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1、 本科毕业设计论文题目：KM-CNC38D2R4AM型电动式弯管机计算机数控系统设计学 院： 机 械 工 程 学 院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导老师： 提交日期： IKM-CNC38D2R4AM型电动式弯管机计算机数控系统设计摘 要随着现代制造工业的发展, 对弯管机使用性能的要求也越来越高, 要求在适应性、效率和精度上有更大的突破, 特别是船舶、汽车、交通能源、航天航空、军工等行业, 需要高精度的自动化弯管机。本文介绍了一种基于PC的CNC型弯管机数控系统，以工业控制计算机、运动控制卡等为平台，结合交流伺服控制、传感检测、软件仿真等多项技术，实现了机械、电
2、子、软件的一体化，提高了管件弯曲加工精度和生产效率。本课题所研究的KM-CNC38D2R4AM型电动式弯管机完成了4轴（全伺服）、双层模的基于PC的弯管机数控系统的设计。同时，操控界面上还应用了触摸显示器，方便人机交互。关键词：数控弯管机，工业PC，运动控制卡，双模KM - CNC38D2R4AM over-bed type bender, the computer numerical control system designStudent: Tu ChenHang Advisor: Zhao ZhangFengCollege of Mechanical Engineering Zhejia
3、ng University of TechnologyAbstractAlong with the development of modern manufacturing industry to pipe bender, the use of performance requirements, demanding more and more is also high accuracy and efficiency in adaptability, more big breakthrough, especially the ship, automobile, transportation ene
4、rgy, aerospace, military, etc, need precision automation pipe bender.This paper introduces a kind of type based on PC CNC pipe bender, nc system in industrial control computer, movement control CARDS as platform, combined with ac servo control, sensor, software simulation and so on many technology t
5、o realize the machine, electronics, software integration, improve the pipe bending machining accuracy and efficiency. This topic research CNC38D2R4AM techno-centric KM - bender, completed the over-bed type four shaft (whole servo), double mode based on PCs bender, nc system design. Meanwhile, contro
6、l interface still applied a touch display, convenient human-computer interaction.Keywords: CNC pipe bender, industrial PC, movement control CARDS, Double module目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 课题背景及目的11.2 数控弯管机的特点11.3 数控弯管机的发展概况21.3.1 国外数控弯管机的研究现状及发展趋势21.3.2 国内数控弯管机的研究现状及发展趋势21.4 本课题的研究任务2第二章 数控系统整体设计方案4
7、2.1 数控弯管机的工作原理42.2 弯管机生产工艺流程42.3 弯管机的系统结构52.3.1 机械部分62.3.1 液压部分62.4 弯管机自动控制系统结构62.4.1 常用的自动控制系统62.4.2 本课题数控弯管机的控制系统7第三章 数控系统硬件部分设计93.1 数控弯管机控制系统的硬件结构93.2 工业PC，运动控制卡，伺服电机的选型93.2.1 工业PC的选择93.2.2 运动控制卡的选择103.2.3 伺服电机的选择113.3 硬件电路设计143.3.1 主控电路设计143.3.2 输入输出电路的介绍和设计183.3.3 编码器电路的设计213.3.4 伺服驱动机构电路的设计223
