高精度柔性數(shù)控液壓板料折彎?rùn)C(jī)控制技術(shù)研究.pdf

1、折彎?rùn)C(jī)是板料折彎的專用裝備，由于其操作簡(jiǎn)單、工藝通用性好，在鈑金加工行業(yè)中應(yīng)用廣泛。目前，基于伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的折彎?rùn)C(jī)，受限于大功率伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的成本，僅在小噸位折彎?rùn)C(jī)上有一些應(yīng)用案例，數(shù)控液壓板料折彎?rùn)C(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。隨著用戶對(duì)折彎件精度、裝備自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高，研究高精度柔性數(shù)控液壓板料折彎?rùn)C(jī)控制技術(shù)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文圍繞上述問題展開研究，內(nèi)容包括滑塊高精度雙軸定位算法、柔性輔助系統(tǒng)控制、專用數(shù)控系統(tǒng)

2、和角度全閉環(huán)控制等方面。
　　目前，數(shù)控液壓板料折彎?rùn)C(jī)的同步系統(tǒng)和定位方式普遍采用電液伺服同步系統(tǒng)和全閉環(huán)定位控制，由于電液伺服同步系統(tǒng)屬于非線性、時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)，因此滑塊的高精度雙軸定位成為影響折彎件精度的關(guān)鍵問題，也是數(shù)控系統(tǒng)最核心、最基本的功能之一。本文首先建立閥控非對(duì)稱液壓缸系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型，在此基礎(chǔ)上提出一種滑塊的高精度雙軸定位算法。該算法針對(duì)Y軸折彎數(shù)據(jù)中的特征點(diǎn)和特征參數(shù)，通過S曲線加減速控制算法插補(bǔ)得到位移和速度的目

3、標(biāo)指令數(shù)組，對(duì)于5個(gè)不同的折彎工步，采用分段PID+速度前饋的控制策略，尤其對(duì)于工進(jìn)工步由位移-時(shí)間曲線切換成速度-位移曲線從而保證下死點(diǎn)定位精度，滑塊運(yùn)動(dòng)全程采用交叉耦合控制算法保證雙軸同步精度。測(cè)試結(jié)果表明，該算法穩(wěn)健性強(qiáng)，滿足板料折彎的要求。
　　針對(duì)“3+1”軸標(biāo)準(zhǔn)配置的數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)，本文首先分別建立折彎力、后擋料定位、工作臺(tái)及滑塊撓度補(bǔ)償?shù)挠?jì)算模型，然后分別給出具體的控制方法。此外，針對(duì)不同折彎?rùn)C(jī)廠商個(gè)性化的需求，對(duì)數(shù)

4、控系統(tǒng)的柔性提出很高的要求，同時(shí)要求組態(tài)配置的過程盡量簡(jiǎn)單。本文提出了一種通過軟件PLC增強(qiáng)系統(tǒng)柔性的方法，該方法基于1套自定義的語(yǔ)法規(guī)則，采用配置文件和近似于C語(yǔ)言的功能描述文件，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的柔性。
　　在鈑金加工車間，數(shù)控液壓板料折彎?rùn)C(jī)一般與剪板機(jī)、激光切割機(jī)，構(gòu)成“剪-沖-折”生產(chǎn)線，因此工作環(huán)境比較惡劣，必須研究穩(wěn)定可靠的專用數(shù)控系統(tǒng)。本文研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于PC的開放式折彎?rùn)C(jī)數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件平臺(tái)基于華中數(shù)控公

5、司的華中8型系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，具有良好的可擴(kuò)展性?？刂葡到y(tǒng)軟件運(yùn)行在Windows NT操作系統(tǒng)平臺(tái)下，人機(jī)交互界面和工藝規(guī)劃計(jì)算模塊等采用C++語(yǔ)言開發(fā)運(yùn)行在操作系統(tǒng)的用戶態(tài)，核心控制算法基于WDM（Windows Driver Model）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)運(yùn)行在其內(nèi)核態(tài)。實(shí)際使用表明，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)。
　　回彈是鈑金加工中的常見現(xiàn)象，是影響折彎?rùn)C(jī)精度的一個(gè)關(guān)鍵問題。目前折彎?rùn)C(jī)折彎角度的控制主要

6、采取半閉環(huán)方式，即調(diào)整凸模進(jìn)入凹模的下壓量來(lái)控制折彎角度，然而折彎角度與諸多因素相關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)只能控制凸模進(jìn)入凹模的下壓量，對(duì)環(huán)外因素所造成的誤差無(wú)能為力。本章提出一種角度全閉環(huán)控制策略：首先研究V型自由折彎幾何模型情況下，卸載前滑塊下壓量計(jì)算方法，在此基礎(chǔ)上基于實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的激光角度在線測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)測(cè)得回彈后的角度，計(jì)算出滑塊為達(dá)到目標(biāo)角度尚需移動(dòng)的距離，從而調(diào)整編程位置值，對(duì)板料進(jìn)行再次折彎加工，實(shí)現(xiàn)“一次試折”得到目標(biāo)