大曲率船體外板加工成型工藝多軸聯動控制系統研究.pdf

1、船體外板加工成型是船舶制造關鍵工藝之一，傳統的手工彎板作業(yè)已經無法滿足現代化造船需要。為了保證彎板質量、降低勞動力強度、提高生產效率，適應先進制造技術的發(fā)展需求，實現自動化彎板已經成為必然趨勢。本課題針對船體艏艉等部位曲率大、面積較小的外板，因焰道線布置緊密甚至交叉而使得加工成型工藝復雜，研究難度大且國內外相關研究較少的現狀，對大曲率船體外板加工成型工藝多軸聯動控制系統進行了研究。
　　本文首先在分析水火彎板工藝特點基礎上研究設計

2、了一臺基于火槍雙擺頭型五軸聯動的多軸運動控制彎板機。主要研究:(1)對多軸聯動平臺、五軸聯動機構機械結構、火槍姿態(tài)控制原理進行詳細分析，在硬件結構和控制原理上，實現火槍空間任意加工姿態(tài)的擺動;(2)確定采用工控上位機+運動控制器+PLC的開放結構形式，并對多軸運動控制、PLC控制等模塊硬件設計及控制方式進行具體分析，實現PC機對多軸聯動控制系統的開環(huán)控制。
　　在所設計的硬件平臺的基礎上，本文進一步建立了整個多軸運動控制系統運動學

3、模型，主要研究:(1)根據彎板機五軸結構建立了相應運動鏈模型，通過相鄰運動副的坐標系轉換，確定了工具坐標系到工件坐標系的轉換關系，完成火槍五軸聯動運動控制數學模型的建立;(2)對火槍雙旋轉軸的多解進行分析和選擇，提出轉角差絕對值之和最小的控制方案;(3)分析火槍旋轉、水槍跟隨模型，得到各軸伺服位移量，并進行了試驗分析。以上工作的完成為多軸控制系統其他理論分析奠定了基礎。
　　鑒于在加工大曲率船體外板時火槍與船板極易因機床的振動發(fā)生

4、碰撞，本文對機床加減速控制算法進行了深入的分析，主要研究:(1)根據變量連續(xù)和邊界條件構造了一種加速度和加加速度均一階連續(xù)的三角函數加減速控制方法;(2)對三角函數加減速算法過程中各種情況進行分段分析，并依次給出了對應的參數解;(3)通過S型和三角函數型加減速控制算法數據仿真對比，驗證了算法的有效性。
　　本文最后對多軸聯動控制系統的軟件結構進行分析，主要研究:(1)詳細設計運動控制、PLC控制程序;(2)分析運動控制器與PLC模