薄壁壳体位置标识喷印系统开发

论文摘要

薄壁壳体零件广泛应用于航空、航天领域,具有大尺寸、重量轻、低刚度、易变形等特点,壳体内壁通常装有大量装配件,装配件与薄壁壳体有较高的装配精度要求。传统手工画线定位方法效率低、精度差。为解决这一难题,开发出了薄壁壳体位置标识自动化喷印系统,可按照设计图纸的装配位置要求,在壳体表面实现自动的高效、高精度画线。研究了薄壁壳体位置标识喷印系统的总体构成方案。该系统选用西门子840D数控系统作为数控和控制核心,与五轴龙门式机床组成数控机床。系统以VJ1710喷码机为喷印工具,通过PLC实现对喷码机速度与启停的控制。设计了防碰撞结构的夹具。夹具连接喷码机与机床,并将夹具拆分为两部分以磁铁连接,使得意外碰撞时夹具分开并使机床急停,避免由于操作不当或意外引起的零件与机床损坏。研究了轨迹规划及喷印程序生成。系统按照设计图纸的装配要求计算出装配线位置并对轨迹进行规划,生成喷印轨迹；通过西门子840D提供的同步动作编程将喷印轨迹与喷码机控制相结合,生成NC代码。开发出喷印系统界面软件。充分利用了开放式数控系统的二次开发功能,以HMIProgramming package开发包对数控系统界面进行二次开发,并将NC代码生成、图形仿真、执行NC程序等功能集成在系统界面中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题意义及背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 装配及装配定位技术的发展现状
• 1.2.2 薄壁壳体装配件装配研究现状
• 1.3 论文的组织结构
• 2 系统总体方案
• 2.1 任务分析与总体方案
• 2.2 机床
• 2.3 数控系统
• 2.4 喷印工具
• 2.4.1 连续式喷码机的原理与组成
• 2.4.2 喷码机的性能分析
• 2.5 防碰撞夹具
• 2.5.1 防碰撞夹具结构设计
• 2.5.2 碰撞受力分析
• 3 控制系统构建
• 3.1 硬件系统连接
• 3.2 软件系统
• 3.3 数控系统内部通信
• 3.3.1 HMI与NC/PLC通信
• 3.3.2 NC与PLC通讯
• 3.4 喷码机控制系统改造
• 3.5 PLC
• 3.6 NC程序
• 3.6.1 NC编程与同步动作
• 3.6.2 NC程序
• 4 五轴数控运动轨迹规划
• 4.1 五轴运动基础
• 4.1.1 五轴机床分类
• 4.1.2 五轴数控加工的前置与后置处理
• 4.2 喷印轨迹前置处理
• 4.2.1 轨迹规划
• 4.2.2 插补算法
• 4.3 喷印轨迹后置处理
• 4.3.1 双摆头型五轴联动数控机床运动学变换
• 4.3.2 喷印系统坐标分析
• 5 HMI界面及功能二次开发
• 5.1 二次开发的途径
• 5.2 HMI界面设计
• 5.2.1 HMI标准数控界面介绍
• 5.2.2 OEM文件系统介绍
• 5.2.3 二次开发入口选择与设计
• 5.2.4 应用区窗体设计
• 5.2.5 窗体控制
• 5.2.6 软键文字设计
• 5.3 喷印功能程序设计
• 5.3.1 NC代码生成与执行
• 5.3.2 OpenGL仿真功能嵌入
• 结论
• 参考文献
• 附录A 部分VB程序代码
• 附录B 部分VC++程序代码
• 附录C NC系统与PLC对DPR缓存区的操作代码
• 附录D OpenGL嵌入OEM的初始化代码
• 附录E 现场照片
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