等溫鍛造液壓機的脫模控制系統及控制方法與流程
2023-10-18 07:14:44
本發明涉及等溫鍛造液壓機技術領域，特別是涉及一種等溫鍛造液壓機的脫模控制系統及控制方法。
背景技術：
等溫鍛造液壓機是生產航空航天業所必需的鈦合金、高溫合金等難變形材料鍛件的基礎設備，因此等溫鍛造液壓機有著廣闊的市場前景，對等溫鍛造液壓機的輔助動作要求也越來越高，傳統的鍛造液壓機脫模動作大多採用不可設定的開環控制方法，隨著數位化和柔性化控制技術的廣泛應用，等溫鍛造液壓機的脫模動作越來越多的引入自動化控制的方法，為更好的滿足市場需求，設計一套穩定可靠的工件脫模控制方法顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：提供一種等溫鍛造液壓機的脫模控制系統及控制方法。本發明根據可編程控制器通過位移傳感器數據計算滑塊實時速度後，運算輸出比例插裝件排油量和比例伺服閥供油量從而達到等溫鍛造液壓機中要求的壓制後慢速回程速度控制要求。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：
一種等溫鍛造液壓機的脫模控制系統，至少包括：
滑塊位移傳感器，用於採集滑塊位置數據；
下卸料缸位移傳感器，用於採集下卸料缸位置數據；
上卸料缸位移傳感器，用於採集上卸料缸位置數據；
滑塊比例插裝件，用於主油缸上腔排油；
滑塊比例伺服閥，用於調控主油缸下腔進油量使滑塊運動；
下卸料缸比例伺服閥，用於調控下卸料缸的油液使下卸料缸運動；
上卸料缸比例伺服閥，用於調控上卸料缸的油液使上卸料缸運動；
比例泵，為脫模中的動作提供動力；
定量泵，為下卸料缸提供動力；
可編程控制器，用於讀取滑塊位置數據並計算滑塊實時速度、讀取下卸料缸位置數據並計算實時速度、讀取上卸料缸位置數據並計算實時速度、控制輸出滑塊比例插裝件的排油流量大小和控制滑塊比例伺服閥、下卸料缸比例伺服閥和上卸料缸比例伺服閥的供油流量大小；
其中：可編程控制器的輸入埠和位移傳感器電連接，可編程控制器的輸出埠與比例插裝件端子電連接；可編程控制器的輸出埠與比例伺服閥端子電連接。
一種等溫鍛造液壓機的脫模控制系統的控制方法，至少包括如下步驟：
步驟一、等溫鍛造液壓機壓制動作完成後進入脫模回程動作階段，可編程控制器根據設定的回程速度值，根據運算輸出比例插裝件的排油流量值，根據運算輸出滑塊比例伺服閥的供油流量值，同時讀取滑塊位置數據並計算滑塊實時速度，通過pid閉環控制算法實時輸出比例伺服閥的供油量此段速度回程一段距離後滑塊快速回程後停止；
步驟二、根據設置下卸料缸快速脫模速度v01，可編程控制器通過速度關係自動開啟定量泵並匹配比例泵和比例伺服閥開口，通過pid運算控制輸出比例泵流量以追蹤該速度；
步驟三、根據設置的下卸料缸慢速脫模速度v02，可編程控制器輸出比例泵一個恆定流量，提供給下卸料缸比例伺服閥，可編程控制器根據讀取的下卸料位置數據計算出實時速度v並通過pid運算控制輸出下卸料缸比例伺服閥流量以追蹤該速度；
步驟四、根據設置上卸料缸快速速脫模速度v03，可編程控制器通過速度關係自動匹配比例泵初始開口，通過pid運算控制輸出比例泵流量以追蹤該速度；
步驟五、根據設置上卸料缸慢速速脫模速度v04，可編程控制器輸出比例泵一個恆定流量，提供給上卸料缸比例伺服閥，可編程控制器根據讀取的上卸料位置數據計算出實時速度v並通過pid運算控制輸出下卸料缸比例伺服閥流量以追蹤該速度。
進一步：所述滑塊脫模回程過程中，比例插裝件排油量根據設定回程速度給定，比例插裝件供油量實時閉環控制。
進一步：所述的滑塊脫模回程速度調節範圍為0.5～5mm/s，供油用滑塊比例伺服閥為兩個，設置速度為0.5～4mm/s時其中一個開啟工作，設置速度為4～5mm/s速度時兩個閥同時工作。
進一步：所述下卸料缸設置速度在0.2～5mm/s區間內，根據公式a＝v×s/q；其中：a為比例泵開口，v為設置速度，q為比例泵額定輸出流量，s為油缸面積；計算出啟動單個比例泵，得出液壓墊速度v-比例泵開口a關係f1進行閉環控制，同時根據可編程控制器輸出下卸料缸比例伺服閥開k；下卸料缸設置速度在5～15mm/s區間內，可編程控制器自動啟動一個定量泵和一個比例泵，再將根據下卸料缸速度v-比例泵開口a關係f2進行閉環控制，同時根據可編程控制器輸出下卸料缸比例伺服閥開口k；下卸料缸設置速度在15～25mm/s區間內，程序自動啟動兩個定量泵和一個比例泵根據下卸料缸速度v-比例泵開口a關係f3行閉環控制，同時根據可編程控制器輸出下卸料缸比例伺服閥開口k。
