非圓零件去毛刺機(jī)器人及其力補(bǔ)償控制策略研究.pdf

1、機(jī)械零件經(jīng)過鑄造、模鍛或切削加工后，將形成各類毛刺，危害零件的質(zhì)量、使用壽命和使用安全。隨著制造業(yè)高精度化發(fā)展，產(chǎn)品的加工精度要求越來越高，去毛刺工藝逐漸被重視。發(fā)展至今，去毛刺的技術(shù)和工藝非常豐富，目前主要有機(jī)械去刺、磨料去刺、電化學(xué)去刺、熱能去刺和噴射去刺等方法，而去毛刺方法的選擇需要綜合考慮零件的特性、毛刺大小、加工成本和加工效率等因素。
　　本文的研究對象為擺線液壓馬達(dá)鑄造式殼體，其外輪廓表面在切削加工后都留有毛刺，并且對

2、于具有非圓輪廓等復(fù)雜特征的擺線液壓馬達(dá)殼體，目前其法蘭面和油口面的去毛刺工藝仍采用傳統(tǒng)的人工去毛刺方法，效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定且不符合自動化生產(chǎn)的趨勢，急需改進(jìn)其去毛刺加工工藝。
　　本文基于擺線液壓馬達(dá)殼體的特性，設(shè)計了一款基于力補(bǔ)償控制的非圓零件去毛刺機(jī)器人。具體設(shè)計了完整的去毛刺機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真，從理論上驗(yàn)證了系統(tǒng)力補(bǔ)償控制策略的正確性，并探討、改進(jìn)了系統(tǒng)的控制策略。自主完成了去毛刺機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件和軟件

3、的設(shè)計與制作，搭建了非圓零件去毛刺機(jī)器人的樣機(jī)，開展了擺線液壓馬達(dá)殼體的去毛刺實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文的主要研究工作如下：
　　首先，針對擺線液壓馬達(dá)殼體的結(jié)構(gòu)特性，分析去毛刺設(shè)備的設(shè)計要求，提出了一種針對非圓零件的新型去毛刺機(jī)器人設(shè)計方案，并闡述了機(jī)器人的工作原理。
　　其次，完成了非圓零件去毛刺機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。對機(jī)器人的四大運(yùn)動機(jī)構(gòu)——旋轉(zhuǎn)軸、Y軸、X軸、補(bǔ)償軸進(jìn)行了詳細(xì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計以及元件選型，并在Pro/E

4、軟件中完成三維建模。
　　接著，進(jìn)行了補(bǔ)償軸子系統(tǒng)的建模與仿真。分別在AMES im軟件和Matlab/Simulink軟件中建立了補(bǔ)償軸子系統(tǒng)的物理模型和控制仿真模型，通過聯(lián)合仿真分析了補(bǔ)償軸的控制特性。
　　然后，展開了非圓零件去毛刺機(jī)器人的力補(bǔ)償控制策略的分析與探討。將軌跡跟蹤誤差導(dǎo)入補(bǔ)償軸，聯(lián)合補(bǔ)償軸、X軸、Y軸，進(jìn)行三軸的綜合仿真分析，進(jìn)一步結(jié)合去毛刺機(jī)器人的實(shí)際工況，分析了采用普通P ID控制的力補(bǔ)償控制策略所面

5、臨的問題，并對系統(tǒng)控制策略進(jìn)行了相關(guān)的探討與改進(jìn)。
　　最后，根據(jù)所設(shè)計的非圓零件去毛刺機(jī)器人搭建了實(shí)物樣機(jī)，包括機(jī)械系統(tǒng)的硬件搭建以及控制系統(tǒng)的自主設(shè)計與制作，分別完成了P LC主控程序和觸摸屏人機(jī)交互程序，開展了補(bǔ)償軸的單軸閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)以及擺線液壓馬達(dá)殼體的去毛刺加工實(shí)驗(yàn)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計的非圓零件去毛刺機(jī)器人以及提出的力補(bǔ)償控制策略是可行且有效的，可以滿足擺線液壓馬達(dá)殼體這類非圓零件的連續(xù)、均勻去毛刺的要求。