重型卡车U型纵梁三面冲孔生产线控制系统研究

作     者：汪涵 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：呼咏

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：控制系统 三面冲孔 U型纵梁 数控生产线 重型卡车 840D sl数控系统 

摘      要：U型纵梁是用于重型卡车底部的关键承载部件,是车架总成的重要组成部分,由于U型纵梁是车架总成、发动机总成及油箱等部件的装配基准件,同时相关管路及线路沿着U型纵梁布线,因此需要U型纵梁的腹面及前后翼面上的众多通孔,作为汽车关键零部件的安装孔和穿线孔。面对如今市场对于U型纵梁的日产量需求及行业内日益激烈的竞争,需要产业内的科技创新及技术突破,以提高生产质量和效率、节省人力成本。本文以U型纵梁的冲孔加工生产线为研究对象,结合西门子数控系统,从控制逻辑和算法两方面对生产线的控制系统进行研究和优化,完成的主要工作内容如下:(1)针对U型纵梁冲孔生产线的电磁上料模块、上料侧夹钳送进模块、冲孔主机模块、下料侧夹钳送进模块及电磁下料模块等的机械结构进行分析,并结合冲孔主机的工作原理提出了生产过程中冲压动作的控制方案。(2)在对U型纵梁生产线中采用的西门子840D sl数控系统进行了分析的基础上,完成了二次开发。将各个模块之间的硬件进行连接,实现了预定的功能,给出了各设备之间的通信方式及数据传输协议,并说明了涉及的变量类型及数据交互功能。(3)针对纵梁生产线的动作流程的控制方案进行了设计,主要包括:上下料动作流程控制及上下料坐标标定及计算,并通过使用双通道程序完成多梁同时进给冲孔加工,提高冲孔效率。根据控制方案完成了硬件连接和程序设计,对I/O从站布局进行了设计并完成变量地址的分配。(4)通过对纵梁生产线的控制流程进行测试,验证了控制方案的可行性;通过对变频器的调试实现了上下料水平电机的双速控制,在保证安全的情况下提高上下料的速度;在对冲孔精度进行检测的基础上对误差进行补偿,提高了冲孔精度;对冲孔算法和控制方案进行了优化,提高了控制系统的安全性和可靠性;完成了HMI触摸屏界面的设计。主要包括主画面设计,用于实现对气缸及液压缸的手动控制;上下料画面设计,用于实现对上下料数量、坐标及台车的控制;补偿界面,用于对上下料的坐标误差进行补偿,并且实现对各主机的冲头冲压次数的统计;本文对控制系统的研究及优化能够满足企业的使用要求,实现对U型纵梁的柔性加工,保证纵梁的加工质量,冲孔效率较高,操作简便安全可靠。