块工作区细划分:根据冲压工艺的要求即慢速切入，停留，快速冲透，现设定停留时间至少为0.2秒，且需要在切入板料7mm?9mm时进行保压，则有Xn— X m>0.2，那么关键位置控制点M、N的坐标可规划为M(l.3，7)、N(l.6，7)。对工作区BC划分成3个小区间为慢速切入段BM、保持停留段丽、快速冲裁段NC，每个小区间根据工艺要求采用的基本曲线段具有不同特征:BM段平缓、MN为直线段、NC段较陡，从滑块运动常规曲线中选取与BM、丽、NC特征较为相符的线段分别代替该线段，如图5所示。
[0061]3、划分后各分区及片段相邻处的过渡修正
[0062]针对各个分区及片段的运动参数要求，在相邻分区或片段连接点两侧的曲线上选取合适的修正点。如图5中圆圈所示为相邻分区或片段的连接点。
[0063]3.1、图5中B点处为曲线与曲线连接，M点处为曲线与直线连接，N点处为直线与曲线连接，C点处两侧满足连续性条件不需要再做修正。分别对B点、M点、N点两侧选取成对的修正点(blb2)、(mlm2)、(nln2)，利用Bezier曲线在每一对修正点之间插补过渡曲线。
[0064]3.2、根据图6所示，计算过渡曲线上的坐标误差ΔΧ、Δ Y，与冲压工艺中对关键位置控制点的误差要求作比较，如果满足坐标误差控制要求，则确定选取该过渡曲线，不满足要求则舍弃并重新选取修正点来变换过渡曲线再一次进行修正操作。如:根据要求实际加工时间为1.0?1.3秒，则B点处误差应满足Δ xb〈0.1，保证慢速切入板料应满足Δ Yb<2mm ；而M点与N点误差应满足Δ Xm+ Δ Xn<0.1，Δ Ym+ Λ Yn〈2mm。
[0065]3.3、修正后的滑块运动位移曲线如图7所示。
[0066]4、曲轴非匀速运动曲线分析
[0067]针对修正后的滑块运动曲线，结合冲床运动状态空间方程Θ⑴=F(S(t))，即曲轴瞬时角位移与滑块位移之间的关系，获取曲轴运动的数据组合；
[0068]5、工艺曲线及曲线片段数据的存储
[0069]记录步骤4中获取的曲轴运动数据组合，对适应不同工艺要求的曲线片段数据进行记录存储，便于在其他规划中直接提取应用。
[0070]实施案例⑵:保压成形
[0071]保压成形是一种板材锻造式的加工方式，采取滑块在下死点短暂停留的措施，使工件充分成形，有利于防止回弹。如图8所示为该工艺下滑块常规运动曲线和行程周期分段图。
[0072]1、滑块运动曲线的几何特性设计
[0073]1.1、分析用户提供数据
[0074]用户数据:板材加工厚度为4毫米；要求实际加工时间为0.9?1.1秒；保压时间0.4秒；伺服冲床滑块行程为30毫米。针对用户提供数据可以设定冲压次数为20次/分钟，一个完整工作周期长度为3秒。
[0075]1.2、选取冲压模式
[0076]设定工作模式为:快速下降一慢速冲压一保压一快速回程。
[0077]1.3、设置限制条件
[0078]对所有关键位置控制点之间的运动曲线的几何参数设置限制条件，如图8所示。关键位置控制点a、b、c、d、e在一个滑块运动周期内的相对位置坐标参数和相对时间坐标参数，分别为 a (0，30)、b (Xb，5)、c (X。，O)、d (Xd，O)、e (3，30)、且通过规划有 Xc-Xb= 1.0,xd— X c= 0.5、点b点C点d横坐标待定。
[0079]2、滑块运动曲线的分段
[0080]对滑块的一个运动周期进行分区，依据工艺要求设置各分区相应的运动曲线。
[0081]2.1、如图8中折线所示，整个行程周期分为四个区间即滑块空载下行区a-b段、滑块工作区b-c段、保压区c-d段、滑块回程区d-e段。
[0082]2.2、滑块空载下行区a-b段设定为基本正弦加速曲线、滑块工作区b_c段为匀速运动斜线、滑块保压区c-d段为水平直线、滑块回程区d-e段设定为基本正弦加速曲线，如图9所示。根据正弦曲线的规律，可以进一步将b点坐标规划为(0.75，5)、c点坐标为(1.75，O)、c 点坐标为(2.25，O)。
[0083]3、划分后各分区及片段相邻处的过渡修正
[0084]针对各个分区及片段的运动参数要求，在相邻分区或片段连接点两侧的曲线上选取合适的修正点，如图10中关键点b两侧的点bl与b2。如图9中圆圈所示为相邻分区或片段的连接点。
[0085]3.1、图10中b点处为曲线与直线连接，c点处为直线与直线连接，d点处为直线与曲线连接，d点处两侧满足连续性条件不需要再做修正。分别对b点、c点两侧选取成对的修正点(blb2)、(clc2)、利用Bezier曲线在每一对修正点之间插补过渡曲线。
