全自动数控U型钢辊弯设备控制系统的研制

摘要

为了克服现阶段U型钢拱形可缩性支架生产主要以人工模压成型或半自动辊压成型为主，存在加工效率低、工人劳动强度大、生产安全性差、制作精度低等缺点。本文提出研发全自动数控U型钢辊弯成型设备控制系统具有重要的意义。
　　 本课题首先基于弹塑性理论完成对U型钢的弯曲回弹的试验。通过对型材辊弯成形的基本原理及辊弯成形中的弹性回复的研究，分析实验数据规律并与理论相结合，利用板料压弯过程所建立的回弹半径一般表达式换算推导出25U型钢放边弯曲回弹公式，并推到出其加工曲率半径在1000-2500mm范围内回弹半径的修正公式。分析在辊弯过程中的回弹因素影响和质量缺陷，为解决数控辊弯成型中的回弹问题奠定了理论基础。
　　 本课题设计的全自动数控U型钢辊压成型设备控制系统是集现代数控技术，电液比例控制技术，PLC控制技术、自动控制与检测技术等多种现代技术于一体，并与辊弯成型技术深度结合的机电一体化产品。利用Matiab/Simulink软件对控制动态系统进行建模、仿真和分析，及时进行必要的校正，可以实现系统的高效开发。利用CAD制图技术设计出机械装配总图，根据设计尺寸生产设备零部件，然后进行整体装配，调试及控制参数整定，从而设计符合生产需要的全自动数控U型钢辊弯成型机。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 U型钢弯曲回弹研究现状、发展动态

1.3 U型钢弯曲成型设备国内外使用、研究现状

1.4 研究目的及意义

1.5 研究的可行性

1.6 主要研究内容

第2章 U型钢弯曲回弹试验及回弹规律有限元数值分析

2.1 试验材料与试验方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 弯曲回弹试验装置

2.1.3 试验方法

2.2 实验原理

2.2.1 材料弯曲回弹因素的形成

2.2.2 U型钢放边辊弯成形回弹半径的表达式

2.2.3 实验数据处理

2.2.4 下压量与回弹量的变化趋势

2.2.5 下压量与回弹前后曲率半径的变化

2.3 U型钢弯曲回弹数值分析结果与讨论

2.4 U型钢弯曲回弹数值分析公式修正与实验结果分析

2.4.1 弯曲回弹数值分析公式修正

2.4.2 修正公式与实验结果分析

2.5 U型钢弯曲回弹数值分析结论

2.6 本章小结

第3章 U型钢辊弯成型机的设计

3.1 U型钢拱形支架生产工艺

3.2 几种辊弯成型机原理的比较

3.3 设计要达到的预期目标

3.4 U型钢侧辊摆动式4辊辊弯成型机生产工作原理

3.5 辊压成型机主传动设计方案

3.6 本章小结

第4章 辊弯成型机电液比例数控系统的设计

4.1 电液比例控制技术的发展

4.2 电液比例控制系统的组成、分类及特点

4.2.1 电液比例控制系统的组成

4.2.2 电液比例控制系统的特点

4.3 辊压成型机液压比例控制系统的设计流程

4.4 辊弯成型机控制系统的设计要求

4.5 拟定控制方案、画出系统原理图

4.6 U型钢辊弯成型机电液比例数控系统的组成与设计

4.7 本章小结

第5章 U型钢辊压成型机电液比例数控系统的仿真

5.1 MATLAB仿真软件介绍

5.2 U型钢辊压成型机电液比例数控系统传递函数的建立

5.2.1 设计应达到的技术指标和参数

5.2.2 电液比例控制系统静态设计

5.2.3 电液比例控制系统动态设计

5.3 电液比例数控系统的数字仿真及检验

5.4 数控系统的校正

5.4.1 求超前校正器的传递函数

5.4.2 检验系统校正后是否满足要求

5.4.3 计算校正后阶跃响应曲线及性能指标

5.5 数控系统仿真结果分析

5.6 本章小结

第6章 辊弯机PLC控制的设计

6.1 PLC可编程控制器的介绍

6.2 辊弯机电气控制设计要求

6.3 PLC的选型

6.4 PLC电路的设计及要求

6.5 辊弯机PLC控制系统电气原理图

6.6 控制程序流程图

第7章 自动数控U型钢辊弯设备控制系统的调试及控制参数整定

7.1 机械及液压系统运行惯性量的测量及控制程序参数整定

7.2 不同曲率半径R所对应的左右侧辊进给量T的理论值计算

7.3 参数校正

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B PLC控制程序