曲轴圆角滚压数控系统研究及基于Solidworks的运动仿真
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摘要
曲轴圆角滚压强化工艺是目前最为理想的圆角表面强化方法，该方法不仅能够显著提高曲轴的疲劳寿命，而且，在参数选择合理、润滑条件良好的前提下，可获得较好的表面加工质量。经滚压加工后的圆角不必精磨，就可以满足表面质量要求，从而有利了提高生产率和降低加工成本。本论文主要工作有：
在探讨滚压加工机理及滚压力加载模式的基础上，根据已有的滚压工艺参数完成了N4850Q曲轴圆角滚压专用机床数控系统设计，对其数控方法进行了研究，拟定了曲轴加工程序单。
根据数控系统方案，完成了硬件系统的设计与选型。包括伺服电机——计算机系统(伺服器、伺服电机、两轴和四轴运动控制卡)、电涡流位移传感器、数字I／O卡。
在运动控制卡、数字I／O卡提供的编程接口上，用VC++开发了基于WINDOWS操作系统下的应用程序，包括应用程序界面设计、I／O功能的实现、闭环控制算法的实现。
最后，利用SolidWorks软件建立曲轴和滚压刀具的三维模型。然后，用VC++对SOLIDWORKS进行二次开发，对加工过程进行动态仿真。
本论文完成了N4850Q曲轴滚压专用机床数控系统总体设计，设计出了数控系统的软、硬件，实现了曲轴的滚压加工和加工过程的仿真。
The rolling process for strengthening crankshaft chamfer is the best way to strengthen the surface of crankshaft chamfer at the present time. By this way, the fatigue life-span of crankshaft would increase obviously, furthermore, the good quality of surface can be accepted after the rolling process if the choused parameters are rational and the lubrication is good, the rolling chamfer can meet to the require of the surface quality and does not need to be ground finely, thus, this process is propitious to enhance the productivity and reduce the final cost .The main work of this paper as follows:
On the base of research of mechanism of rolling and loading-mode of rolling, according to the roll process, we design the numerical control system of rolling, study the numerical control plan and study out the procesure list.
According to the blue print of numerical control system, we finish the design
and choice of hardware system, Including servo electromotor-computer system (servo
mechanism, servo electromotor, two axis and four axis moving control card), electric bow wave displacement sensor, numerical I/O card.
With the program interface provided by the movement control card and numerical I/O card, we exploit the software based on the windows operating system, including the interface design of program, realization of I/O function, realization of closed loop control arithmetic.
Finally, we establish three dimension model of crankshaft and rolling sword by
the software-solidworkso After that, we exploit the software-solidworks
secondly using vc++, realize the dynamic imitation of machining procedure.
In this paper, the panoramic design on numerical control in N4850Q crankshaft rolling machine tool islaidouto At the same time, we design the software and hardware of numerical system, realize the rolling machining of crankshaft and the imitation of machining procedure.
在探讨滚压加工机理及滚压力加载模式的基础上，根据已有的滚压工艺参数完成了N4850Q曲轴圆角滚压专用机床数控系统设计，对其数控方法进行了研究，拟定了曲轴加工程序单。
根据数控系统方案，完成了硬件系统的设计与选型。包括伺服电机——计算机系统(伺服器、伺服电机、两轴和四轴运动控制卡)、电涡流位移传感器、数字I／O卡。
在运动控制卡、数字I／O卡提供的编程接口上，用VC++开发了基于WINDOWS操作系统下的应用程序，包括应用程序界面设计、I／O功能的实现、闭环控制算法的实现。
最后，利用SolidWorks软件建立曲轴和滚压刀具的三维模型。然后，用VC++对SOLIDWORKS进行二次开发，对加工过程进行动态仿真。
本论文完成了N4850Q曲轴滚压专用机床数控系统总体设计，设计出了数控系统的软、硬件，实现了曲轴的滚压加工和加工过程的仿真。
The rolling process for strengthening crankshaft chamfer is the best way to strengthen the surface of crankshaft chamfer at the present time. By this way, the fatigue life-span of crankshaft would increase obviously, furthermore, the good quality of surface can be accepted after the rolling process if the choused parameters are rational and the lubrication is good, the rolling chamfer can meet to the require of the surface quality and does not need to be ground finely, thus, this process is propitious to enhance the productivity and reduce the final cost .The main work of this paper as follows:
On the base of research of mechanism of rolling and loading-mode of rolling, according to the roll process, we design the numerical control system of rolling, study the numerical control plan and study out the procesure list.
According to the blue print of numerical control system, we finish the design
and choice of hardware system, Including servo electromotor-computer system (servo
mechanism, servo electromotor, two axis and four axis moving control card), electric bow wave displacement sensor, numerical I/O card.
With the program interface provided by the movement control card and numerical I/O card, we exploit the software based on the windows operating system, including the interface design of program, realization of I/O function, realization of closed loop control arithmetic.
