论文摘要
众所周知,快走丝线切割机床是我国独立创造的电加工设备,结构简单,价格低廉,被广泛的应用于精密零件加工和特殊材料加工等领域中。走丝系统是快走丝电火花线切割机床中的重要组成部分,走丝系统既要保证电极丝在走丝的过程中尽量减少振动和断丝等现象,还要使电极丝在走丝的过程中保持张力恒定以保证电极丝的精确定位。整个走丝系统的好坏,直接影响着快走丝线切割机床的加工工件的切割质量和切割效果。本论文是正是在此背景条件下提出来。本论文是针对快走丝线切割机床的走丝系统进行改进设计而进行的研究。在查阅和研究了大量的关于快走丝线切割电火花机床资料的基础上,综述了目前国内外快走丝线切割机床及其走丝系统的发展,分析研究了走丝系统中不同的恒张力控制方案等的基础上,提出了一种双储丝筒走丝机构和采用F-PID复合控制策略的恒张力控制系统的设计方案。利用机械设计的知识,对双储丝筒走丝机构的主要部件进行了设计,利用Pro/E对其建模,再利用仿真软件ADAMS对走丝机构进行了仿真,仿真结果达到了预期的设计要求；利用ADAMS的二次开发功能,对电极丝仿真模型进行了构建,弥补了虚拟样机技术环境中对电极丝建模仿真的不足,为进一步对走丝系统进行动力学仿真提供了条件；采用了以磁粉制动器为张力执行元件,以F-PID复合控制为控制策略的恒张力控制系统,利用经典控制理论,建立走丝系统的数学模型和系统各个环节的传递函数,设计了模糊控制器以及实现恒张力F-PID复合控制系统软件；利用MATLAB/Simulink分别对PID控制、模糊控制和F-PID复合控制三种控制策略的恒张力控制系统进行了仿真,对比仿真结果,得出采用F-PID复合控制策略能够获得高的稳态精度和良好的动态特性,能够尽快使张力恒定,采用F-PID复合控制策略方案是可行。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 电火花线切割加工技术简介1.1.1 电火花线切割加工原理1.1.2 电火花线切割加工的特点1.1.3 电火花线切割加工的应用范围1.1.4 快走丝线切割机床的组成1.2 电火花线切割机床的发展现状1.3 快走丝线切割机床的存在问题和改进措施1.4 对恒张力控制研究的必要性1.5 恒张力控制的研究现状1.6 论文的研究意义和研究内容1.6.1 论文的研究意义1.6.2 本文的主要研究内容第二章 新型走丝系统的原理和设计2.1 机构改进的必要性2.2 新型恒张力走丝系统的原理2.3 新型走丝系统中主要零件的设计2.3.1 储丝筒的结构参数设计2.3.2 主轴的设计2.3.3 同步带的设计2.3.4 排丝部分的设计2.4 本章小结第三章 走丝机构的建模和仿真3.1 走丝机构的建模3.1.1 CAE软件Pro/E介绍3.1.2 走丝机构的装配3.2 三维模型的输出3.3 运动仿真分析3.3.1 仿真软件ADAMS介绍3.3.2 导入和添加约束3.3.3 仿真结果分析3.4 基于ADAMS电极丝模型的构建3.5 本章小结第四章 恒张力F-PID控制方案的设计4.1 影响张力恒定的因素4.1.1 电极丝损耗对张力的影响4.1.2 储丝筒换向时对电极丝张力的影响4.1.3 储丝筒排丝不均匀对张力的影响4.2 走丝系统恒张力控制的原理4.3 恒张力控制系统的主要部件4.3.1 恒张力控制系统的执行机构4.3.2 恒张力控制系统的输入输出模块4.4 张力控制系统的数学模型和传递函数4.4.1 张力控制系统的数学模型4.4.2 张力控制系统的传递函数4.5 PID控制4.5.1 PID控制原理4.5.2 PID控制器的参数整定4.6 F-PID复合控制器的设计4.6.1 模糊控制器的组成4.6.2 模糊控制器的输入、输出量的确定4.6.3 量化因子的选取4.6.4 模糊语言变量值和隶属函数4.6.5 模糊控制规则表的建立4.6.6 模糊推理及解模糊4.7 恒张力F-PID复合控制系统软件的实现4.8 本章小结第五章 恒张力控制系统的仿真5.1 MATLAB的介绍5.2 MATLAB下的建立模糊控制器5.3 恒张力控制系统的仿真5.3.1 阶跃输入下的原控制系统的仿真5.3.2 阶跃输入下的PID控制的仿真5.3.3 阶跃输入下的模糊控制的仿真5.3.4 阶跃输入下的F-PID复合控制的仿真5.4 仿真结果分析5.5 本章小结第六章 结论和展望参考文献致谢硕士在读期间发表的论文
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新型快走丝线切割机床走丝系统的结构分析及恒张力控制研究
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