[0086]3.2、如图10所示，计算过渡曲线上的坐标误差ΔΧ、Δ Y，与冲压工艺中对关键位置控制点的误差要求作比较，如果满足坐标误差控制要求，则确定选取该过渡曲线，不满足要求则舍弃并重新选取修正点来变换过渡曲线再一次进行修正操作。
[0087]3.3、修正后的滑块运动位移曲线如图11所示。
[0088]4、曲轴非匀速运动曲线分析
[0089]针对修正后的滑块运动曲线，结合冲床运动状态空间方程Θ (t) = F(S(t))，即曲轴瞬时角位移与滑块位移之间的关系，获取曲轴运动的数据组合；
[0090]5、工艺曲线及曲线片段数据的存储
[0091]记录步骤4中获取的曲轴运动数据组合，对适应不同工艺要求的曲线片段数据进行记录存储，便于在其他规划中直接提取应用。
[0092]本发明中，在满足伺服冲床滑块运动曲线几何特性及关键控制点参数的前提下，通过对符合冲压工艺及电机控制要求的常规运动曲线进行连接和过渡修正，保证了常规运动曲线所对应的伺服电机转速控制，提高伺服冲床滑块运动曲线的工艺适应性。以上所述仅是本发明的优选实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种关于伺服冲床主轴非匀速运动曲线的分析方法，其特征在于包括如下步骤: 1、滑块运动曲线的几何特性制定 1-1、分析用户提供数据 伺服冲床作业时，曲轴⑴以设定转速旋转，并通过连杆⑵带动滑块⑶做上下循环运动从而完成冲压作业；滑块(3)与上模具(4)固定，下模具(6)与工作台(7)固定，坯料(5)介于上模具(4)与下模具(6)之间； 依据待冲压件的材料、工艺、及成形要求，设定伺服冲床工作周期长度，确立滑块工作区间，计算伺服冲床周期区间内关键位置控制点的位置参数和时间参数； 1-2、选取冲压模式 根据该冲压件所用材料特性选取冲压模式，进而确立工作区间内滑块运动的规律； 1-3、设置限制条件 设置伺服冲床滑块(3)在一个运动周期内的各关键位置控制点之间的几何限制条件； 2、滑块运动曲线的分段 对滑块(3)的一个运动周期进行分区，依据工艺要求设置各分区相应的运动曲线；运动曲线是指伺服冲床工作常规曲线，包括保压直线段、匀速直线段、等加减速曲线、正弦加速曲线； 2-1、滑块(3)运动一个周期的初划分:滑块空载下行区Ql;滑块工作区Q2 ;滑块回程区Q3 ； 2-2、滑块工作区Q2细划分:根据冲压工艺及运动精度的要求对滑块工作区Q2划分成若干个片段，每个片段根据所需采用相应的运动曲线； 3、划分后各分区及片段相邻处的过渡修正 针对各个分区及片段的运动参数要求，在相邻分区或片段连接点两侧的曲线上选取合适的修正点；具体如下: 3-1、依据连接点两侧的运动曲线段的几何特性要求，确定一对修正点的几何参数； 3-2、在每一对修正点之间插补过渡曲线； 3-3、计算步骤3-2中过渡区线的误差，验证是否满足滑块运动的精度要求。若不满足则重复步骤3-1与步骤3-2，若满足则进行下一步； 4、主轴非匀速运动曲线分析 针对经过步骤1、2、3规划后的滑块运动曲线，结合冲床运动状态空间方程Θ (t)=F(S(t))，即曲轴(I)瞬时角位移与滑块(3)位移之间的关系，获取曲轴运动的数据组合。
2.根据权利要求1所述分析方法，其特征在于:所述分析方法还包括曲线片段数据的存储步骤。
3.根据权利要求2所述分析方法，其特征在于:所述曲线片段数据的存储步骤具体如为，记录步骤4中获取的曲轴运动数据组合，对适应不同工艺要求的曲线片段数据进行记录存储。
【专利摘要】本发明公开了一种关于伺服冲床主轴非匀速运动曲线的分析方法，属于控制与制造技术领域。其依次包括：滑块运动曲线的几何特性设计步骤；滑块运动曲线的分段步骤；划分区间线段相邻处的过渡修正步骤；主轴非匀速运动曲线分析步骤；工艺曲线及曲线片段数据的存储步骤。本发明基于关键点的运动参数，对各个分段区间构造符合精度控制要求的基本曲线段，各区间及分线段之间采用符合工艺要求的过渡曲线来连接，通过调整关键控制点两侧的过渡区间就可以实现针对不同参数要求的曲线规划，提高了主轴非匀速运动曲线分析的可操作性，降低了曲线段之间的电机控制系统的信号处理量。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104750925
【申请号】CN201510137700
【发明人】渠聚鑫, 夏琴香, 邵明, 程秀全
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月26日