高精度柔性數控液壓板料折彎機控制技術研究.pdf

1、折彎機是板料折彎的專用裝備，由于其操作簡單、工藝通用性好，在鈑金加工行業(yè)中應用廣泛。目前，基于伺服電機直接驅動的折彎機，受限于大功率伺服電機及其驅動器的成本，僅在小噸位折彎機上有一些應用案例，數控液壓板料折彎機在國內市場仍占據著絕對的優(yōu)勢。隨著用戶對折彎件精度、裝備自動化程度的要求越來越高，研究高精度柔性數控液壓板料折彎機控制技術有著重要的現實意義。本文圍繞上述問題展開研究，內容包括滑塊高精度雙軸定位算法、柔性輔助系統控制、專用數控系統

2、和角度全閉環(huán)控制等方面。
　　目前，數控液壓板料折彎機的同步系統和定位方式普遍采用電液伺服同步系統和全閉環(huán)定位控制，由于電液伺服同步系統屬于非線性、時變時滯系統，因此滑塊的高精度雙軸定位成為影響折彎件精度的關鍵問題，也是數控系統最核心、最基本的功能之一。本文首先建立閥控非對稱液壓缸系統傳遞函數模型，在此基礎上提出一種滑塊的高精度雙軸定位算法。該算法針對Y軸折彎數據中的特征點和特征參數，通過S曲線加減速控制算法插補得到位移和速度的目

3、標指令數組，對于5個不同的折彎工步，采用分段PID+速度前饋的控制策略，尤其對于工進工步由位移-時間曲線切換成速度-位移曲線從而保證下死點定位精度，滑塊運動全程采用交叉耦合控制算法保證雙軸同步精度。測試結果表明，該算法穩(wěn)健性強，滿足板料折彎的要求。
　　針對“3+1”軸標準配置的數控板料折彎機，本文首先分別建立折彎力、后擋料定位、工作臺及滑塊撓度補償的計算模型，然后分別給出具體的控制方法。此外，針對不同折彎機廠商個性化的需求，對數

4、控系統的柔性提出很高的要求，同時要求組態(tài)配置的過程盡量簡單。本文提出了一種通過軟件PLC增強系統柔性的方法，該方法基于1套自定義的語法規(guī)則，采用配置文件和近似于C語言的功能描述文件，實現數控系統運行時的柔性。
　　在鈑金加工車間，數控液壓板料折彎機一般與剪板機、激光切割機，構成“剪-沖-折”生產線，因此工作環(huán)境比較惡劣，必須研究穩(wěn)定可靠的專用數控系統。本文研究并實現了一種基于PC的開放式折彎機數控系統。該系統硬件平臺基于華中數控公

5、司的華中8型系統，采用模塊化設計思想，具有良好的可擴展性?？刂葡到y軟件運行在Windows NT操作系統平臺下，人機交互界面和工藝規(guī)劃計算模塊等采用C++語言開發(fā)運行在操作系統的用戶態(tài)，核心控制算法基于WDM（Windows Driver Model）設備驅動程序開發(fā)運行在其內核態(tài)。實際使用表明，該系統操作簡單、自動化程度高、可擴展性強。
　　回彈是鈑金加工中的常見現象，是影響折彎機精度的一個關鍵問題。目前折彎機折彎角度的控制主要

6、采取半閉環(huán)方式，即調整凸模進入凹模的下壓量來控制折彎角度，然而折彎角度與諸多因素相關，數控系統只能控制凸模進入凹模的下壓量，對環(huán)外因素所造成的誤差無能為力。本章提出一種角度全閉環(huán)控制策略：首先研究V型自由折彎幾何模型情況下，卸載前滑塊下壓量計算方法，在此基礎上基于實驗室自主研發(fā)的激光角度在線測量系統，數控系統根據測得回彈后的角度，計算出滑塊為達到目標角度尚需移動的距離，從而調整編程位置值，對板料進行再次折彎加工，實現“一次試折”得到目標