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高速冲压加工数控系统和二维排样优化的研究

董长双  
【摘要】:金属板材加工是金属加工的一个重要门类,其冲压件广泛应用于国民经济的各行各业。针对国内金属板材加工业普遍存在的冲压生产率、数控化率、自动化率低、企业效益差的状况,本学位论文以开发经济、实用的高速冲压加工数控系统为主攻方向,深入研究了高速冲压加工数控系统和在矩形板料上冲裁件的二维优化排样。 在分析和借鉴国内外冲压加工专用数控系统的基础上,根据冲压加工特点,提出了基于单片机的多CPU、CRT显示专用数控系统,实现了数控系统的多任务并行处理,在硬件保证了高速冲压加工的速度要求。 对冲裁件排样优化,人们一般基于连续冲裁模工艺,并假设在无限长或有限长的条料上进行优化排样,而对在矩形板料上的冲裁件排样优化的研究工作还不多,提出的排样优化算法还存在一些不合理之处。本文就矩形板料上的冲裁件排样优化问题进行了深入的分析研究,提出了基于单参数冲裁件二维排样优化和基于两参数冲裁件二维排样优化,分别建立了优化数学模型,及其优化算法,并编制了优化排样软件。 步进电机升降频曲线是步进电机伺服驱动的关键技术之一,根据步进电机的矩频特性,本文提出了基于实验数据的步进电机最佳升降频曲线,解决了升降频曲线和步进电机、驱动电路、负载相匹配的问题,充分发挥了步进电机的矩频特性。 步进电机驱动电路是步进电机伺服驱动的另一关键技术。根据高速冲压加工的要求,本文提出了一种新型的步进电机驱动方式——高压斩波恒流运行、低压锁定驱动,并设计研制了该驱动电路。 在分析产生冲压加工定位误差的基础上,本文提出了利用软件进行定位误差补偿的数学模型和算法,该模型适用于补偿数控点位加工定位误差。 对高速冲床加工数控系统的抗干扰问题进行了研究。针对现场干扰源提出了相应的抗干扰措施。 所开发的高速冲压加工数控系统在现场进行了安装调试。安装调试后已应用于生产加工中,现场应用效果良好。


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