基于異形活塞加工的數(shù)控車床設(shè)計及控制研究.pdf

1、異形活塞是指工作裙面為特殊結(jié)構(gòu)的活塞，也被稱為中凸變橢圓活塞，雖然這種活塞在發(fā)動機中的工作性能優(yōu)越，但使用普通的數(shù)控車床加工極為困難。當今船用大直徑活塞的生產(chǎn)現(xiàn)狀較為落后，迫切需要高效的加工設(shè)備。作為活塞生產(chǎn)線的核心環(huán)節(jié)，中凸變橢圓活塞車床的工作性能直接決定了活塞的加工質(zhì)量。本文以中凸變橢圓活塞的車削加工為研究對象，設(shè)計了新型結(jié)構(gòu)的活塞數(shù)控車床，本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　1）針對國內(nèi)外中凸變橢圓活塞車床的研究現(xiàn)狀，

2、提出研究目標與主要研究內(nèi)容。
　　2）根據(jù)異形活塞的裙面結(jié)構(gòu)特點，對裙部型線進行數(shù)學(xué)描述，并對復(fù)雜型線的成型運動進行研究，利用MATLAB軟件實現(xiàn)裙部型線的三次樣條擬合插值。深入研究了活塞裙部型線的插補原理，采用極坐標插補算法對橫截面進行插補，采用等長度直線法對軸截面進行插補。
　　3）通過對現(xiàn)有的活塞車床的研究，根據(jù)異形活塞的加工原理，設(shè)計了中凸變橢圓活塞數(shù)控車床的整體結(jié)構(gòu)，利用Pro/E建立活塞車床的實體模型，對車床的關(guān)

3、鍵硬件進行選型。在ADAMS中建立主軸系統(tǒng)模型，進行剛?cè)狁詈戏治?，驗證設(shè)計的合理性。
　　4）作為活塞車床的關(guān)鍵部件，伺服刀架采用永磁式直線電機驅(qū)動。運用ADAMS軟件建立直線電機運動學(xué)模型，對電機的高頻微進給運動進行分析，為實現(xiàn)高精度運動控制奠定基礎(chǔ)。建立了伺服刀架的動力學(xué)模型，并對伺服刀架的控制器進行設(shè)計；根據(jù)活塞橫截面切削對伺服刀架的要求，選用反饋+速度/加速度前饋的復(fù)合型PID算法對刀架進行實時控制。
　　5）基于P