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水平下调式三辊数控卷板机的设计

日期:2009年6月2日 12:44

卷取机是建造海上石油收集平台和生产压力容器所必需的设备。 它的功率非常大,一般在几十千瓦,因此大多数制造商使用交流电机作为驱动控制元件,采用手动操作。 这样,处理效率低,难以保证加工精度。它不能满足现代市场对产品加工速度和质量的要求。因此,有必要对卷取机进行数控转换,以适应卷取机的市场处理效率。和精度要求。 虽然工厂的轧机实现了数控加工,提高了加工效率和精度,但在实际应用中仍存在一些问题。例如,:系统的稳定性不高,同步精度不高,处理效率和精度不能完全满足一些。加工单位要求等 根据制造商的要求,我们对卷取机进行了数控改造。 本文结合W11X130 0×10水平下调式三辊弯曲机的改造,提出了轧机数控系统的IPC + PMAC(可编程多轴控制器)的设计方案,以及液压系统的设计方案。驱动系统被执行。直接控制液压系统。 1卷板机的结构,卷板工艺和造型1 1卷板机W11X130 0×10卧式下调三辊弯板机的结构是工厂生产的中型折弯机,如图1。 上辊可上下移动,其运动由液压缸驱动;两个下辊可以水平移动,下辊间距可以调节。 三个辊子的旋转由液压马达驱动。 1翻转机制; 2 - 翻转架; 3 - 上辊筒; 4低框架; 5下滚筒; 6辊下辊; 7辊上辊; 8巴; 9高框架; 10--下辊液压传动; 11 - 电气柜; 12--上辊液压传动; 13-卸料装置图1卷取机的结构图1 2卷取工艺线圈是利用卷板机对板材进行连续三点弯曲的过程。 如图2所示,线圈过程大致分为四个步骤::预弯曲。当卷材卷起时,在平板的每一端都有一个长度,该长度由于与上辊接触而不会弯曲。它被称为剩余的直边。在此过程中开始弯曲平板的最小力臂称为理论残余直边,其尺寸和设备结构及其曲线形状(对称弯曲,非对称弯曲)是相关的。 b居中。 对准的目的是使工件母线平行于滚子轴线以防止歪斜。 c滚动圈。 圆是产品形成的主要过程,分为一个进料和多个进料。 进料数量取决于工艺限制(例如不允许冷轧时的最大允许变形率)和设备约束(例如防滑条件和功率条件)。 当冷轧回弹量很大时,必须加入一定量的过卷绕。 d舍入。 舍入包括加载,滚圆和卸载三个过程。 圆角的目的是使整个圆的曲率尽可能均匀,以确保产品质量。 图2轧制过程1. 3卷绕过程的建模卷取机的CNC重整的目的是使卷绕过程自动化。操作员输入盘管的直径,板材和校正系数。数控程序自动计算每个线圈过程阶段每个滚子的位移和转速,控制三个滚子的协调运动,并自动完成加工。 为了实现自动加工,必须对线圈过程进行建模。 处理过程中的几何关系如图3所示。建模过程简要描述如下(这里以单馈非对称线圈过程为例)。 图3加工过程中的几何关系a确定回弹前的曲率半径R1< 1>。: R1=R1 + 2(k1 + hk02R)σsREh(1)其中: R是加工工件的曲率半径,mm; σs是材料屈服极限,MPa; E是材料的弹性模量,MPa; h是板的厚度,mm; k1是形状因子(对于15的矩形截面); k0是材料的相对强化系数,请查阅相关手册。 b上辊从最高位置到刚刚按压钢板的位移量Δ1:Δ1=H0 -Da2 -Db2 -h(2)其中: H0是上下辊之间的最大距离,mm; Da,Db分别为上下辊的直径(两个下辊的直径相同),mm。c滚圆过程中上辊的位移量Δ2:Δ2=H1-(H0 -H)-Δ1(3)H1=(R1-Da2 -h2)cos(β-α)H=(R1 + Da2 + h2) cosβα=arcsinBR1β=arcsin(L2(R1 + h2 + Db2))其中: L是两个下辊的中心距(对于不对称线圈,通常是板厚的15倍,即15h),mm; B是剩余直边,mm。 2弯曲机数控系统设计< 2~4>基于PC和Windows操作系统,开放式模块化数控系统是数控技术发展的主要方向。 在Win95/NT PC下实现数字控制有两种方法。:由计算机和一些功能模块组成的独立模式。这种模式的硬件成本更低,但它是用软件编写的。以上是相当复杂的,不便于普通用户的二次开发;另一种是并行双CPU上下计算机通信模式。相对而言,这种模式具有更大的灵活性,是一种用户友好的开发方式。开放式架构。 数控系统采用开放式数控系统的标准设计,即第二种方法,采用IPC + PMAC开放式结构系统,将PMAC插入PC组成的数控系统的硬件系统中,快速运行速度和控制精度。