汽车拉索钢丝绳自动加工一体机的研发

• 作 者: 蔡亚东
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 拉索钢丝绳 方案设计 柔性体离散建模 参数优化 控制系统

近年来,随着我国汽车行业的快速发展,汽车拉索钢丝绳的需求与日俱增,拉索钢丝绳加工行业是劳动密集型行业,对劳动力的需求非常巨大;近几年,伴随着江浙地区劳动力成本的不断上涨,以及产业转型的巨大压力,对拉索钢丝绳加工进行自动化改造、降低劳动力成本是大势所趋。因此,对于企业来说如何降低产品生产周期、降低不必要的成本是提高企业效益和增加企业产品竞争力的最主要因素。设计拉索钢丝绳自动化加工一体机的关键在于整个系统的方案设计以及控制系统设计和如何提高系统的稳定性,提高生产效率和加工质量。本文首先介绍了拉索钢丝绳的加工工艺,主要包括截断、打花、压铸和清边。根据加工工艺,开发了一套机械自动化拉索钢丝绳生产加工方案,并对系统的关键工位进行了相关参数的计算和部分元器件的选型。其次为提高系统的稳定性和生产效率,对关键环节——转台送料机构中的悬臂浮动机械手构建了数学模型,将其看成转动刚体上固结的悬臂梁,通过离散成有限自由度系统,根据矩阵迭代法求其固有频率和主振型,并利用ANSYS软件分析验证了模型的正确性,同时也为后序的ADAMS建模仿真奠定了基础。再次基于ADAMS虚拟样机仿真软件,对悬臂浮动机械手进行了离散柔性体建模,分析了在不同运动规律下末端浮动机械手的动态特性,选择了合理的运动规律,并对末端建立振动模型和参数优化,为合理的设计末端弹簧刚度和末端质量提供了理论依据。最后为实现拉索钢丝绳自动化加工,基于PLC核心技术,完成了拉索钢丝绳自动加工的控制系统的设计,包括系统的硬件设计、软件设计以及系统的人机界面设计,形成了“气动—传感器—PLC—人机界面”的自动化控制系统。