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数控裁剪刀伺服进给系统的设计与动态联合仿真

浏览次数: 日期:2015年9月23日 10:01

  随着经济全球化的发展和人们生活品质的不断提高,对于软性材料加工的质量提出了更高的要求,数控裁剪机作为软性材料自动化加工过程中的核心设备,对于解决加工精度不足,生产效率低下等问题提供了一种良好的实现方法。伺服进给系统作为数控设备的最为关键的部分,其动态跟随性能和抗干扰性能的强弱直接影响到整台数控设备的性能指标。本课题通过对比国内外数控裁剪机主要性能参数,结合中小企业需要设计了小型直刀式数控裁剪机伺服进给系统,建立了进给系统的多体动力学模型和伺服控制模型,利用接口模块实现机电系统联合仿真,对数控裁剪机伺服进给系统动态性能进行仿真分析。

  本文首先通过对国内外现有自动裁剪设备的主要参数进行分析,确定了适合国内中小企业使用的主要设计参数;分析现有各种裁剪方式的利弊,釆用直刀振动切割方式;通过运动方式的讨论,将裁剪机运动分为横梁与刀架直线运动模块和裁刀旋转运模块;直线进给和旋转进给分别釆用滚珠丝杠和齿轮传动方式,采用半闭环伺服控制。对裁剪过程中裁刀受力分析和对刀头的详细设计,然后对方向和方向直线进给系统计算选型,在三维建模软件中建立数控裁剪机实体模型,利用分段建模法和有限元建模法完成对数控裁剪机进给系统的动力学建模。

  建立釆用矢量控制的永磁同步电机数学模型,并在中设计了三闭环伺服控制模型。利用接口模块将数控裁剪机动力学模型与控制模型连接,实现机电系统联合仿真,对进给系统动态跟随性能和抗干扰性能进行仿真分析,验证了控制参数的合理性。通过使用计算机辅助设计与仿真分析软件,建立数控裁剪机机电联合仿真模型研究其动态性能,为设计研宄相似复杂系统提供一种快速便捷的方法。

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