十千瓦 ,以是生产厂家大多接纳交换机电作为驱动节制部件 ,接纳手工操纵。这类方法加工服从低 ,且加工精度难以包管 ,已不克不及很好天满意当代市场对产物加工速度和质量的要求 ,因此必需对卷板机举行数控化改革 ,以顺应市场对卷板机加工服从和精度的要求。固然该厂卷板机实现了NC节制 ,进步了加工服从和精度 ,可是实践利用中借存在一些成绩 ,比方 :体系的稳定性不下 ,同步精度不下 ,及加工服从和精度不克不及完整满意一些加工单元的要求等。按照厂家的要求 ,我们对卷板机举行了数控化改革。本文分离W11X130 0× 10程度下调式三辊卷板机的改革 ,提出了卷板机数控系统IPC + PMAC(ProgrammableMulti -AxesController)的设计方案 ,并对驱动体系举行了齐液压伺服计划 ,用数控系统间接节制液压体系。1 卷板机的布局、卷板工艺历程及建模1 1 卷板机的布局W11X130 0× 10程度下调式三辊卷板机是该厂出产的中型卷板机 ,如图 1所示。其中上辊能够高低活动 ,其活动由液压缸驱动 ;2个下辊可程度挪动 ,且下辊间距可调。 3个辊的回转由液压马达驱动。1-翻倒机构 ;2 -翻倒架 ;3 -上辊油缸 ;4-矮机架 ;5-下辊油缸 ;6-下辊 ;7-上辊 ;8-拉杆 ;9-下机架 ;10 -下辊液压传动安装 ;11-电器柜 ;12 -上辊液压传动安装 ;13 -卸料安装图 1 卷板机的结构图1 2 卷板工艺历程卷板是操纵卷板机对板料举行持续三点曲折的历程。如图 2所示 ,卷板工艺历程大抵分为 4步 :a 预弯。卷板时平板两头各有一段长度因为打仗不到上辊而不产生曲折 ,称为残剩曲边 ,工艺大将平板开端曲折的最小力臂叫做实际残剩曲边 ,其巨细取装备布局及其曲折情势 (对称曲折 ,不对称曲折 )有关。b 对中。对中的目标是使工件母线取辊筒轴平行 ,避免发生扭斜。c 卷圆。卷圆是产物成形的主历程 ,分为一次进给取屡次进给。进给次数取决于工艺限定前提 (如冷卷时不得超越答应的最大变形率 )及装备限定前提 (如不打滑前提和功率前提)。热卷回弹量明显时 ,须减必定的过卷量。d 矫圆。矫圆包罗加载、滚圆和卸载 3个历程。矫圆的目标是尽量使整圆曲率平均分歧 ,包管产品质量。图 2 卷板工艺历程1 3 卷板工艺的建模对卷板机数控化改革的目标就是实现卷板历程的自动化 ,由操纵职员输入卷圆筒的直径、板材的质料及改正系数 ,然后由数控步伐主动计算出各个辊正在各卷板工艺阶段的位移量及转速 ,节制 3个辊的彼此和谐活动 ,主动完成加工。要实现主动加工便必需对卷板工艺历程举行建模。减工时多少干系如图 3所示 ,现将建模历程扼要先容以下 (这里以一次进给不对称卷板工艺为例举行建模 )。图 3 减工时多少干系a 肯定回弹前的曲率半径R1 <1 > :R1=R1+ 2 (k1+ hk02R) σsREh( 1)式中 :R为加工工件的曲率半径 ,mm ;σs为质料的屈从极限 ,MPa ;E为质料的弹性模量 ,MPa ;h为板薄 ,mm ;k1 为外形系数 (对矩形截面与 1 5) ;k0 为质料相对强化系数 ,查相干手册获得。b 上辊由最高位置降落到恰好压紧钢板时的位移量Δ1 :Δ1=H0 -Da2 -Db2 -h ( 2 )式中 :H0 为上、下辊间的最大间隔 ,mm ;Da,Db 辨别为上、下辊的直径 (两下辊直径不异 ) ,mm。c 滚圆时上辊的位移量Δ2 :Δ2 =H1-(H0 -H) -Δ1( 3 )H1=(R1-Da2 -h2 )cos ( β-α)H =(R1+ Da2 + h2 )cosβα =arcsin BR1   β=arcsin ( L2 (R1+ h2 + Db2 ))式中 :L为 2个下辊的中间距 (对不对称卷板 ,普通与1 5倍板厚 ,即 1 5h) ,mm ;B为残剩曲边 ,mm。2 卷板机数控系统计划<2~ 4>基于PC机和Windows操作系统的开放式、模块化数控系统是现今数控技术发展的次要标的目的。正在PC机的Win95/NT下有 2种办法能够实现数字控制 :一种是由一台计算机和一些功能模块构成的单机形式 ,这类形式正在硬件本钱上是较为廉价的 ,但正在软件的编写上却相称庞大 ,不便于普通用户的二次开发 ;另一种是并行单CPU高低位机通信形式 ,相对而言该种形式具有更大的灵活性 ,是一种便于用户化开辟的全方位的开放式体系结构。本数控系统接纳开放式数控系统的尺度计划 ,即第二种办法 ,利用了IPC +PMAC的开放式布局系统 ,将PMAC插入PC机中所组成的数控系统的硬件体系 ,运转速度快、节制精度下 ;数控系统软件用VC ++6 .0开辟 ,利用美国DELTATAU公司供给的静态链接库Pcomm32 ,开辟周期短。