單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，液壓機(jī)控制模塊和人機(jī)交互模塊；數(shù)據(jù)采集模塊用于采集位移和壓力信息，通過導(dǎo)線將電信號(hào)傳給后續(xù)的數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)比所接收的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)值，判定通過后向液壓機(jī)控制模塊發(fā)送電信；人機(jī)交互模塊用于顯示數(shù)據(jù)采集模塊所得信息和更改數(shù)據(jù)處理模塊中的判定條件；液壓機(jī)控制模塊在接收到電信號(hào)后通過調(diào)節(jié)液壓站對(duì)單動(dòng)液壓機(jī)的輸油量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓速度及壓邊力的控制；本發(fā)明能夠設(shè)定沖壓速度和壓邊力關(guān)于滑塊位移的函數(shù)，使得沖壓速度和壓邊力為常數(shù)或按線性、非線性變化，且通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓速度和壓邊力的精確控制。
【專利說明】單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及單動(dòng)薄板液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]液壓機(jī)是進(jìn)行薄板塑性成形的必要設(shè)備，其通過液壓缸對(duì)上滑塊施加壓力，基于模具成形各種薄板件；常規(guī)單動(dòng)液壓機(jī)只能以勻速控制滑塊的運(yùn)動(dòng)速度，且壓邊力只能通過模具來保證，無法通過壓機(jī)實(shí)現(xiàn)壓邊力的控制；而在板料塑性成形中，沖壓速度和壓邊力是影響板料的成形性能的重要因素；沖壓速度的大小影響了板料內(nèi)部微觀組織的運(yùn)動(dòng)，板料內(nèi)部無論是晶粒偏轉(zhuǎn)還是位錯(cuò)移動(dòng)都需要時(shí)間，因此沖壓速度影響了板料的加工硬化，當(dāng)沖壓速度過大，加工硬化造成的強(qiáng)度上升尚未達(dá)到最大值便被迅速上升的應(yīng)力超過，從而造成了板料破裂，浪費(fèi)了板料的成形性能；當(dāng)沖壓速度過小，雖然能充分發(fā)揮加工硬化帶來的抗拉強(qiáng)度和延伸率增大帶來的成形性能變好的優(yōu)勢(shì)，但卻增大了成形零件所需的時(shí)間，降低了加工效率；壓邊力的大小影響了成形中板料的流動(dòng)，壓邊力過大，板料由于過大的摩擦力而難以流動(dòng)，使得凹模圓角處的拉應(yīng)力過大，從而易于發(fā)生破裂；壓邊力過小，會(huì)使得壓邊處容易產(chǎn)生起皺；因此，對(duì)于壓邊力和沖壓速度的合理控制能夠提高板料的成形性能，研發(fā)能夠進(jìn)行沖壓速度和壓邊力控制的液壓機(jī)以及對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)對(duì)于提高板料成形技術(shù)具有積極的意義。
[0003]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN03112933.1公開了一種《變壓邊力和變沖壓速度的單動(dòng)薄板液壓試驗(yàn)機(jī)》，該液壓試驗(yàn)機(jī)以上滑塊位移為自變量，根據(jù)預(yù)設(shè)工作曲線，由壓力傳感器和速度傳感器實(shí)時(shí)采樣壓力數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)供PLC控制器進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)在150KN?1250KN范圍內(nèi)連續(xù)改變壓邊力和在r20mm/s內(nèi)調(diào)節(jié)沖壓速度；采用該裝置可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜拉深件成形過程中的壓邊力變化和上滑塊沖壓速度變化；但該專利中對(duì)于壓邊圈不同處壓邊力的控制是通過調(diào)節(jié)頂桿的長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)較麻煩；此外沒有說明能否進(jìn)行預(yù)設(shè)工作曲線的調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)不同沖壓速度和壓邊力的控制。
