管件一体化加工在线检测方法与控制系统方案研究

摘要

弯曲管件广泛的应用于空调、热水器、冰箱和汽车等制造行业，管件的成型需要经过开料加工、管端加工和弯曲加工以及下料这几道工序。目前国内的管件加工设备基本上是单独完成其中的一道工序，且上料和下料过程都需有专人负责装夹或拆卸零件的工作。采用这种加工方式增加了购置设备的投资成本、耗电量较大、浪费了劳动力，且加工精度和效率得不到保证。
　　 随着社会经济的发展、自动化程度的提高、机械制造技术的进步以及能源危机、材料浪费、劳动力紧缺等问题日益明显，研究一种集开料、管端加工、弯曲加工和机械手下料四种功能于一体的管件一体化加工机械设备，对优化机械结构、降低投入成本、减少劳动力投入、避免重复性工作起着重要的作用。
　　 本文围绕管件一体化加工的在线检测方法与控制系统方案这个核心展开研究，主要研究工作如下:
　　 1.分析了管件加工的工艺、控制技术以及现有的加工装置研究现状。由于弯管加工是管件加工的核心部分，因而着重对传统以及新型的弯曲方式分别进行了分析与对比，选择了以绕弯方式作为本文的研究内容。
　　 2.在分析单独开料加工和绕弯加工工艺流程的基础上，设计了管件一体化加工的整体加工工艺流程，并构建了整体结构。对电气系统、机械结构、液压与气动系统分别作了详细的分析。另外总结了加工过程中的工作特点，分析了对检测与控制的要求。
　　 3.对管件加工过程的在线检测方法展开了研究，包括位移检测以及位置检测。其中，位移检测从采用不同的传感器，如旋转变压器、感应同步器、编码器、光栅和磁栅这五个方面，分别进行了对比;而位置检测对比了接触式检测和非接触式检测。
　　 4.针对现有加工工艺的不足进行了伺服控制结构设计，包括伺服执行机构以及反馈形式。另外，分别从PROFIBUS-DP现场总线、一类主站和伺服从站进行分析与选择，设计了基于现场总结控制的总体方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 管件一体化加工技术的研究现状

1．2．1 数控加工技术现状

1．2．2 管件加工装置研究现状

1．3 管件一体化加工的技术难点

1．4 章节安排

第2章 管件一体化加工对控制的要求研究

2．1 单独加工的工艺分析

2．1．1 单独开料加工

2．1．2 单独管端加工

2．1．3 单独弯管加工

2．2 管件一体化加工分析

2．2．1 管件一体化加工的工艺分析

2．2．2 管件一体化加工的工艺流程

2．3 管件一体化加工的结构分析

2．3．1 管件加工的电气系统

2．3．2 管件加工的机械结构

2．3．3 液压与气动系统

2．4 管件一体化加工对控制的要求

2．4．1 管件一体化加工的工艺特点分析

2．4．2 管件一体化加工对控制的要求

2．5 本章小结

第3章 管件一体化加工在线检测方法研究

3．1 在线检测技术

3．2 管件一体化加工的位移检测方法

3．2．1 采用旋转变压器的位移检测方法

3．2．2 采用感应同步器的位移检测方法

3．2．3 采用编码器的位移检测方法

3．2．4 采用光栅传感器的位移检测方法

3．2．5 采用磁栅传感器的位移检测方法

3．2．6 几种位移检测方法的比较

3．3 管件一体化加工的位置检测方法

3．3．1 采用接触式的位置检测方法

3．3．2 采用非接触式的位置检测方法

3．4 本章小结

第4章 管件一体化加工控制系统方案设计

4．1 管件一体化加工伺服结构的设计

4．1．4 伺服执行机构的选择

4．1．2 伺服调节结构的设计

4．1．3 伺服控制结构的确定

4．2 管件一体化加工控制方案设计

4．2．1 控制方案设计原则

4．2．2 总线形式的选择

4．2．3 控制主站的选择

4．2．4 伺服从站的选择

4．3 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 研究展望

致谢

参考文献