Finally, we establish three dimension model of crankshaft and rolling sword by
the software-solidworkso After that, we exploit the software-solidworks
secondly using vc++, realize the dynamic imitation of machining procedure.
In this paper, the panoramic design on numerical control in N4850Q crankshaft rolling machine tool islaidouto At the same time, we design the software and hardware of numerical system, realize the rolling machining of crankshaft and the imitation of machining procedure.
引文
【1】 汪学明，汽车曲轴强化处理的工艺方法，汽车工艺与材料，1999．8
【2】 李满良、冯美斌，半精加工曲轴圆角滚压工艺试验研究，汽车工艺与材料，2000．6
【3】 马作卿，柴油机曲轴圆角喷丸强化新技术，拖拉机与农用运输车，1995．5
【4】 徐家枳，表面强化铸态球铁曲轴在6102D柴油机上的应用，汽车技术，1993．7
【5】 朱英杰等，发动机曲轴弯曲疲劳强度的可靠性分析，汽车技术，1996. 1
【6】 吴宗泽，高等机械设计，清华大学出版社，1991．1
【7】 杨连生，内燃机设计，中国农业出版社，1980
【8】 吴兆汉等，内燃机设计，北京理工大学出版社，1990
【9】 内燃机杂志编辑部，内燃机结构强度研究，机械工业出版社，1977
【10】 李惠珍等，曲轴弯曲应力变化规律研究，汽车技术，1990．1
【11】 符锡炎，一种超精加工方法——滚压加工，组合机床与自动化加工技术，1986
【12】 刘耀辉等，球铁曲轴制造技术及国内外发展动态，铸造，2000．2
【13】 朱大鑫，发动机曲轴的滚压加工，工艺与材料
【14】 郭金城等，滚挤压抛光工艺在曲轴加工中的应用，汽车技术，1994．8
【15】 刘荣昌，曲轴圆角滚压强化工艺研究与数控系统的设计，硕士学位论文，2001
【16】 余先涛等，曲轴圆角滚压强化系统设计，组合机床与自动化加工技术，2000
【17】 杨光，曲轴圆角滚压智能加工系统，武汉理工大学学报，2001
【18】 王一治，国内外曲轴制造工艺综述，山东农机，2001
【19】 <苏> K．N．瓦申科等，球墨铸铁，中国工业出版社，1965．4
【20】 毕承恩，现代数控机床，机械工业出版社，1993
【21】 何晓鹏，数控加工技术及系统综述，CAD／CAM计算机辅助设计与制造，1999．3
【22】 MINAS系列全数字交流伺服驱动器操作手册，松下电器
【23】 PCI-1750 32-Channel Isolated Digital I/O Card Users Manual,ADVANTECH
【24】 王永章，机床的数字控制技术，1995
【25】 黄大贵，微机数控系统，电子科技大学出版社，1996
【26】 冯勇等，现代计算机数控系统，机械工业出版社，1999
【27】 焦振学等， 微机数控技术，北京理工大学出版社，2000．11
【28】 刘友和，郑继昌等．SolidWorks入门．北京：清华大学出版社，2002．
【29】 SolidWorks Corporation. SolidWorks 2001 API help.
【30】 Charles Petzold. Programming Windows(Fifth Edition). Microsoft Press, 1998
【31】 David J. Kruglinski, Scot Wingo, George Shepherd. Programming Visual C++(Fifth Edition). Microsoft Press. 1998
【32】 Jeffrey Richter. Advanced Windows. Microsoft Press. 1997
【33】 SolidWorks Corporation. SolidWorks99 User Guide, 1999
【34】 Scott Stanfield, Ralph Arvesen. Visual C++4 Developer's Guide. SAMS Publishing, 1997
【35】 Nabajyoti Barkakati. Visual C++ Developer's Guide(Second Edition). SAMS Publishing, 1995
【36】 谭浩强编著．C程序设计．北京：清华大学出版社，1991．
【37】 黄维通编著．Visual C++面向对象与可视化程序设计．北京：清华大学出版社，2000．
【38】 官章全，唐晓卫编著．Visual C++6.0编程实例详解．北京：电子工业出版社，1999．
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【41】 张海棠编．Visual C++6.0编程指南．北京：航空工业出版社，1999．
【42】 Ellis Horowitz，Sartai Sahni等著，周维真、张海藩译．用C++描述数据结构．北京：国防工业出版社，1997．
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【47】 郭晓宁，褚金奎，杨先海等．基于SolidWorks的平面连杆机构实体运动分析．西安：西安理工大学学报，2001，4：392—395．
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【51】 万跃华主编．精通VISUAL C++5.0编程．成都：电子科技大学出版社，1998．
【52】 荣涵锐，荣毅虹著．AutoCAD三维图形在机械设计中的应用．哈尔滨工业大学出版社，1999．
【53】 方民等，三维动态模拟在机床设计中的应用，组合机床与自动化
加工技术，2002
【54】 蔡汉明．AutoCAD三维造型实例详解．北京：人民邮电出版社，1999．
【55】 王惠德．弹性力学．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社．1987．
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