一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法及评估系统技术方案

一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法及评估系统，建立压铸机的能耗数字模型；根据能耗数字模型建立压铸机液压系统的仿真模型；对仿真模型进行模拟分析压铸机的压铸过程，并选用压铸机进行实验验证；获取所述压铸机各部件的功率与能耗情况，以对压铸机液压系统的能耗等级进行评估。通过设置上述基于数值仿真的压铸机性能评估方法及评估系统，通过数值仿真的方式，在压铸机成品制造出来之前对压铸机能耗进行预判，简单有效、周期短且成本低，对压铸机的结构、参数优化具备一定指导意义，解决了传统的压铸机能耗评定方法存在的周期长、成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法及评估系统
本申请涉及压铸机节能
，尤其涉及一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法及评估系统。
技术介绍
压铸是一种先进的金属铸造工艺，可以快速形成表面平整、组织致密、精度高、性能优良的铸件。近年来压铸行业持续快速发展，中国已经是压铸产品生产世界第一大国，但是相比于发达国家，中国的压铸设备普遍存在能耗高、能源利用率低的问题。据压铸协会统计，中国目前各类压铸机保有量在10万台左右，其一年可耗电1300～4000亿度，是三峡水电站年发电量1000亿度的1～4倍多。虽然压铸机行业能耗巨大，但是能量利用率却比较低下。在当前制造业疲软、利润率低的大背景下，压铸件生产成本中能源成本却占较高比例，因此，研究压铸机能耗特性与节能技术以降低成本、提高效率，已经成为了压铸行业的必然趋势。压铸生产过程中伴随着多次能量形式转换，电能—机械能—液压能—机械能，每个环节都存在一定的能量损耗。一般来说，液压系统是压铸生产过程能量损失最大的环节，尤其是压铸机这种高压大流量液压系统。因此，研究压铸机液压系统的能耗特性，建立完善、精确的压铸加工过程能耗模型与仿真分析，对压铸行业节能增效具有重要意义。目前，压铸机的行业标准《JB/T12554-2016压铸机能耗测定方法》与《JB/T13248-2018压铸机能效等级及评定方法》分别规范了压铸机的能耗测定方法与能效等级及评定方法，填补了国内相关标准的空白。然而，该标准提供与规定的是压铸机能耗的实验测试方法，实验法必须在压铸机生产出来之后，才可以通过实验的方法测算压铸机的功耗与能效，该方法虽然准确、直观，但是存在着周期长、成本高的问题。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法及评估系统，旨在解决传统的压铸机能耗评定方法存在的周期长、成本高的问题。本申请实施例的第一方面提供了一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法，包括：S101.建立压铸机的能耗数字模型；S102.根据所述能耗数字模型建立压铸机液压系统的仿真模型；S103.对所述仿真模型进行模拟分析所述压铸机的压铸过程，并选用所述压铸机进行实验验证；S104.获取所述压铸机各部件的功率与能耗情况，以对所述压铸机液压系统的能耗等级进行评估。在其中一实施例中，所述能耗数字模型中的能耗参数包括：电机损耗、液压泵损耗、液压缸损耗、液压管路损耗、液压阀损耗、执行机构损耗以及执行机构有用功中的任意一项或多项。在其中一实施例中，所述能耗数字模型的建立具体采用以下公式：其中，Ein为压铸机输入总有功能量；on为工作的固定功率元件的数量；为第jo个固定功率元件产生的能量损耗；mn为工作的电机的数量；为第jm个电机产生的能量损耗；pn为液压泵的数量；为第jp个液压泵产生的能量损耗；Ln为液压油流经管路的段数；为第jL段管路产生的能量损耗；vn为液压阀的数量；为第jv个液压阀产生的能量损耗；cn为工作的液压缸的数量；为第jc个液压缸产生的能量损耗；Tn为执行机构的数量；为第jT个执行机构产生的能量损耗；为第jT个执行机构产生的有用功。在其中一实施例中，根据所述能耗数字模型建立压铸机液压系统的仿真模型具体包括：采用多学科领域的复杂系统建模与仿真平台、C语言联合仿真的方法对压铸机液压系统的能耗特性进行仿真分析，以建立压铸机液压系统的仿真模型。在其中一实施例中，对所述仿真模型进行模拟分析所述压铸机的压铸过程，并选用所述压铸机进行实验验证具体包括：S1031.设置所述仿真模型按照压铸机的动作流程依序执行各动作；S1032.采用比例-积分-微分控制算法对所述压铸机的压射和增压动作进行调节；S1033.获取压铸机的实测能耗数据，与所述仿真模型进行比较，以验证所述仿真模型。在其中一实施例中，所述压铸机的动作流程包括：合模、慢压射、快压射、增压、回锤、开模、顶出、顶退以及储能。在其中一实施例中，获取压铸机的实测能耗数据，与所述仿真模型进行比较，以验证所述仿真模型具体包括：S1331.对所述压铸机中各运行参数进行设置后，启动所述压铸机空载运行；S1332.记录所述压铸机运行过程中的有功功率，获取实测功率曲线；S1333.在所述仿真模型中设置与所述压铸机相同的运行参数，进行模拟仿真；S1334.计算所述仿真模型中压铸机的有功功率，获取仿真功率曲线；S1335.对所述实测功率曲线和所述仿真功率曲线进行对比，以验证所述仿真模型。本申请实施例的第二方面提供了一种基于数值仿真的压铸机性能评估系统，包括：能耗数字模型建立模块，用于建立压铸机的能耗数字模型；仿真模型建立模块，用于根据所述能耗数字模型建立压铸机液压系统的仿真模型；验证模块，用于对所述仿真模型进行模拟分析所述压铸机的压铸过程，并选用所述压铸机进行实验验证；评估模块，获取所述压铸机各部件的功率与能耗情况，以对所述压铸机液压系统的能耗等级进行评估。本专利技术实施例中上述的一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法及评估系统，通过数值仿真的方式，在压铸机成品制造出来之前对压铸机能耗进行预判，简单有效、周期短且成本低，对压铸机的结构、参数优化具备一定指导意义；其与现有技术相比存在如下有益效果：(1)本方案建立的压铸机能耗模型考虑了压铸机运行过程多个流程、多个机构，包括电动机损耗、液压泵损耗、液压缸损耗、液压管路损耗、液压阀损耗、执行机构损耗与执行机构有用功等，对压铸机能耗的计算更加准确。(2)本方案采用多学科领域的复杂系统建模与仿真平台(AMESim)与C语言联合仿真的方式对压铸机系统进行仿真，在AMESim软件上建立液压仿真模型，并且采用C语言编写压铸机系统控制程序，建立准确高效的压铸机系统能耗仿真模型，充分发挥AMESim在机电液模型建立与C语言控制算法实现方面的优势；并采用PID控制算法严格控制压铸过程中的压射和增压动作，确保压铸加工控制流程的精准度。(3)本方案通过实际选取压铸机进行能耗测试实验，获得压铸机的实测能耗数据，并与仿真数据相比较，以调试仿真模型，使得压铸机能耗仿真模型更加精准。附图说明图1为本申请一实施例提供的一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法中压铸机的能量流动示意图；图2为本申请一实施例提供的一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法的压铸机液压系统的原理示意图；图3为本申请一实施例提供的一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法的具体流程步骤示意图；图4为本申请一实施例提供的一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法中仿真模型建立的流程示意图；图5为本申请一实施例提供的一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法中压铸机的动作流程周期图；图6为本申请一实施例提供的一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法中压铸机的压射速度和压射压力的曲线图；图7为本申请一实施例提供的一种基于数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法，其特征在于，包括：/n建立压铸机的能耗数字模型；/n根据所述能耗数字模型建立压铸机液压系统的仿真模型；/n对所述仿真模型进行模拟分析所述压铸机的压铸过程，并选用所述压铸机进行实验验证；/n获取所述压铸机各部件的功率与能耗情况，以对所述压铸机液压系统的能耗等级进行评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于数值仿真的压铸机性能评估方法，其特征在于，包括：
建立压铸机的能耗数字模型；
根据所述能耗数字模型建立压铸机液压系统的仿真模型；
对所述仿真模型进行模拟分析所述压铸机的压铸过程，并选用所述压铸机进行实验验证；
获取所述压铸机各部件的功率与能耗情况，以对所述压铸机液压系统的能耗等级进行评估。