[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1631662A公開了一種《多點(diǎn)變壓邊力液壓液壓機(jī)》，該液壓機(jī)下部安裝有若干個(gè)獨(dú)立控制的壓邊缸，通過拉深墊板，對(duì)壓邊圈不同部位施加不同隨時(shí)間變化的變壓邊力，從而能在沖壓成形過程中，按照工藝條件和設(shè)計(jì)者的要求隨行程和位置精確控制壓邊力，從而極大地提高板料成形性能，增加沖壓件尺寸穩(wěn)定性；該專利涉及的液壓機(jī)雖然能控制壓邊圈不同處的壓邊力隨時(shí)間的變化，卻無法控制沖壓速度。
[0005]因此，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠根據(jù)不同沖壓速度和壓邊力關(guān)于滑塊位移的函數(shù)對(duì)沖壓速度和壓邊力進(jìn)行精確控制的系統(tǒng)，能夠大大提高液壓機(jī)的柔性，從而可以在成形中通過調(diào)節(jié)液壓機(jī)來避免原先對(duì)模具的重復(fù)修改，以及面對(duì)某些特殊零件時(shí)，可以通過對(duì)壓邊力和沖壓速度的調(diào)節(jié)，研究其成形工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有單動(dòng)液壓機(jī)控制系統(tǒng)無法提供變沖壓速度和變壓邊力控制的問題，提出了一種單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，能夠按照不同工藝針對(duì)性設(shè)定沖壓速度和壓邊力關(guān)于液壓機(jī)上滑塊位移的函數(shù)，使得沖壓速度和壓邊力為常數(shù)或按線性、非線性變化，且通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓速度和壓邊力的精確控制。
[0007]本發(fā)明所述的單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，其組成包括數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，液壓機(jī)控制模塊和人機(jī)交互模塊；其中數(shù)據(jù)采集模塊中用于采集信息的為:安裝在液壓機(jī)上滑塊側(cè)面、用于測(cè)量上滑塊位移的位移傳感器；安裝在壓邊圈頂桿處用于測(cè)量頂桿與壓邊圈的接觸壓力以及安裝在液壓站與頂缸下腔相連油口處用于測(cè)量液壓油提供壓力的壓力傳感器；液壓機(jī)控制模塊分為常規(guī)控制模塊和PLC控制模塊，在沖壓過程中可選其一來控制壓機(jī)的運(yùn)行；其中常規(guī)控制模塊只能實(shí)現(xiàn)壓邊力恒定條件下液壓機(jī)滑塊的勻速運(yùn)動(dòng)；而PLC控制模塊可以受人機(jī)交互模塊編輯實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓機(jī)變壓邊力條件下的變速運(yùn)動(dòng)。
[0008]所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于采集上滑塊下行位移和壓邊圈所受壓力的信息，并通過導(dǎo)線傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊以及人機(jī)交互模塊；實(shí)現(xiàn)對(duì)于沖壓速度的控制可以通過換算轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)液壓機(jī)滑塊位移的控制，速度是單位時(shí)間的位移，因此，監(jiān)測(cè)模塊中采集的位移信息可以在數(shù)據(jù)處理模塊中轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣刃畔⑦M(jìn)行判定，對(duì)于速度的控制轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)于位移的控制后向控制模塊發(fā)送電信號(hào)，因此，位移傳感器在沖壓過程中對(duì)于位移數(shù)據(jù)的采集是進(jìn)行沖壓速度控制的必要條件；數(shù