增减材机床运动学分析及数控系统开发.pdf

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1、硕士学位论文增减材机床运动学分析及数控系统开发KINEMATICSANALYSISANDCNCSYSTEMDEVELOPMENTOFTHEMACHINEFORINTEGRATINGADDITIVEANDSUBTRACTIVEPROCESSES沈江涛哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP23学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文增减材机床运动学分析及数控系统开发硕士研究生：沈江涛导师：刘文涛副教授申请学位：全日制工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex

2、:TP23U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringKINEMATICSANALYSISANDCNCSYSTEMDEVELOPMENTOFTHEMACHINEFORINTEGRATINGADDITIVEANDSUBTRACTIVEPROCESSESCandidate:ShenJiangtaoSupervisor:AssociateProf.LiuWentaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalEngineeringAff

3、iliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要目前，大型舰船在远洋航行时，如果遇到零件损坏的情况，只能采用更换备用零件后坞修的方式。这种方式需要舰船携带大量备用零件，不仅需要占用大量空间，并且经常会面临“带的没用上，用的没带上”等情况。为此，急需一款能够在舰船上使用，对零件进行现场修复的设备。本课题针对目前舰船上大型零件现场修复存在的问题，充分考虑大

4、型零件修复设备所需要达到的大刚度，高柔性和广包络范围的技术要求，提出了研制一款增材制造与减材加工一体化的机床用于对受损零件进行修复的方式。本文主要对该机床的关键技术进行了以下工作：首先，根据增减材机床的技术要求，对增减材机床研制和开发制定了整体方案，规划了机床的结构分析，运动学分析和数控系统方案。其次，根据机床所需要达到的技术要求进行分析，确定了机床所采用的结构方案；按照模块化的思想对机床各个模块进行了分析和驱动轴行程确定；采用虚拟样机的方式，对机床的标准件进行了选型以及对并联机构平台的刚度分析，通过对并联机构和单支杆机构的刚度对比探讨，确保了机床刚度达到设计要求。再次，根

5、据增减材机床的机构，对机床进行参数化数学建模；采用了空间坐标变换和数值求解相关方法对机床的运动学正逆解进行了解算，并借助仿真软件进行了正逆解算法准确性的验证；提出了一种改进的极坐标工作空间搜索方法，对增减材机床的工作空间进行了求解；根据正解算法，对机床各参数偏差对刀头点精度影响进行了探讨。最后，在PA8000数控系统平台上，完成了人机界面开发，包括虚实轴坐标和虚拟面板等个性化控件开发等；数控系统CompileCycles开放式接口开发，将运动学算法嵌入到该接口中，实现了运动控制的功能；对PLC程序进行了设计，实现了机床的逻辑控制；完成了伺服接线图的绘制，对PA8000中的机

6、床参数进行了配置，为PA系统运动控制的调试做好了准备工作。关键词：零件修复；增减材加工；虚拟样机；运动学算法；PA8000数控系统I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAtpresent,whenalarge-scaleshipissailingintheocean,ifitencountersadamagedpart,itcanonlyadoptthemethodofreplacingthesparepartsafterthedocking.Thismethodrequirestheshiptocarryalargenumberofspareparts,whic

7、hnotonlytakesupalotofspace,butalsooftenfacesthesituationof“useless,notused”.Forthisreason,thereisanurgentneedforadevicethatcanbeusedonshipstorepairpartsonsite.Thisprojectaimsattheexistingproblemsofon-siterepairoflarge-scalepartsonships,andfullyconsidersthetech