基于PMAC的柔性导轨制孔设备控制系统研制.pdf

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1、学术论文RESEARCH基于PMAC的柔性导轨制孑L设备控制系统研制术ResearchonPMAC-BasedControlSystemforFlexibleTrackDrillingMachine上海交通大学机械与动力工程学院冰峰胡永祥姚振强【摘要】针对上海交通大学研制的应用于飞机机身、机翼蒙皮进行制孔的柔性导轨自动制孔设备，提出了一套以PMAC运动控制卡为核心的开放式数控系统的设计方法。根据飞机自动制孔的特点与要求，设计并分析了柔性导轨自动制孔设备的整体框架、硬件构成、软件模块、设备坐标系下加工代码生成方法。初步制孔试验表明，该系统实现了设备设计功能，能够实现群孔加工。关键词：柔性导

2、轨飞机制孔PMAC控制系统代码生成【ABSTRACT】Fortheflexibletrackautomaticdrillingmachine，whichisusedtodrillontheskinoffu．selageorwingsofaplain，akindofdesignofthecontrolsystemisproposed．ItisanopenNCsystembasedonPMACmotioncontrolcard．Accordingtothefeatureandrequirementoftheflexible-trackdrilling，theframework，hardwar

3、e，softwareandacodegenerationmethodinthemachinecoordinatesystemareresearchedandanalyzed．Practicalexperimentsshowthatthecontrolsystemrealizesthedesignedfunctionsofthemachine，whichcannowdrillagroupofholeswithhighquality．Keywords：FlexibletrackAircraftassemblydrill-ingPMACControlsystemNCcodegeneration

4、为了满足现代飞机高寿命的要求，可通过各种技术途径改善各连接点的技术状态，其中一个很重要的途径是通过自动化设备进行自动精密制孔，提高制孑L质量⋯。相比传统的手工制孑L而言，自动化制孑L不仅能够提高制孑L质量，而且还能减少操作时间，节约生产成本。当前国外航空行业广泛采用自动化制孑L技术，其主要的形式分为：柔性导轨制孔设备、工业机器人制孔设备、龙门式自动制孑L设备、自动钻铆机等【2I。柔性导轨自动制孔设备是一种用于飞机机身、机翼等大型部件装配制孔的自动化设备。该种类型的设备可以利用其导轨上的真空吸盘，直接吸附于如飞机机身、机翼等平缓大曲面*上海市民机创新工程(ZXDF077)、机械系统与振动国

5、家重点实验室开放课题(MSV一2010—12)资助。78航空制造技术·2013年第5期上进行自动制孑L，具有重量轻、效率高、质量好、灵活方便，以及自动化程度高等特点【3】。波音公司在2005年提出基于柔性导轨的飞机装配制孑L方案H。目前从事柔性导轨制孔技术开发的厂商主要有美国的Eleetroimpaet公司(E1)、美国的AdvancedIntegrationTechnology公司(AIT)[510美国的WestCoastIndustries公司(WCI)开发了一款单导轨两轴制孔设备。出于技术保密等原因，关于该设备相关技术研究开发报道较少，对其控制系统进行研究的文章更是鲜见。国内的北京

6、航空制造工程研究所等单位也进行了一定的研究，取得了一定的成果[6】。柔性导轨自动制孔设备的研制和制孔工艺研究，需要一套功能齐全、快速高效的控制系统的支持，但传统通用数控系统无法满足5轴以上的伺服控制要求，且无法满足多传感器的信号采集和数控系统二次开发的需要。因此，采用具备8轴伺服运算能力、开放性高的PMAC运动控制卡来开发柔性导轨自动制孔设备的数控系统。针对飞机部件装配柔性自动制孔设备的控制与加工工艺要求，基于PMAC运动控制卡，研制开发了一套专用数控系统，介绍了其硬件组成和功能特点；分析了柔性导轨控制系统的建立方法、人机界面的开发过程，以及在柔性导轨自动制孔设备坐标系下加工代码生成方法

7、。1柔性导轨自动制孔设备组成柔性导轨自动制孔设备主要由制孔执行单元、伺服运动单元、柔性导轨单元，以及一些辅助设备组成。制孑L执行单元具备法向检测、压紧工件、高效钻孔等功能；伺服运动单元实现快速精确的定位和进给；柔性导轨单元吸附在工件表面，以支撑整个设备的平稳运行；辅助设备可以实现主轴冷却、气动动作等功能。本课题组研制的柔性导轨自动制孔设备实物如图1所示。1．1制孔执行单元钻削制孔功能主要由一部最高转速可达24000r／min的电主轴