)據(jù)采集模塊中的壓力傳感器分別布置在壓邊圈頂桿上以及液壓站與頂缸下腔相連油口處，用于采集不同頂桿與壓邊圈間的接觸力以及頂桿所提供的壓力；本專利所涉及的液壓機(jī)可參見中國(guó)專利文獻(xiàn)CN03112933.1，其壓邊力由頂桿提供，并通過12根頂桿將力傳遞給壓邊圈不同位置，每根頂桿所提供的壓力大小取決于頂桿的調(diào)節(jié)長(zhǎng)度；可知所有頂桿與壓邊圈的接觸力之和等于頂缸所提供的壓力，兩處壓力傳感器采集的信息可用于檢驗(yàn)頂桿對(duì)于接觸壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性；此外，位于液壓站與頂缸下腔相連油口處的傳感器采集的壓力信息為提供的壓邊力數(shù)值大小，是進(jìn)行后續(xù)壓邊力判定與控制的必要條件。
[0009]所述的數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)接收的位移和壓邊力信息進(jìn)行處理，隨后進(jìn)行判定，根據(jù)判定結(jié)果向后續(xù)液壓機(jī)控制模塊發(fā)送電信號(hào)；根據(jù)位移傳感器采集的位移信息可以得到在該位移處的即時(shí)速度，對(duì)比預(yù)設(shè)速度-位移函數(shù)中該位移對(duì)應(yīng)的速度值，若相等，則不采取措施；若不相等，則根據(jù)對(duì)比結(jié)果采取相應(yīng)措施向后續(xù)液壓機(jī)控制模塊發(fā)送電信號(hào)；同理，根據(jù)位于液壓站與頂缸下腔相連油口處的壓力傳感器采集的壓力信息可以得到在該位移處的即時(shí)壓邊力，對(duì)比預(yù)設(shè)壓邊力-位移函數(shù)中該位移對(duì)應(yīng)的壓邊力數(shù)值，若相等，則不采取措施；若不相等，則根據(jù)對(duì)比結(jié)果采取相應(yīng)措施向后續(xù)液壓機(jī)控制模塊發(fā)送電信號(hào)。
[0010]所述的液壓機(jī)控制模塊由常規(guī)控制模塊和PLC控制模塊兩部分組成，其中常規(guī)控制模塊只能控制液壓機(jī)滑塊勻速運(yùn)動(dòng)和維持壓邊力恒定；PLC控制模塊，可以實(shí)現(xiàn)沖壓速度和壓邊力按預(yù)設(shè)沖壓速度和壓邊力關(guān)于上滑塊位移的函數(shù)進(jìn)行變化；在PLC控制模塊中，對(duì)于沖壓速度的控制是通過主缸上腔入口處的比例溢流閥來控制液壓油的流速來實(shí)現(xiàn)的，液壓油流速與滑塊運(yùn)動(dòng)速度成正比；根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊傳來的電信號(hào)增大或減小液壓油流速，從而實(shí)現(xiàn)沖壓速度增大或減小，沖壓速度可以在:T20mm/S范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，誤差(土5% ;對(duì)于壓邊力的控制是通過頂缸下腔入口處的比例壓力閥來控制液壓油的壓力來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊傳來的電信號(hào)可以調(diào)節(jié)比例壓力閥來增大或減小頂缸內(nèi)部的壓力，從而改變提供的壓邊力，壓邊力可以在OKN飛OOKN范圍內(nèi)可調(diào)，誤差(土 2%。
[0011]所述的人工交互模塊用于顯示數(shù)據(jù)采集模塊所得沖壓速度和壓邊力關(guān)于位移的曲線、更改沖壓速度-位移關(guān)系和壓邊力-位移關(guān)系的函數(shù)表達(dá)式(即改變數(shù)據(jù)處理模塊中的判定條件)；通過更改沖壓速度和壓邊力關(guān)于位移的函數(shù)表達(dá)式可以改變沖壓過程中沖壓速度和壓邊力隨位移的變化，可以針對(duì)不同零件進(jìn)行柔性化工藝設(shè)計(jì)；所設(shè)定的函數(shù)可以為常函數(shù)、一階函數(shù)和高階函數(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、液壓機(jī)控制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓速度和壓邊力的連續(xù)性精確閉環(huán)控制；實(shí)時(shí)顯示由數(shù)據(jù)采集模塊所得的沖壓速度和壓邊力關(guān)于位移的函數(shù)曲線，對(duì)比設(shè)定函數(shù)曲線，可以判定控制的精確性，若出現(xiàn)問題，可以給操作者提供調(diào)整所需的參考消息。
