新型卷板机运动结构与控制系统设计

作     者：李云云 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：严思杰

授予年度：2011年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：卷板机 预弯 数学建模 主从式控制系统 模块化设计 

摘      要：卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备,现已广泛应用于锅炉、化工、造船、航空、铁路运输及建筑等行业。目前,市场上的卷板机在卷制板材过程中普遍存在效率低、精度低等缺陷,因此本课题意在设计一种高效、高精的集预弯与卷制于一体的新型卷板机。 本文主要从运动结构、液压传动和控制系统三个方面对卷板机的性能进行了改进和优化,并提出了新的方案。 首先,对卷板机的运动结构进行了改造,将油压机与卷板机组合,实现了在卷板机上利用冲压成型原理对板材的剩余直边进行快速、精确的预弯。并根据几何学对工作辊在预弯、卷制工艺中的工作位置进行数学建模,推导出了工作辊在各工艺中的几何位移量,然后通过上位机传到下位机实现对执行机构的精确控制。 其次,对卷板机的液压系统进行了改造,在原有液压系统的基础上特别针对工作辊的同步、翻倒装置的保压以及液压马达的制动问题设计了特定的液压回路,实现了卷板机卷制过程中液压缸的同步动作、翻倒油缸的安全运行以及液压马达的平稳换向。 最后,对卷板机的控制系统进行了改造,设计出了一套上下位机主从式控制系统。上位机控制及界面显示采用VC++软件开发,下位机使用西门子公司的S7-200PLC进行运动控制。控制程序采用模块化设计,将系统整体划分为若干子模块,然后对每个子模块的运动进行设计。