進一步：所述上卸料缸設置脫模速度v在0.2～2mm/s區間內，可編程控制器輸出比例泵一個恆定流量，此比例泵的流量提供給比例伺服閥，可編程控制器讀取閥前壓力p1和閥後壓力p2的數據，根據公式其中，k為開口大小，a為閥特性係數，p2-p1為閥前與閥後壓力差，v為設置速度，s為上卸料缸的面積；計算出比例伺服閥提供理論比例伺服閥理論開口k1，使用pid控制算法得出比例閥的微調開口量k2，最終輸出給比例伺服閥開口大小k＝k1+k2。
本發明具有的優點和積極效果是：
一、等溫鍛造液壓機的工件脫模中所用到的滑塊、下卸料缸和上卸料缸均採用柔性控制的方法，防止了工件脫模動作對磨具和工件的損壞；二、等溫鍛造液壓機的工件脫模中所用到的滑塊採用先慢速後快速動作，下卸料缸和上卸料缸均採用先快速後慢速的動作，提高了脫模動作的效率；三、脫模動作的被控對象均採用比例泵或比例伺服閥等執行元件閉環控制，提高了控制系統的穩定性和準確性。
附圖說明
圖1是本發明優選實施例的電路框圖；
具體實施方式
為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下：
請參閱圖1，一種等溫鍛造液壓機的脫模控制系統，所述等溫鍛造液壓機上設置有用於速度控制的可編程控制器；脫模控制系統包括：
滑塊位移傳感器，用於採集滑塊位置數據；
下卸料缸位移傳感器，用於採集下卸料缸位置數據；
上卸料缸位移傳感器，用於採集上卸料缸位置數據；
滑塊比例插裝件，用於主油缸上腔排油；
滑塊比例伺服閥，用於調控主油缸下腔進油量使滑塊運動；
下卸料缸比例伺服閥，用於調控下卸料缸的油液使下卸料缸運動；
上卸料缸比例伺服閥，用於調控上卸料缸的油液使上卸料缸運動；
比例泵，為脫模中的動作提供動力；
定量泵，為下卸料缸提供動力；
可編程控制器，用於讀取滑塊位置數據並計算滑塊實時速度、讀取下卸料缸位置數據並計算實時速度、讀取上卸料缸位置數據並計算實時速度、控制輸出滑塊比例插裝件的排油流量大小和控制滑塊比例伺服閥、下卸料缸比例伺服閥和上卸料缸比例伺服閥的供油流量大小。
所述的控制方法為：
步驟一、等溫鍛造液壓機壓制動作完成後進入脫模回程動作階段，可編程控制器根據設定的回程速度值，根據運算輸出比例插裝件的排油流量值，根據運算輸出滑塊比例伺服閥的供油流量值，同時讀取滑塊位置數據並計算滑塊實時速度，通過pid閉環控制算法實時輸出比例伺服閥的供油量此段速度回程一段距離後滑塊快速回程後停止；
步驟二、根據設置下卸料缸快速速脫模速度v01，可編程控制器通過速度關係自動開啟定量泵並匹配比例泵和比例伺服閥開口，通過pid運算控制輸出比例泵流量以追蹤該速度；
步驟三、根據設置的下卸料缸慢速脫模速度v02，可編程控制器輸出比例泵一個恆定流量，提供給下卸料缸比例伺服閥，可編程控制器根據讀取的下卸料位置數據計算出實時速度v並通過pid運算控制輸出下卸料缸比例伺服閥流量以追蹤該速度；
步驟四、根據設置上卸料缸快速速脫模速度v03，可編程控制器通過速度關係自動匹配比例泵初始開口，通過pid運算控制輸出比例泵流量以追蹤該速度；
步驟五、根據設置上卸料缸慢速速脫模速度v04，可編程控制器輸出比例泵一個恆定流量，提供給上卸料缸比例伺服閥，可編程控制器根據讀取的上卸料位置數據計算出實時速度v並通過pid運算控制輸出下卸料缸比例伺服閥流量以追蹤該速度。
其中：可編程控制器的輸入埠和位移傳感器電連接，可編程控制器的輸出埠與比例插裝件端子電連接；可編程控制器的輸出埠與比例伺服閥端子電連接。
作為優選方案，所述脫模過程中，所述滑塊脫模回程過程中，比例插裝件排油量根據設定回程速度給定，比例插裝件供油量實時閉環控制。所述的滑塊脫模回程速度調節範圍為0.5～5mm/s，供油用滑塊比例伺服閥為兩個，設置速度為0.5～4mm/s時其中一個開啟工作，設置速度為4～5mm/s速度時兩個閥同時工作。所述的上卸料缸設置脫模速度v在0.2～2mm/s區間內，可編程控制器輸出比例泵一個恆定流量，此比例泵的流量提供給比例伺服閥，可編程控制器讀取閥前壓力p1和閥後壓力p2的數據，根據公式k＝v×(其中，k為開口大小，a為閥特性係數，p2-p1為閥前與閥後壓力差，v為設置速度，s為上卸料缸的面積)計算出比例伺服閥提供理論比例伺服閥理論開口k1，使用pid控制算法得出比例閥的微調開口量k2，最終輸出給比例伺服閥開口大小k＝k1+k2。
以上對本發明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。