[0012]所述的液壓機(jī)控制模塊中位于液壓站與頂缸下腔相連的油口處的比例壓力閥分為低壓比例壓力閥和高壓比例壓力閥，分別用于不同的壓邊力范圍，在沖壓過程中時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)位移對(duì)應(yīng)的壓邊力大小自動(dòng)切換到合適的比例壓力閥；低壓比例壓力閥可使壓邊力在OKN?21KN范圍內(nèi)可調(diào)，高壓比例壓力閥可使壓邊力在大于21KN至600KN的范圍內(nèi)可調(diào)；不同的壓邊力范圍選取不同的比例壓力閥可以保證壓邊力的控制精度。
[0013]本發(fā)明提供了一種單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，結(jié)合配套壓機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同沖壓工藝控制沖壓速度和壓邊力的連續(xù)性變化；相比于普通壓機(jī)控制系統(tǒng)，其具有以下優(yōu)勢(shì):(1)可以通過控制壓機(jī)沖壓速度和壓邊力按預(yù)設(shè)曲線連續(xù)性變化。(2)可以通過人機(jī)交互模塊設(shè)定沖壓速度和壓邊力關(guān)于位移的函數(shù)，從而針對(duì)不同工藝控制沖壓速度和壓邊力在沖壓過程中的變化。(3)通過數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和PLC控制模塊實(shí)現(xiàn)沖壓過程中對(duì)沖壓速度和壓邊力的閉環(huán)控制，且保證了控制的精確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1:單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2 ;單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)運(yùn)行流程圖；
附圖中:
1-單動(dòng)液壓機(jī)，I1-液壓機(jī)控制模塊；1-液壓機(jī)上滑塊，2-主缸上腔，3-輸油管，4-壓邊圈，5-頂缸下腔，6-頂桿，7-壓力傳感器(頂桿處)，8-壓力傳感器(壓力閥處)，9-位移傳感器，10-比例溢流閥，11-低壓比例壓力閥，12-高壓比例壓力閥，13-液壓站，14-油箱，15-數(shù)據(jù)采集模塊，16-數(shù)據(jù)處理模塊，17- PLC控制模塊，18-常規(guī)控制模塊，19-人機(jī)交互模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過實(shí)例對(duì)照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及其實(shí)施方式。
[0016]如圖1所示，一種單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，通過單動(dòng)液壓機(jī)1、液壓站13和油箱14等機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力關(guān)于液壓機(jī)上滑塊I位移的精確控制；其中單動(dòng)液壓機(jī)I為系統(tǒng)載體，油箱14用于提供液壓油，液壓站13與油箱13相連可以在系統(tǒng)控制下調(diào)節(jié)輸出液壓油的流量。
[0017]所述的系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊15，數(shù)據(jù)處理模塊16，液壓機(jī)控制模塊II和人機(jī)交互模塊19，其中數(shù)據(jù)采集模塊15通過位移傳感器9與壓力傳感器7、8采集位移和壓力信息，并通過導(dǎo)線將電信號(hào)傳給后續(xù)的數(shù)據(jù)處理模塊16 ;數(shù)據(jù)處理模塊16在接收到電信號(hào)后進(jìn)行換算，得到該位移處的沖壓速度和壓邊力數(shù)值，并對(duì)比沖壓速度-位移曲線和壓邊力-位移曲線上該位移對(duì)應(yīng)的沖壓速度和壓邊力數(shù)值，根據(jù)對(duì)比結(jié)果決定是否向后續(xù)液壓機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送電信號(hào)；液壓機(jī)控制模塊II在接收到電信號(hào)后通過調(diào)節(jié)液壓站13對(duì)單動(dòng)液壓機(jī)I的輸油量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓速度及壓邊力的控制；人機(jī)交互模塊19與數(shù)據(jù)采集模塊15、數(shù)據(jù)處理模塊16相連接，用于顯示數(shù)據(jù)采集模塊所得信息和更改數(shù)據(jù)處理模塊中的判定條件。