高;用VC ++ 6.0开发的数控系统软件,采用美国DELTATAU公司提供的动态链接库Pcomm32,开发周期短。 2 1数控系统硬件设计IPC是该数控系统中系统的核心管理员,完成了底层设备的监控,管理,故障诊断和系统人机界面(HMI)。 作为下位机,PMAC完成实时控制功能,负责卷取机的位置和主轴转速和角位移控制。由于PMAC的专用CPU基于DSP,计算速度快,计算精度高,因此系统是实时的。好;另一方面,它还减少了主机CPU的负载。同时,PMAC具有PLC功能。在前台运行加工程序时,可以在后台运行PLC程序以完成开关的输入和输出。 数控系统的硬件结构如图4所示。 图4数控系统硬件结构图在数控系统中,通过调用美国DELTATAU公司提供的动态链接库Pcomm32的功能,实现上位机与下位机之间的实时通讯,可以方便地实现IPC和PMAC之间的数据交换。 如果在这里使用DPRAM(双端口RAM),实时性能更强,但考虑到数控系统是一种经济的数控系统,并且Pcomm32可以完全满足功能要求,则不使用DPRAM。 例如,主机可以将要控制的轴的位置和速度信息发送到PMAC,然后PMAC执行特定的运动控制以实现位置和速度控制。 同时,主机还可以在需要时读取PMAC中机器的信息,如限位报警和其他开关信息。 2 2 CNC系统软件设计< 5>弯曲机数控系统采用开放式结构系统。 系统软件采用面向对象的系统分析和设计方法,采用模块化设计,采用VC ++ 6.0实现。 该系统易于维护,功能易于扩展。 系统软件包括三部分:IPC上运行的人机界面程序,上位机和下位机的通讯驱动程序,以及监控PMAC中各种输入输出量的PLC程序。 人机界面应用主要在屏幕上显示数控系统的操作界面,为数控系统的操作者提供直观的操作环境,是数控系统软件的主要部分。 该部分主要包括程序编辑人机界面,处理参数输入和修改人机界面,加工仿真人机界面,故障诊断报警人机界面和在线帮助人机界面,具有良好的人机交互( HMI)。在人机界面部分中,使用主菜单和相关子菜单,并且菜单采用按钮类型。当按下主菜单中的某个按钮时,出现与其相关的子菜单。这种图形设计取代了传统CNC机床上复杂的操作按钮,使操作面板非常易于操作。 通信驱动程序的功能是使用VC ++直接调用动态链接库Pcomm32的功能来实现底层硬件PMAC的操作。该方法实现方便,简单。 使用VC ++调用相应的功能可以实现上位机与下位机之间的通讯,完成控制量,下载系统参数并上传机器状态信息。 系统的PLC程序完成系统的初始化,监控各种输入输出量,包括看门狗PLC,上电PLC,主PLC,指示灯管理PLC和断电PLC。 主PLC用于完成监控控制面板和机器输入输出的任务。主要包括各种手动和自动功能,主轴运动控制等操作。 2 3液压伺服控制和同步控制实现轧机液压伺服系统采用意大利生产的比例流量伺服阀。伺服阀可接受0~10V的模拟电压信号,控制流量可实现工作辊。速度和位移控制; PMAC卡的伺服输出通道的输出也是0到10V的模拟电压信号,因此可以实现数控系统和液压伺服系统之间的连接。 卷取机同步控制的精度是线圈精度的关键。 当工作辊两端的圆筒进给速度不一致时,任意两个辊之间的轴线不平行,因此当圆筒滚动时,圆筒的一端被压光,因此一端的直径气缸的尺寸变大,影响工件。精确。 因此,为了提高卷取机的加工精度,关键是提高同步控制的精度。 同步控制的准确性受两个因素的影响。:一个是机床制造过程中导轨的平行度,另一个是控制精度。 现在我主要讨论如何使用PMAC的时基控制来实现第二方面的高精度同步控制。 例如,上述辊子由两个气缸驱动,气缸的速度和位移由伺服阀控制。 让其中一个气缸为主控制轴,其运动为主运动,另一个气缸为从动轴。使用PMAC的时基控制原理,运动将被定义为主运动的函数,而不是时间的函数。 2个气缸的实时同步。3结论本数控系统是基于IPC + PMAC的双CPU开放系统。硬件具有实时性,稳定性好,运行速度快,控制精度高等特点。软件开发周期短,程序采用模块化设计,易于改进和扩展。 实际加工表明,机床加工效率明显提高,工件在5分钟内轧制,加工工件的圆度,错边和剩余直边优于以前加工的产品。 。 如果机床的机械部件和控制系统略有改进,它可以成为一个小型的柔性制造单元,相应的加工设备单元形成一个卷材加工生产线,实现切割,轧制和焊接的自动化水平。盘绕产品。辊式数控折弯机设计@刘芳华$华东船舶工业学院机械工程系,江苏镇江212003 @卢道华$华东船舶工业学院机械工程系,江苏镇江212003

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