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多股螺旋弹簧的特殊结构使得它和普通单股弹簧相比,具有更好的刚度、强度和减振效果。它主要被用于XXX系统的复进簧或者航空发动机的气门弹簧等特殊场合,而在民品中应用比较少见,这是由于多股簧制造工艺复杂、制造成本较高。多股簧制造技术作为敏感的关键技术,受到西方国家的技术封锁和产品进口限制,而我国的多股簧制造设备和技术又比较落后。
在多股簧加工过程中,为了保证多股簧的产品质量,就必须严格控制同一层的各股钢丝张力趋于一致,并实现钢丝张力的实时检测与控制。然而在绕制过程中控制各股钢丝的张力没有理论依据,钢丝的张力一致性差,导致生产中实际废品率高达80%以上,生产质量的稳定性差,成本高。本文正是围绕这个问题展开研究工作。
本文旨在对多股簧数控机床的张力检测系统、张力制动系统以及二者与其它元件组成的闭环控制系统进行研究。在深入了解各个器件原理、结构和性能的基础上,展开实验研究。完成了对张力控制器的改进方案设计,张力传感器的实验测试,建立了张力传感器的传递函数,分析了其静态特性和动态特性;完成了对张力制动系统的结构设计,对其主要部件磁粉制动器进行了实验测试;实现了基于PID算法的张力实时监控和控制,编制了PID自整定控制软件,从软件算法上提高了控制系统的稳定性、快速性,而且通过Matlab仿真模块工具进行了模拟仿真。
本文所研究的多股簧数控机床张力控制系统,成功解决了相关技术难点,通过实际加工验证了该控制方案可以满足实际生产和生活需要,提高了多股簧的产品质量和生产效率,降低了工人的劳动强度,实现了柔性化制造。