[0018]所述的數(shù)據(jù)采集模塊16中用于采集信息的為位移傳感器9和壓力傳感器7、8 ;其中位移傳感器9安裝在液壓機(jī)上滑塊I側(cè)面液壓機(jī)機(jī)架上用于測(cè)量上滑塊I的位移，由于設(shè)定滑塊I位于上頂點(diǎn)時(shí)位移為0，因此滑塊I下行的距離就是其位移值；壓力傳感器7安裝在壓邊圈頂桿6處用于測(cè)量頂桿與壓邊圈4的接觸壓力，壓力傳感器8安裝在液壓站與頂缸下腔5相連油口處用于測(cè)量液壓油提供壓力；布置在頂桿頂端壓力傳感器7在接觸壓邊圈4提供壓邊力時(shí)，其采集的信息即為各頂桿6提供的壓邊力，還有壓力傳感器8布置在頂缸下腔5入口處用于采集液壓站13提供的總壓邊力。
[0019]所述的液壓機(jī)控制模塊II分為常規(guī)控制模塊18和PLC控制模塊17，其中PLC控制模塊17與數(shù)據(jù)采集模塊15，數(shù)據(jù)處理模塊16構(gòu)成對(duì)沖壓速度以及壓邊力的控制回路；在變壓邊力和變沖壓速度模式下，液壓機(jī)控制模塊中的PLC控制模塊17在接收到電信號(hào)后，通過調(diào)節(jié)主缸上腔2入口處的比例溢流閥10來控制液壓油的流速實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓速度的調(diào)節(jié)，流速大則沖壓速度大；通過調(diào)節(jié)頂缸下腔5入口處的比例壓力閥11、12來控制液壓油的壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)壓邊力的控制，液壓油的壓力大則壓邊力大。
[0020]所述的人機(jī)交互模塊19中，能根據(jù)不同工藝設(shè)定沖壓速度和壓邊力參數(shù)關(guān)于液壓機(jī)上滑塊位移的函數(shù)，并將其編輯為數(shù)據(jù)處理模塊中的判定條件，使得數(shù)據(jù)采集模塊15、數(shù)據(jù)處理模塊16和PLC控制模塊17構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)沖壓過程中液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力和上滑塊位移的關(guān)系按所設(shè)函數(shù)精確變化；所設(shè)定的函數(shù)可以為常函數(shù)，即沖壓速度和壓邊力在沖壓過程中保持不變；一階函數(shù)，即沖壓速度和壓邊力隨位移增大而均勻變化；高階函數(shù)，即沖壓速度和壓邊力隨位移增大進(jìn)行非均勻連續(xù)性變化；此外，人機(jī)交互模塊19會(huì)將采集的位移和壓邊力信息轉(zhuǎn)換為沖壓速度和壓邊力關(guān)于位移的實(shí)時(shí)曲線顯示，與預(yù)設(shè)曲線對(duì)比，便于操作者進(jìn)行設(shè)定調(diào)整以保證控制精度。
[0021]整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如圖2所示，具體如下:
單動(dòng)液壓機(jī)I啟動(dòng)，當(dāng)無需進(jìn)行變沖壓速度和變壓邊力時(shí)，直接采用常規(guī)控制模塊18對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行控制；當(dāng)需要進(jìn)行變沖壓速度和變壓邊力運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)換為PLC控制模塊17進(jìn)行控制；
根據(jù)特定零件的沖壓工藝設(shè)計(jì)沖壓速度和壓邊力關(guān)于位移的函數(shù)通過人機(jī)交互模塊19輸入，并通過編輯成為數(shù)據(jù)處理模塊16中用于閉環(huán)控制判定條件；
