基于CADFIL和NUM的缠绕机控制系统设计.pdf

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1、第42卷'第1期工程塑料应用Vo1．42，No．1，2014年1月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONJan．2014～基于CADFIL和NUM的缠绕机控制系统设计岳许家忠，王荣国，高立业，杨红红，周铭一(1．哈尔滨工业大学，哈尔滨150001；2．哈尔滨理工大学，哈尔滨150080)摘要：设计了基于CADFIL6．0和NUM1040数控系统的4自由度缠绕机控制系统。CADFIL6．0完成缠绕制品及模具的建模、线型设计、运动仿真及G代码轨迹输出，NUM1040数控系统和西门子伺服电机构成的数控系统完成芯模旋转及导丝头轴向、径向运动和导丝

2、嘴翻转控制。该系统集成了CADFIL软件的缠绕制品工艺设计、线型设计及轨迹仿真功能以及NUM数控系统的开放性、稳定性及通用性等特点，提高了缠绕机的生产柔性及可靠性。关键词：缠绕机；CADFIL软件；NUM数控系统；设计中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1001．3539(2014)01—0071．04ControlSystemDesignofWindingMachineBasedonCADFILandNUMXuJiazhong一，WangRongguo，GaoLiye，YangHonghong，ZhouMingyi(1．HarbinInstitut

3、eofTechnology，Harbin150001，China；2．HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract：Acontrolsystemofthefourdegree—of-freedomwindingmachinebasedonCADFIL6．0andNUM1040isde—signed．Modelingofthewoundproductsandthemandrel，windingpatterndesign，motionsimulationandtheGcodeo

4、utputareaccomplishedviaCADFIL6．0．ThenumericalcontrolsystemcomposedofNUM1040numericalcontrolsystemandSIEMENSservoscontrolstherotationofthemandrel，theaxialandradialmovementoftheoutrigger，andtherolloverofthewindingguidehead．Withthefunctionsofprocessdesign，windingpattemdesignandwindingt

5、racksimulationofCADFILandthecharacteristicsofopenness，stabilityanduniversalityofNUM，theproductionflexibilityandreliabilityofthewindingmachineareimproved．Keywords：windingmachine；CADFILsoftware；NUMnumericalcontrolsystem；design缠绕成型是生产复合材料制品的重要技术，缠笔者设计的4轴缠绕机控制系统集成了CADFIL绕机是缠绕制品成型的核心设备。近

6、年来，纤维缠软件强大的纤维缠绕设计、仿真功能和NUM数控绕机技术发展迅速，精确、快速、多轴、计算机数控系统通用性好、控制精度高的优点，能够实现多规格(CNC1式缠绕机和机器人得到广泛应用『1]，相应的缠绕制品的CAD／CAM。笔者介绍了该4轴缠绕纤维缠绕CAD软件开发也获得迅速发展。德国、机的系统构成和工作原理，设计了NUM数控系统美国、意大利和英国等最早开始开发纤维缠绕设计的PLC程序，并且介绍了基于CADFIL软件的芯模软件，较著名的有CADWIND及CADFIL【3。此设计、纤维缠绕线型及轨迹设计功能。类软件能生成缠绕线型，实现机器运动的实时三维1缠绕机

7、系统构成及工作原理仿真，还可帮助操作人员自动生成芯模几何体，在芯缠绕机的机械结构如图1所示。缠绕机各运动模上设计缠绕路径并且生成G代码用于通用数控轴由西门子伺服电机驱动。其中主轴的伺服电机通系统的执行，它的应用大大加快了新缠绕制品开发过减速机驱动链条带动芯模沿轴做回转运动，小和生产的速度J。车的伺服电机通过减速机驱动滚珠丝杠带动小车沿目前，国内多采用基于PMAC『5或TRIO[6等的y轴做往复运动，伸臂伺服电机通过减速机驱动滚运动控制器f卡)和工控机结构的缠绕机控制系统，珠丝杠带动伸臂装置沿轴做伸缩运动，丝嘴伺服以及基于ARMc和LabVIEWt的缠绕机控制系

8、统。黑龙江省自然科学基金项目(E201