2 1 数控系统硬件计划正在本数控系统中将IPC作为体系的焦点管理者 ,完成对底层装备的监控、管理、故障诊断和供给体系的人机界面 (HMI)。PMAC作为下位机 ,完成及时的节制功效 ,卖力卷板机的位置及主轴的转速和角位移节制 ,因为PMAC自带的公用CPU是基于DSP的芯片 ,运算速度快 ,计较精度下 ,因此体系及时性好 ;另一方面 ,也低落了上位主机的CPU的负荷。同时 ,PMAC具有PLC功效 ,正在前台运转加工步伐时 ,可正在背景运转PLC步伐 ,完成开关量的输入和输出。数控化体系的硬件布局如图 4所示。图 4 数控系统硬件结构图数控系统中 ,上位机和下位机的及时通讯经过挪用美国DELTATAU公司供给的静态链接库Pcomm32的函数去实现 ,能够便当天实现IPC和PMAC之间举行数据互换。这里若接纳DPRAM(单端口RAM) ,则及时性更强 ,但思量本数控系统为经济型数控系统 ,且接纳Pcomm32能完整满意功效要求 ,故已接纳DPRAM。比方 ,主机可将必要节制的轴的位置 ,速度信息发送到PMAC ,然后由PMAC履行详细的活动节制实现位置、速度节制。同时 ,主机正在必要的时辰借能够读取PMAC中的机床的信息 ,如限位报警等开关量信息。2 2 数控系统的软件设计<5>卷板机数控系统接纳开放式的布局系统。系统软件利用面向工具的系统分析取计划办法 ,接纳模块化计划 ,用VC ++6 .0实现。系统维护便当 ,功效便于扩大。系统软件包罗运转正在IPC上的人机界面步伐、上位机和下位机的通讯驱动程序和PMAC中对各类输入输出量举行监控的PLC步伐等 3个部份。人机界面应用程序次要是将数控系统的操纵界面表现正在屏幕上 ,为数控系统的操作者供给一个直观的操纵情况 ,那是数控系统软件的次要部份。该部份次要包罗步伐编纂人机界面、加工参数输入和点窜人机界面、加工模仿人机界面、故障诊断报警人机界面和在线帮忙人机界面 ,具有很好的人机交互性 (HMI) ,正在人机界面部份接纳主菜单和相干子菜单的情势 ,菜单接纳按钮式 ,当主菜单中的某一按钮按下时 ,便呈现与其相干的子菜单。这类用图形化软键取代传统数控机床上的扑朔迷离的操纵按钮的计划使得操纵面板很是易于操纵。通讯驱动程序功效是操纵VC ++间接挪用静态链接库Pcomm32的函数 ,实现对底层硬件PMAC的操纵 ,这种方法实现起来便当简朴。操纵VC ++挪用响应的函数便可实现上位机和下位机的通讯 ,完成节制量、体系参数的下载及机床形态信息的上传。体系的PLC步伐完成体系的初始化和对各类输入输出量举行监控 ,次要包罗看门狗PLC、上电PLC、主PLC、指示灯管理PLC和下电PLC。主PLC用来完成对节制面板及机床输入、输出举行监控的使命 ,它次要包罗各类手动、主动功效的实现 ,主轴活动的节制等操纵。2 3 液压伺服节制及同步节制的实现该卷板机的液压伺服系统接纳意大利出产的比例流量伺服阀 ,伺服阀可接受 0~ 10V的模仿电压旌旗灯号 ,节制流量的巨细也便实现了事情辊的速度和位移的节制 ;PMAC卡的伺服输出通道的输出也是 0~ 10V的模仿电压旌旗灯号 ,是以能够实现数控系统取液压伺服系统的毗连。卷板机的同步节制精度是卷板精度的关头。当事情辊两头的油缸进给速度不一致时 ,便会招致随便两辊之间的轴线不平行 ,如许正在卷造圆筒时会呈现圆筒一端被压延 ,使得圆筒一端直径变大 ,影响工件精度。以是要进步卷板机加工精度 ,关头就是进步同步节制的精度。同步节制精度受两方面身分的影响 :一是机床制造时导轨的平行度 ,另一个就是节制的精度。此刻次要从第二个方面会商怎样操纵PMAC的时基节制实现高精度的同步节制。以上辊为例 ,它由 2个油缸驱动 ,油缸活动速度及位移由伺服阀节制。设此中一个油缸为主控轴 ,它的活动为主活动 ,另一个油缸为从动 ,操纵PMAC的时基节制道理 ,将从活动界说为主活动的函数 ,而不是工夫的函数 ,如许能够实现 2个缸的及时同步。3 结束语本数控系统是基于IPC +PMAC的单CPU的开放式体系 ,硬件及时性、稳定性好 ,运转速度快 ,节制精度下 ;软件开辟周期短 ,步伐接纳模块化计划 ,便于改良和扩大。实践加工标明该机床加工服从明显提高 ,5分钟卷造一个工件 ,并且加工出来的工件的圆度、错边及残剩曲边等目标均优于从前加工出来的产物。若对机床的太阳城部份及控制系统略加改良能够成为小型的柔性制造单位 ,与其他响应加工装备单位构成卷板加工生产线 ,实现卷板产物的下料、卷造、焊接的自动化程度下调式三辊数控卷板机的计划@刘芳华$华东船舶工业学院太阳城系!江苏镇江212003
@卢道华$华东船舶工业学院太阳城系!江苏镇江212003
 

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