沖壓開始，液壓機(jī)上滑塊I從位移為O的位置開始下行，通過位移傳感器9采集位移信息，并通過數(shù)據(jù)處理模塊16和PLC控制模塊17進(jìn)行閉環(huán)控制，保證沖壓速度和位移的關(guān)系基本滿足預(yù)設(shè)函數(shù)，誤差< ±5% ;在上滑塊I開始下行時(shí)，頂桿6頂起，開始合模時(shí)，頂桿6與壓邊圈4接觸，通過壓力傳感器7、數(shù)據(jù)處理模塊16和PLC控制模塊17對(duì)壓邊力進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，保證壓邊力在合模過程中和上滑塊位移的關(guān)系基本按預(yù)設(shè)函數(shù)變化，誤差< ±2% ；
在進(jìn)行壓邊力調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)壓邊力0KN110KN范圍內(nèi)時(shí)，所工作的比例壓力閥為低壓比例壓力閥11 ;當(dāng)壓邊力在大于210KN至600KN范圍內(nèi)時(shí)，所工作的比例壓力閥會(huì)自動(dòng)切換到高壓比例壓力閥12，以保證比例壓力閥的調(diào)節(jié)精度；
沖壓完成后，液壓機(jī)上滑塊I迅速回升至零位移處，壓邊圈頂桿6下降回原位置。
【權(quán)利要求】
1.一種單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，通過包括單動(dòng)液壓機(jī)、液壓站和油箱在內(nèi)的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力關(guān)于液壓機(jī)上滑塊位移的精確控制；所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，液壓機(jī)控制模塊和人機(jī)交互模塊，其中數(shù)據(jù)采集模塊用于采集位移和壓力信息，并通過導(dǎo)線將電信號(hào)傳給后續(xù)的數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)比所接收的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)值，判定通過后向液壓機(jī)控制模塊發(fā)送電信號(hào)；人機(jī)交互模塊用于顯示數(shù)據(jù)采集模塊所得信息和更改數(shù)據(jù)處理模塊中的判定條件；液壓機(jī)控制模塊在接收到電信號(hào)后通過調(diào)節(jié)液壓站對(duì)單動(dòng)液壓機(jī)的輸油量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓速度及壓邊力的控制；特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集模塊中用于采集信息的為位移傳感器和壓力傳感器:位移傳感器安裝在液壓機(jī)上滑塊側(cè)面用于測(cè)量上滑塊位移，并設(shè)定上滑塊位于上頂點(diǎn)處位移為O，便于信息的采集與數(shù)據(jù)的處理；壓力傳感器安裝在壓邊圈頂桿尖端用于測(cè)量每根頂桿與壓邊圈的接觸壓力以及安裝在液壓站與頂缸下腔相連油口處用于測(cè)量液壓油提供的總壓邊力，兩者數(shù)據(jù)形成對(duì)比，便于操作人員調(diào)控壓邊力；所述的液壓機(jī)控制模塊分為常規(guī)控制模塊和PLC控制模塊，在沖壓過程中可選其一來控制壓機(jī)的運(yùn)行；其中常規(guī)控制模塊只能實(shí)現(xiàn)壓邊力恒定條件下液壓機(jī)滑塊的勻速運(yùn)動(dòng)；而PLC控制模塊可以受人機(jī)交互模塊編輯實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓機(jī)變壓邊力條件下的變速運(yùn)動(dòng)；采用不同的模塊對(duì)應(yīng)于不同的運(yùn)行狀態(tài)，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，也使得操作簡(jiǎn)便；所述的人機(jī)交互模塊中，能根據(jù)不同工藝設(shè)定速度和壓邊力參數(shù)關(guān)于液壓機(jī)上滑塊位移的函數(shù)，并通過數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和液壓機(jī)控制模塊中的PLC控制模塊，實(shí)現(xiàn)沖壓過程中液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力關(guān)于上滑塊下行位移的精確控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力關(guān)于上滑塊位移的函數(shù)可以為常函數(shù)、一階函數(shù)和高階函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)沖壓過程中沖壓速度和壓邊力在沖壓過程中的多種變化；其中沖壓速度的控制范圍為3?20mm/s，控制誤差彡±5% ;壓邊力的控制范圍為O?600KN，控制誤差彡 ±2% ο
