摘 要

本文借助Solidworks，cad等画图软件，在查阅相关资料文献，对于拉挤缠绕工艺流程有了充分了解之后，利用3D建模的方法，对缠绕工艺中的拉挤设备进行设计，控制方面会用到PMAC多轴运动控制卡，为了简化操作，方便操作人员的实际运行，还会利用VB6.0设计一个简单的人机交互界面。

论文主要研究了在给定被加工材料的前提下，进行牵引装置的自我设计过程中的步骤和过程。

研究结果表明：对于整个拉挤缠绕设备来说，牵引装置是比较关键的一环，它不仅连接前面的成型工艺，而且也影响了之后的成品的剪裁。其中比较关键的因素有牵引力大小、夹紧力大小、牵引的速度

关键词：拉挤缠绕成型技术；牵引设备；电机；气缸；PMAC控制

Abstract

In this paper, with the help of Solidworks, cad and other drawing software, after consulting relevant literature and having a full understanding of the pultrusion winding process, the pultrusion equipment in the winding process was designed and controlled by using 3D modeling method.

This paper mainly studies the steps and processes in the self-design process of traction device under the premise of given processed material.

The results show that the traction device is a key link for the whole pultrusion winding equipment, which not only connects the former molding process, but also affects the cutting of the finished products. The key factors are traction force, clamping force and traction speed

Key Words：Pultrusion and winding forming technology; Traction equipment; The motor; Cylinder; With PMAC control

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题来源 1 1

1.2 研究背景及意义 1

1.2.1 研究背景 1

1.2.2 研究目的及意义 2

1.3 国内外研究现状 3

1.3.1 国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 3

1.3.3 开放式数控系统简介 4

第2章 往复牵引设备的机构设计 4

2.1 往复牵引设备的总体方案 4

2.2 齿轮齿条选型 5

2.2.1 齿轮的选型 5

2.2.2 齿条的选型 9

2.3减速机的选型 9

2.4电机的选型 9

2.5 齿轮齿面强度验算 10

2.6 直线导轨的选型 15

2.7 夹具的设计 16

2.7.1 六杆增力机构 16

2.7.2 气缸的选型 18

2.8 本章小结 18

第3章 往复牵引设备的三维模型设计 19

3.1 齿轮的建模 19

3.2 齿条的建模 20

3.3 底座的建模 20

3.4 直线导轨滑轨和滑块的建模 21

3.5 载物板的建模 22

3.6 夹具的建模 22

3.7 六连杆的建模 23

3.8 电机、气缸、减速机的建模 23

3.9 往复牵引设备组合建模 25

第4章 往复牵引设备的控制系统设计 26

4.1控制系统方案 26

4.2控制系统的硬件电路设计 29

4.2.1 控制系统电路设计 29

4.2.2 伺服系统参数设置 31

4.2.3 PMAC参数设置 33

4.3 往复牵引设备的程序设计 36

4.4 本章小结 38

第5章 结论与展望 39

参考文献 40

致谢 41

第1章 绪论

1.1 课题来源

课题《连续往复牵引设备的设计和控制》来源于武汉理工大学机电工程学院毕业设计课题。

1.2 研究背景及意义

1.2.1 研究背景

玻璃钢拉挤工业的起始时间不算太晚。早在1951年的时候，拉挤技术便已经问世，但是全球的普遍程度并不高，在当时工业比较发达的美国也仅仅只有几家工厂可以采用间歇牵引式简陋的拉挤组设备进行简单的实心棒生产^[1]。在牵引设备的作用下，将浸渍树脂的连续纤维或其织物通过模具加热使树脂固化生产符合材料型材的工艺方法就是拉挤成型技术，这种工艺生产方式具有纤维含量可以自由控制、原材料的利用率很高、生产的效率很高、制品的质量稳定，外观平滑等优点。在拉挤工艺中引入缠绕技术是当时工业生产材料加工领域中的最新尝试，组成拉挤-缠绕技术是拉挤技术的新发展方向^[2]。拉挤的技术和缠绕的技术相比，拉挤工艺的基本原理就决定了这种工艺生产方式很适合进行连续的铺放单向的无捻粗纱增强材料，通过这种方法制成的制成品，它的纵向力学性能就会非常的突出，但是横向的性能相对而言就会较差、强度偏低，上述的工艺特点也恰好就限制了拉挤制品的应用和工艺的传播。拉挤制品自身的横向强度问题一直是决定和制约拉挤工业发展的最急需解决的问题之；反观缠绕的工艺流程，可以根据复合材料的结构载荷要求，沿最好的方向布置增强材料，制成高结构效率制品是它最突出的优点^[3]。将两者工艺进行有效的结合，刚好能最大化将各自的优点集合起来，形成新的成熟的工艺技术。

传统的拉挤工艺主要应用于制造组合截面的型材；而拉挤-缠绕组合工艺主要是使用与制造圆管形结构制品，非输送流体管材。^[4]因为是将两种技术的融合，可以说这代表了复合材料技术中多工艺技术和流程融合的开始，因为拉挤工艺和缠绕工艺各自有各自的优缺点，同时还存在着互补性，所以拉挤-缠绕技术生产出的产品是具有高度互补性工艺结合的高性能产品，这些产品特别适合用于制造内压容器、固体火箭发动机壳体、管材贮藏等复合材料结构，同时这项技术在国防军工和国民经济建设工程中也同样获得了广泛应用，形成了规模相当大的产业^[5]。

在最近的十几年里面，拉挤缠绕工业的市场也一直保持着高速发展的劲头，世界上各个工业发达的国家都基本上全面进入第二个高速增长期。市场的需求和拉挤缠绕技术的进步推动了这次兴旺发达局面的出现。同时复合材料工业的发展由于世界性的资源短缺、能源枯竭和环境问题日渐突出等问题，所以也有了更多更好的机遇。

1.2.2 研究目的及意义