多股螺旋弹簧数控机床结构设计及控制系统改进

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1、万方数据2009年第10期·工艺与装备·文章编号：100

2、一2265(2009)lO一007l一04多股螺旋弹簧数控机床结构设计及控制系统改进木周杰，彭玉鑫，王时龙，程建宏，邹政(重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044)摘要：针对多股螺旋弹簧成型原理，及成型过程中存在的问题，提出多股簧数控机床新型的设计方案。通过对钢丝旋转架的优化和张力控制系统的自主研制，大大提高了各股钢丝张力的一致性控制精度。整个系统采用了PC+PLC主从式控制结构，实现了拧索和绕簧运动过程中四个伺服电机的同步控制。通过导电滑环实

3、现钢丝张力控制系统与上位机的通讯。同时开发出了模块化、图形化人机界面，提高了系统的安全可靠性、通讯实时性和易用性。新机床的开发和投入使用，大幅度提高了多股簧的加工精度和产品合格率。关键词：多股螺旋弹簧；结构设计；张力控制器；人机界面中图分类号：TP659文献标识码：AStructuralDesignandControlSystemofNumberControlMachineforStrandedWiresHelicalSpringZHOUJie，PENGYu—xin，WANGShi—long，CHENGJia

4、n—hong，ZOUZheng(StateKeyLaboratoryofMechanicalTramsmissions，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Basedontheformingprincipleofstrandedwireshelicalspringandthecurrentproblemsinthemanufacturingprocess，anewdesignschemeforthenumbercontrolmachineisp

5、utforward．Throughtheoreticanalysisandexperimentalexploring,afteroptimizingtherotatingframeofthesteelwireandself-researchingofthetensioncontroller，consistenttensioncontrolaccuracyofindividualwireshasbeengreatlyimproved．ThewholesystemadoptsPC+PLCcontrolstruct

6、uretosolvethesynchronizationcontrolofthefourservomo。torsduringreeling．Theserialcommunicationbetweenhostcomputerandthetensioncontrolsystemisrealizedbytwoconductiverings，andamodular，visualandgraphicHuman·MachineInterfacewasdeveloped，whichhasenhancedthecompute

7、rsystemsafety，communicationreal-timeandoperationaleasiness．Afterthenewmachinebeingputtouseinactualproduction，itisprovedthatspringmachiningaccuracyandqualifiedratehasbeengreatlyimproved．Keywords：strandedwireshelicalspring；structuraldesign；tensioncontroller；H

8、uman·MachineInterface0引言多股螺旋弹簧(简称多股簧)是由多根钢丝绕成钢索(图1a)后卷制而成的圆柱螺旋弹簧(图1b)，与单股簧相比，这种弹簧具有较大的非线性阻尼，吸收冲击能力强，有更好的强度及独特的吸振、减振效果，强度更高、疲劳寿命更长。因而是航空发动机和大口径自动武器等产品的关键零件⋯。(a)图1多股螺旋弹簧收稿日期：2009—04—28；修回日期：2009—05—25·基金项目：国家自然科学基金(50775226)；教育部科学技术研究重点项目(109129)；重庆市科技攻关计划项目(

9、CSTC2009AC3049)作者简介：周杰(1965一)，男。重庆人，重庆大学机械工程学院副教授，主要研究方向为制造自动化、机械设计及理论等，(E—mail)zhoujie—js@yahoo．corn．cn；王时龙(1966一)。男，湖南祁阳人，重庆大学机械工程学院教授。博士，博士生导师，院长，主要研究方向为为计算机集成制造、计算机智能协同监控、嵌入式系统等。·7l·万方数据·工艺与装备·组合机床