2.根据权利要求1所述的基于数值仿真的压铸机性能评估方法，其特征在于，所述能耗数字模型中的能耗参数包括：
电机损耗、液压泵损耗、液压缸损耗、液压管路损耗、液压阀损耗、执行机构损耗以及执行机构有用功中的任意一项或多项。


3.根据权利要求2所述的基于数值仿真的压铸机性能评估方法，其特征在于，所述能耗模型的建立具体采用以下公式：



其中，Ein为压铸机输入总有功能量；on为工作的固定功率元件的数量；为第jo个固定功率元件产生的能量损耗；mn为工作的电机的数量；为第jm个电机产生的能量损耗；pn为液压泵的数量；为第jp个液压泵产生的能量损耗；Ln为液压油流经管路的段数；为第jL段管路产生的能量损耗；vn为液压阀的数量；为第jv个液压阀产生的能量损耗；cn为工作的液压缸的数量；为第jc个液压缸产生的能量损耗；Tn为执行机构的数量；为第jT个执行机构产生的能量损耗；为第jT个执行机构产生的有用功。


4.根据权利要求3所述的基于数值仿真的压铸机性能评估方法，其特征在于，根据所述能耗数字模型建立压铸机液压系统的仿真模型具体包括：
采用多学科领域的复杂系统建模与仿真平台、C语言联合仿真的方法对压铸机液压系统的能耗特性进行仿真分析，以建立压铸机液压系统的仿真模型。

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玲玲，蔡恒志，陈书辉，张超勇，章猛，刘辉，
申请(专利权)人：深圳领威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44