8、.3.5 溢流阀电路的设计25第四章 数控系统软件部分设计264.1 数控系统软件设计要求264.2 编程语言274.3 系统子程序设计27第五章 总结与展望325.1 全文小结325.2 展望32参考文献34更多资料尽在： http:/ 大学生部落-大学生第一门户社区第一章 绪论1.1 课题背景及目的弯管机是实现管材弯曲成形的主要设备, 广泛应用于汽车、摩托车、化工、家具、航空航天和军工等行业, 而且随着现代制造工业的发展, 对弯管机使用性能的要求也越来越高, 要求在适应性、效率和精度上有更大的突破, 特别是船舶、汽车、交通能源、航天航空、军工等行业, 需要高精度的自动化弯管机。1目前, 常
9、用的管材弯曲成形方法有绕弯、推弯、滚弯和压弯等, 其中绕弯容易实现自动化, 因此目前弯管机多以绕弯为主。2但是, 由于绕弯需要将钢管缠绕在轮模上加工成形, 而轮模的半径是受到限制的, 因此, 在加工大曲率的管件时绕弯显得无能为力, 而需要使用滚弯的方式。为了增加弯管机的柔性, 必须将绕弯和滚弯集成到弯管机上, 以实现从小曲率和大曲率管件的加工。随着数控技术和计算机技术的发展, 管件成形也从手工、半自动方式发展到数控全自动加工方式, 并且, 基于PC的开放式的数控系统也逐步替代了传统的专用的PLC数控系统。从实现结构上来看, 基于PC的开放式数控系统大致分为4种结构形式: PC连接NC型, PC
10、嵌入NC型, NC嵌入PC型和全软件型。3其中, 在工业PC内嵌入工业运动控制卡和工业I/O(输入/输出)卡, 构成NC嵌入PC型数控系统, 可以充分利用PC机的软件资源, 同时, 运动控制卡采用硬件实现插补等运算, 不占用PC机硬件资料, 可实现多轴(多坐标)、高精度和高速度的机械加工,具有模块化、开放和编程灵活等优点, 是基于PC的数控系统主流方式。4数控弯管机弯管效率高，管件质量稳定，可迅速提高车间的生产效率。特别适合大批量多种类管件生产。5,61.2 数控弯管机的特点传统弯管过程:导管的传统弯曲是依据二维产品图样，采用装砂填料热弯、装砂填料手工冷弯、普通机弯以及钢管充液压弯等方法进行的
11、。传统弯管完全凭借操作者的经验和技术熟练程度来控制产品质量。因此，管形差异较大，校正量大，大管径导管弯曲质量尤其难以保证，往往产生圆度超差、内半径处起皱、管腔内的填充物清除不干净等问题。数控弯管过程:数控弯管过程是先向机床内置计算机输入导管的成形数据，然后放置管坯，由机床自动控制弯曲成形。为此，首先需制出导管实样，通过对实样测量得出原始管形数据，再把数据传输到数控弯管机的PC机中，然后修正管形数据，使弯制的导管与实样一致。7数控弯管机是基于矢量弯管原理，按程序通过数字控制系统来弯曲任意空间立体管件的现代重要的先进弯曲加工设备，目前市场上主要是基于专用数控、PLC+触摸屏的弯管机数控系统。基于P
12、C的CNC型弯管机数控系统，以工业控制计算机、运动控制卡等为平台，结合交流伺服控制、传感检测、软件仿真等多项技术，实现了机械、电子、软件的一体化，提高了管件弯曲加工精度和生产效率。电动弯管机比其他的( 如: 机械式、液压式) 弯管技术, 灵活方便, 便于自动化控制, 弯管效果好。在许多现场施工与抢修( 如: 石油化工、矿山、船舶、建筑施工、电力施工等) 以及标准件制造, 都有广泛应用。81.3 数控弯管机的发展概况1.3.1 国外数控弯管机的研究现状及发展趋势三维数控弯管（即空间弯曲管件）的发展与计算机技术的发展息息相关，早在20世纪70年代，时值世界各国矢量弯管技术刚刚起步，美国伊顿-列昂纳
13、德（EATON-LEONARD）公司就已研制生产了计算机数控（CNC）弯管设备，这套设备包含一台管型测量机和一台弯管机，这套设备集数据测量、管型数据计算和数控弯管多项新技术于一身，首创计算机编程弯管之先河，大大提高了当时的弯管水平。20世纪80年代，日本千代田工业株式会社在美国伊顿-列昂纳德（EATON-LEONARD）公司的研究成果上，成功研制了新型管型测量机和两种系列十多种型号的数控弯管机，其功能更强大，数据精度更高，很快便以崭新的技术面貌计入国际市场。目前国外弯管机主要生产厂家：英国ADDSION公司、意大利BLM集团、日本大洋株式会社、瑞典HERBER公司和美国伊顿公司等，主要生产数控
14、弯管机，且数控系统均是自己公司开发配套产品，价格均在200万左右。91.3.2 国内数控弯管机的研究现状及发展趋势我国的矢量弯管技术研究起步较晚，但发展很快，早在1970年武昌造船厂就研制成功一台数控弯管机，这是国内自主研制成功的第一台数控弯管机。1973年武昌造船厂又成功研制了SKWG-2型数控弯管机。此后上海造船工艺研究所泰州海光机械厂等多家国内企业也陆续研制推出了数控弯管机。在80年代中期中国航空精密机械研究所研制成功了DGC-1型五坐标导管测量机，其测量精度技术指标已达到美国伊顿-列昂纳德（EATON-LEONARD）公司所产的管型测量机的水平，它的研制成功是国内数控弯管技术的一个突破
15、，填补了国内导管测量技术的空白。1993年由长治锻压机厂和英国ADDISON机床有限公司合作生产的DB275CNC弯管机，通过了机电部组织的技术鉴定。这种新型弯管机是世界上最大、自动化程度最高的一种冷变三维全功能数控弯管机。目前在国内主要的弯管机厂家：长治锻压机厂、江阴机械厂、上海常青机械厂、上海嘉定弯管机厂、中山市科力高自动仪器设备有限公司等，大多为液压半自动弯管机，数控弯管机的品种批量较少，很多产品数控均是在工业PC基础上自主开发或者主要是国外非主流品牌数控系统，针对性强，通用性差，价格约在80100万之间。9目前市场上主要是基于专用数控、PLC+触摸屏的弯管机数控系统。本文基于PC的CNC型弯管机数控系统，以工业控制计算机、运动控制卡等为平台，结合交流伺服控制、传感检测、软件仿真等多项技术。1.4 本课题的研究任务要求在熟悉弯管工艺、弯管设备的基础上，设计完成4轴
