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新型特种数控切割机的研究

作　者: 侯岩滨
导　师: 胡胜海；李春玉
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械工程
关键词: 数控火焰切割机结构设计数控系统强度计算
分类号: TG48
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 213次
引　用: 3次
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内容摘要

本文根据在船舶的侧壁上开孔及切坡口的要求，为工厂解决了一个在切割圆孔及坡口所急待解决的工艺难题。设计一种特殊应用的利用氧乙炔或者其他切割气体进行开孔切割的数控火焰切割机，能够在曲面开出大直径直交孔和切坡口。它还可以应用在曲面板、平板切割不同直径的孔和变化或者不变化的坡口。结构新颖、原理简单、控制方便。文中对切割机的结构设计进行了详细的论述，该数控火焰切割机的主体结构分三种，水平旋转机构、垂直升降机构、摆动机构。本文对三种结构的方案的选择、结构的设计方法都做了详细的分析和论证。其具体结构为齿圈组件、水平转动桥组件、割枪运动组件。本文还进行了切割方案设计计算，其内容包括垂直位移量的计算，垂直圆孔切割厚度计算及其切割速度确定，坡口线长度的计算，误差的补偿进一步证实了该切割机具备加工大直径孔和坡口的能力。在位移计算的过程中，通过建立数学模型而编制出相应的程序框图，并从而绘制垂直位移变化曲线。坡口线长度的计算也是通过坡口切割截面图建立数学模型，从而得出数学方程。误差的补偿主要研究了刀具中心轨迹的数学计算及割缝补偿、壳体变形的补偿、型值点数据的数学处理、数控系统插补技术。通过插补技术的分析和验证，使系统更加完善，精度更高。由于本切割机是数字控制所以本文对该切割机的控制系统的原理，方法进行的分析和验证。本文进行了数控系统方案的选择，从开环控制数控系统，闭环控制数控系统，半闭环控制数控系统。合理选择出补偿环节形成开环补偿型数控系统为本控制系统。最后对DKK-1型数控系统软件和硬件进行了综合分析和设计。并给出相应的系统原理图和程序框图．

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 数控切割机概述  10-13
  1.2 数控切割在船舶行业应用的意义  13-14
  1.3 专用数控切割机研究的背景和技术要求  14-15
  1.4 国内外同类工艺的现状和发展趋势  15-16
  1.5 本文的研究内容  16-17
第2章切割机主体结构设计  17-27
  2.1 水平旋转机构的设计  18-23
    2.1.1 水平旋转机构的结构设计  18-19
    2.1.2 转桥的强度校核  19-23
  2.2 垂直升降机构的结构设计  23
  2.3 摆动机构的结构设计  23-26
    2.3.1 摆动机构方案选择  23-25
    2.3.2 摆动机构的结构设计  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章切割方案设计计算  27-40
  3.1 竖直圆孔的垂直位移量和切割点厚度的计算  27-30
    3.1.1 垂直位移量的计算  27-29
    3.1.2 垂直圆孔切割厚度计算及其切割速度确定  29-30
  3.2 坡口线长度的计算  30-32
  3.3 误差的补偿  32-39
    3.3.1 刀具中心轨迹的数学计算及割缝补偿  32-33
    3.3.2 壳体变形的补偿  33-35
    3.3.3 数控系统插补技术  35-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章数控系统的设计  40-65
  4.1 数控系统方案的选择  40-42
  4.2 数控系统设计  42-63
    4.2.1 驱动电机的选择  43-54
      4.2.1.1 垂直运动步进电机的选取  45-49
      4.2.1.2 割咀转动驱动电机的选取  49-50
      4.2.1.3 水平转动机构驱动电机的选取  50-54
    4.2.2 位置检测装置的选择  54-55
    4.2.3 DKK-1型数控系统硬件设计  55
    4.2.4 DKK-1型数控系统软件设计  55-63
      4.2.4.1 刚的火焰切割工艺  55-57
      4.2.4.2 DKK-1型数控系统的多任务划分  57-59
      4.2.4.3 控制系统软件的设计  59
      4.2.4.4 软件功能设计  59-63
  4.3 本章小结  63-65
结论  65-66
参考文献  66-68
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  68-69
致谢  69-70
个人简历  70

新型特种数控切割机的研究

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