一种快速锻造液压机锻造变形功补偿控制方法技术

一种快速锻造液压机锻造变形功补偿控制方法，属于金属自由锻造行业中快速锻造液压机电液伺服控制技术领域,其特征是:在滑块减速下行的过程中，当滑块下行到设定值时，系统开始自动以位置量的形式进行锻造变形功补偿计算。该发明专利技术方法简单易懂，易于实现，改善了系统的控制性能，有效的克服了现有控制方法的不足，实现了滑块压下量的精确控制和锻造过程中锻造变形功的回收利用，提高了快速锻造液压机的锻造能力、控制精度和响应速度，为快速锻造液压机的控制方法提供了一种新思路，对现实的生产具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属自由锻造行业中快速锻造液压机电液伺服控制
，具体涉及一种快速锻造液压机锻造变形功补偿控制方法。
技术介绍
快速锻造液压机是60年代在自由锻造设备的基础上发展起来的一种锻压设备,是自由锻造设备发展的主要方向之一。快速锻造液压机由于锻造速度快、控制精度高、自动化程度高，被认为是锻造设备的重点发展方向之一，是目前替代大型自由锻锤及中小型普通水压机的主要设备。随着科技的不断进步和锻造行业的迅猛发展，人们对锻件的尺寸精度、压下量的控制精度、能量回收率和速度控制提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速锻造液压机的新型控制方法——锻造变形功补偿控制方法。该专利技术方法有效的克服了现有控制方法的不足，实现了滑块压下量的精确控制和锻造过程中变形功的回收利用，提高了快速锻造液压机的锻造能力、控制精度和响应速度。本专利技术为解决传统快速锻造液压机的缺点所提出的技术方案是：在快速锻造过程中，通过工控机和PLC的结合，运用SCL、C++和梯形图等语言编写程序，使PLC可编程控制器完成手动控制和采样，在工控机中建立数据库完成经验数据的计算并将此数据返还给PLC以完成最终的自动控制从而完成锻造过程。1)系统首先判断滑块是否快速下行运动到指定位置；2)当滑块达到指定位置后系统自动切换为滑块减速下行；3)在滑块减速下行的过程中，当滑块下行到设定值S≤S0(位置设定目标值)时，系统开始自动进行锻造变形功补偿计算(以位置量的形式进行补偿)，从而实现了压下量的精确控制和锻造变形功的回收利用。锻造变形功的补偿系数为kω，具体计算方法下面已给出；4)当滑块达到指定位置完成锻造过程后系统自动进行滑块泄压；5)系统泄压完成后滑块自动快速回程；6)当滑块快速回程到指定位置后系统自动切换为减速回程；7)减速回程到指定位置；8)系统停止或者返回第1)步骤进行第二次锻造。在该专利技术中，给出了快速锻造机锻造变形功的补偿系数计算方法，具体计算过程如下：快速锻造液压机锻造过程中锻造变形功的计算公式为：其中，ω件＝εFkV件，平均变形程度为S均为锻件的平均高度ω件为锻造变形功；A件为锻件截面积；ε为最后一次锻造时的平均变形程度；Fk为最后一次锻造温度下金属的变形抗力；V件为锻件体积； 在滑块下降过程中根据能量守恒定律可以得到第t-1时刻和第t时的能量守恒方程：Apn-1Sn-1＝mtan-1Sn-1+Bpvn-1Sn-1+ωn-1ApnSn＝mtanSn+BpvnSn+ωn上面两式作差同时进行变形，得到：A(pnSn-pn-1Sn-1)＝mt(anSn-an-1Sn-1)+Bp(vnSn-vn-1Sn-1)+(ωn-ωn-1)其中，ωn为第n次锻造成型的锻造变形功；ωn-1为第n-1次锻造成型的锻造变形功；mt为活塞及负载折算到活塞上的总质量；Bp为活塞及负载的粘性阻尼系数；实际锻造过程是一个高频锻造过程(60次/min-120次/min)，系统在相邻两次内加速度a变化很小，速度v的变化也很小，mt(anSn-an-1Sn-1)和Bp(vnSn-vn-1Sn-1)几乎为零，所以为简化控制过程将这两项忽略不计，从而将上式化简得到：A(pnSn-pn-1Sn-1)＝ωn-ωn-1＝FkSnA件-FkSn-1A件＝FkA件(Sn-Sn-1) 