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数控花键滚压机液压系统动态特性研究

王素燕  
【摘要】: 利用塑性成形原理滚轧加工花键时,因负载变化范围大,冲击加载,为保证加工出高精度的花键,进给系统的定位精度要求很高,高档滚压机一般都采用电液比例系统来实现机床的径向进给。滚压机液压系统的动态性能的好坏或工作是否正常是决定花键质量和产量的关键。论文基于AMESim对数控花键滚压机电液比例系统进行了建模和仿真研究,并结合实验进行参数识别,研究了数控花键滚压机液压系统的动态特性,研究的结果应用于我校研制的数控花键滚压机样机这一实际对象中。 主要完成的工作如下: 论述了国内外数控花键滚压机的研究现状,根据数控花键冷滚轧加工工艺过程的动作要求和负载特征,运用液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件AMESim对数控花键滚压机液压系统进行建模,建立了比例方向阀的阀芯运动、液压缸动力机构的数学模型,得出了位置控制系统的传递函数。根据所建立的模型,对不考虑负载特性和考虑负载特性两种情况下液压缸的位置精度分别进行了仿真研究,并对仿真结果进行了详细的分析,利用AMESim软件中的模态分析工具计算出滚压机液压系统的固有频率和阻尼比的范围。根据数控花键滚压机的特殊性,设计PID控制器,并运用AMESim中的遗传算法对PID参数进行优化研究。为了检验上述的仿真结果,基于TC-GY03型智能化液压传动综合测控系统建立了数控花键滚压机的电液比例控制模拟试验系统,设计了电液比例位置控制试验方案,接着搭建了试验系统。试验结果表明,控制具有稳定性强、精度高的特点,能够满足花键滚压机液压系统控制性能的需要,同时也验证了模拟仿真的正确性。将仿真研究所得到的合理结构参数运用到实际项目中,收到良好的效果,证明了所采用的控制策略的正确性和有效性。 论文所做工作主要是针对数控花键滚压机这种专用机床,对花键滚轧加工工艺过程中,负载特殊的情况下,通过对液压系统进行参数辩识及建模仿真研究其动态特性,为数控花键滚压机液压系统的设计和控制提供理论支持。本文所采用的研究方法对于各种采用电液比例控制的位置控制系统都具有一定的参考价值。


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