采用纏繞機臥式纖維纏繞機纏繞成型,纏繞成型方式分為縱向纏繞及環向纏繞,其中前者是殼體成型的主要方式,縱向纏繞過程中張力的高精度控制是決定復合材料殼體成型質量的重點及難點。

為提升復合材料殼體纏繞成型的質量及效率,本文針對臥式纖維纏繞機縱向纏繞張力高精度控制需求,通過分析閉環張力系統控制原理,提出了一種以伺服電機為執行元件的閉環張力控制系統,實現了纖維纏繞過程中縱向纏繞張力的高精度控制,提升了復合材料殼體成型精度。

  在纏繞機傳統臥式數控車床基礎上設計了一種新型數控布帶纏繞機。根據纏繞工藝要求,研究數控布帶纏繞機的機械結構;基于華中8型數控系統設計了纏繞機驅動控制系統;結合三菱PLC、觸摸屏等開發了車間現場交互控制系統;構建了上位機采集監測系統,采用FTP協議實現了上位機與數控系統間G代碼文件的上傳下載;利用Modbus協議實現了PLC狀態數據的實時采集。通過運行測試,驗證了該系統加工效率高、擴展性能好,纏繞機具有較高工程應用價值。

  對纏繞機包裝過程進行了分析和數學建模,對張力控制策略進行了設計,即通過放卷小車彈簧機構的拉伸收縮對快速變化的張力進行緩沖,纏繞機通過變速積分模糊PID控制對放卷伺服進行速度控制,配合轉矩限幅對放卷張力進行自動化調整,從而實現對張力的穩定控制。最后進行了仿真,結果表明這種控制方法可以較好的實現張力穩定性控制,對穿心纏繞機后續研究提供理論基礎。

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