则锻造变形功补偿系数kω为该式中kω为锻造变形功补偿系数；pn为第n次锻造成型主液压缸工作腔的压力值；pn-1为第n-1次锻造成型主液压缸工作腔的压力值；Sn为第n次锻造成型主液压缸活塞杆的位移；Sn-1为第n-1次锻造成型主液压缸活塞杆的位移；A为主液压缸柱塞面积；Fk为金属的变形抗力；A件为锻件截面积；为变形速度系数，与锻件尺寸有关；z为应力不均匀系数，一般取1.2q为摩擦力、锻件形状、应力状态影响系数，一般取2.4σ为变形抗力。设锻造变形功补偿量为位置量S补偿，则其中，S0为设定位置目标值。本专利技术的优点：(1)本专利技术通过锻造变形功补偿系数的引入，保证了压下量的精确控制和变形功的回收利用，实现了快速锻造机最大程度的高效、节能，同时实现了多物理量的多重控制，提高了电液伺服系统的自动化程度。(2)本专利技术的控制方法简单易懂，易于实现，改善了系统的控制性能。(3)本专利技术的实现为快速锻造液压机的控制方法提供了一种新思路，对现实的生产具有指导意义。附图说明图1为本专利技术快速锻造液压机变形功补偿控制方法流程图。具体实施方式在快速锻造过程中，通过工控机和PLC的结合，运用SCL、C++和梯形图等语言编写程序，使PLC可编程控制器完成手动控制和采样，在工控机中建立数据库完成经验数据的计算并将此数据返还给PLC以完成最终的自动控制从而完成锻造过程。1)系统首先判断滑块是否快速下行运动到指定位置；2)当滑块达到指定位置后系统自动切换为滑块减速下行；3)在滑块减速下行的过程中，当滑块下行到设定值S≤S0(位移设定值)时，系统开始自动进行锻造变形功补偿计算，从而实现了压下量的精确控制和变形功的回收利用。锻造变 形功的补偿系数为kω，具体计算方法下面已给出；4)当滑块达到指定位置完成锻造过程后系统自动进行滑块泄压；5)系统泄压完成后滑块自动快速回程；6)当滑块快速回程到指定位置后系统自动切换为减速回程；7)减速回程到指定位置；8)系统停止或者返回第1)步骤进行第二次锻造。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速锻造液压机锻造变形功补偿控制方法，其特征是在滑块减速下行的过程中，当滑块下行到设定值S≤S0(位置设定目标值)时，系统开始自动进行锻造变形功补偿计算(以位置量的形式进行补偿)，从而实现了压下量的精确控制和锻造变形功的回收利用。

【技术特征摘要】
1.一种快速锻造液压机锻造变形功补偿控制方法，其特征是在滑块减速下行的过程中，当滑块下行到设定值S≤S0(位置设定目标值)时，系统开始自动进行锻造变形功补偿计算(以位置量的形式进行补偿)，从而实现了压下量的精确控制和锻造变形功的回收利用。2.权利1所述，锻造变形功的补偿系数为kω，具体计算方法下面已给出；快速锻造液压机锻造过程中锻造变形功的计算公式为：其中，ω件＝εFkV件，平均变形程度为S均为锻件的平均高度ω件为锻造变形功；A件为锻件截面积；ε为最后一次锻造时的平均变形程度；Fk为最后一次锻造温度下金属的变形抗力；V件为锻件体积；在滑块下降过程中根据能量守恒定律可以得到第t-1时刻和第t时的能量守恒方程：Apn-1Sn-1＝mtan-1Sn-1+Bpvn-1Sn-1+ωn-1ApnSn＝mtanSn+BpvnSn+ωn上面两式作差同时进行变形，得到：A(pnSn-pn-1Sn-1)＝mt(anSn-an-1Sn-1)+Bp(vnSn-vn-1Sn-1)+(ωn-ωn-1)其中，ωn为第n次锻造成型的锻造变形功；ωn-1为第n-1次锻造成型的锻造变...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩贺永，和东平，王晶，马立峰，魏聪梅，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14