3.如權(quán)利要求1所述的一種單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的液壓機(jī)控制模塊中PLC控制模塊控制液壓機(jī)變速運(yùn)動(dòng)是通過安裝在液壓站與主缸上腔相連油口處的比例溢流閥實(shí)現(xiàn)的，而控制變壓邊力是通過安裝在液壓站與頂缸下腔相連油口處的比例壓力閥實(shí)現(xiàn)的；閥門受電信號(hào)控制，閥口越大，則沖壓速度越快、壓邊力越大。
4.如權(quán)利要求3所述的一種單動(dòng)液壓機(jī)沖壓速度和壓邊力的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的安裝在液壓站與頂缸下腔相連的油口處的比例壓力閥分為低壓比例壓力閥和高壓比例壓力閥，在不同的壓邊力控制范圍內(nèi)會(huì)自動(dòng)切換到不同的比例壓力閥，以實(shí)現(xiàn)壓邊力的控制精度；當(dāng)壓邊力屬于0KN110KN范圍內(nèi)選用低壓比例壓力閥，當(dāng)壓邊力在大于210KN至600KN的范圍內(nèi)選用高壓比例壓力閥，保證了控制精度。
5.一種如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制方法，其特征在于包括如下步驟:(I)單動(dòng)液壓機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)無需進(jìn)行變沖壓速度和變壓邊力時(shí)，直接采用常規(guī)控制模塊對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行控制；當(dāng)需要進(jìn)行變沖壓速度和變壓邊力運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)換為PLC控制模塊進(jìn)行控制； (2)根據(jù)特定零件的沖壓工藝設(shè)計(jì)沖壓速度和壓邊力關(guān)于位移的函數(shù)通過人機(jī)交互模塊輸入，并通過編輯成為數(shù)據(jù)處理模塊中用于閉環(huán)控制判定條件； (3)沖壓開始，液壓機(jī)上滑塊從位移為O的位置開始下行，通過位移傳感器采集位移信息，并通過數(shù)據(jù)處理模塊和PLC控制模塊進(jìn)行閉環(huán)控制，保證沖壓速度和位移的關(guān)系基本滿足預(yù)設(shè)函數(shù)，誤差< ±5%;在液壓機(jī)上滑塊開始下行時(shí)，頂桿頂起，開始合模時(shí)，頂桿與壓邊圈接觸，通過壓力傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊和PLC控制模塊對(duì)壓邊力進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，保證壓邊力在合模過程中和上滑塊位移的關(guān)系基本按預(yù)設(shè)函數(shù)變化，誤差< ±2% ； (4)在進(jìn)行壓邊力調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)壓邊力0KN110KN范圍內(nèi)時(shí)，所工作的比例壓力閥為低壓比例壓力閥；當(dāng)壓邊力在大于21KN至600KN的范圍內(nèi)時(shí)，所工作的比例壓力閥會(huì)自動(dòng)切換至IJ高壓比例壓力閥，以保證比例壓力閥的調(diào)節(jié)精度； (5)沖壓完成后，液壓機(jī)上滑塊迅速回升至零位移處，壓邊圈頂桿下降回原位置。
【文檔編號(hào)】B30B15/20GK104191643SQ201410410579
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】陳煒, 陳瀧, 歐陽康, 曹志福, 湯鵬鵬, 蔣在敏 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)