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《江苏科技大学》 2010年
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非圆活塞数控车床设计与控制系统实现

邱必稳  
【摘要】:活塞是内燃机的关键零件之一,其质量直接决定着内燃机的工作性能。中凸变椭圆活塞属于非圆截面零件,其型面特殊,加工相对困难,成为活塞研究领域的一个重要课题。 根据我国活塞加工的现状,本文改变传统车床结构,设计一种新的活塞车床布局结构,床身为倒“T”字型结构,根据中凸变椭圆活塞的加工要求,设计了数控机床的整体结构,运用Pro/E软件建立了三维模型。同时用HyperWorks对平台与刀架进行了有限元分析。使直线电机驱动的刀座结构设计轻量化,以降低 在高速往复运动过程中产生的惯量,减少跟随误差。设计了基于TURBO PMAC+PC的双CPU开放式数控系统结构。X轴进给机构采用伺服电机加直线电机双层驱动结构,通过光栅反馈形成全闭环控制;Z轴进给运动采用伺服电机加滚珠丝杠驱动;主轴采用伺服电机驱动,通过TUBRO PMAC实时控制主轴转过的角度和X轴径向位移成联动关系,实现活塞椭圆截面的加工,控制X轴和Z轴的联动实现活塞中凸形面加工。这种加工方法与传统的靠模仿形加工相比具有柔性好、加工精度高等特点。 开发了基于WINDOWS平台的开放式数控系统。应用TURBO PMAC运动控制卡提供的动态链接库(PCOMM32)在WINDOWS利用VC++6.0平台上开发了上位机软件,完成了开放式非圆活塞数控系统管理软件模块的设计。PMAC完成实时控制部分任务,软件开发主要完成上位机非实时控制部分任务,实现了数控系统的基本功能。 根据中凸变椭圆活塞车削特点,选用基于TURBO PMAC卡的各运动轴联动的活塞车削方式,通过厂家提供的活塞数据,进行活塞车削实验,最终的实验证明远远优于传统的旋转电动机+滚珠丝杠,能够满足活塞加工的精度要求,试验结果表明系统达到了预期的设计要求。 以上研究只是针对中凸变椭圆活塞的加工而提出的,对于我国活塞加工具有一定的理论意义和重要应用价值。对于其它非圆截面零件的加工也具有一定的指导意义。
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG519.1

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【参考文献】
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