极异方型多级磁环成形液压机电液比例系统研究

摘要

作为粉末冶金件生产线上最关键的设备，粉末成形液压机的性能决定了粉术冶金件产品的品质。目前，关于粉末成形液压机的研究热点是电液比例技术在粉末成形液压机中的应用。德国、美国等发达国家现已有基于电液比例技术的成熟的粉末成形液压机产品，但其技术处于封锁状态。国内从事高性能粉末成形液压机研究的高校和研究所很少，目前还没有关于基于电液比例技术的粉末成形液压机产品的报道。国内外有关粉末成形液压机性能的研究大多集中在提高粉末成形液压机的运行精度上，而很少见有文献运用综合压制压力、压制速度和粉末的成形机理的方法研究粉末成形液压机的液压系统。笔者结合粉末的成形原理，对极异方型多级磁环成形过程中压制压力和速度的设计与控制进行了研究。 本文主要研究内容如下： 1．改进了普通粉末成形液压机的液压系统、液压缸结构；提出了具有防裂功能的上模头一弹簧结构，克服了产品易裂缺陷；优化了粉末成形液压机PLC控制程序；采集并分析了液压机运行参数，优化液压机的运行状态；分析了导致产品缺陷的原因，总结开关液压机不可避免的缺陷，提出研究电液比例成形液压机的必要性。 2．分析了金属粉末压坯密度的变化规律和极异方型多级磁环压制曲线，根据压制压力和压制密度、压制密度和压制位移之间的关系，以134型号极异方型多级磁环为对象，推导了其压制压力与压制位移的关系；分析了压制速度和采集的数据，推导了密度变化公式和曲线。根据压制压力曲线和压制速度曲线，提出了变速压制和变力压制概念。 3．设计了极异方型多级磁环成形液压机的电液比例控制系统，建立了上模缸上腔的数学模型。根据粉末成形工艺，设计了压制工序的压制速度变化曲线，确定了比例方向阀的设定信号。以134产品的压制压力和压制位移的关系式为比例压力阀的设定信号和压制压力的目标函数，结合设定的速度信号，对电液比例成形液压机的压制过程进行了仿真研究。 4．应用PID算法对仿真曲线进行目标函数逼近，以提高液压机压制压力的控制精度。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1粉末成形液压机概述

1.2基于电液比例系统的粉末成形液压机研究现状

1.2.1电液比例控制技术概述

1.2.2国外研究现状

1.2.3国内研究现状

1.3课题来源和研究意义

1.3.1课题来源

1.3.2课题研究意义

1.4本课题主要研究内容

第二章极异方型多级磁环成形液压机改进设计

2.1引言

2.2极异方型多级磁环成形液压机机械结构、技术参数及工艺规程

2.2.1极异方型多级磁环成形液压机机械结构

2.2.2极异方型多级磁环成形液压机技术参数

2.2.3极异方型多级磁环成形液压机工艺规程

2.3 100T极异方型多级磁环成形液压机液压系统改进设计

2.3.1原液压机液压系统原理

2.3.2原液压机液压系统缺陷

2.3.3对原液压机液压系统改进设计

2.4模架改进设计

2.4.1液压缸改进设计

2.4.2上模头改进设计

2.4.3填料高度调节装置改进设计

2.5控制程序优化设计

2.5.1原控制程序缺陷

2.5.2控制程序设计与优化

2.6上模缸压力监测及运行参数调整

2.7改进效果

2.8产品裂纹分析

2.9本章小节

第三章压制曲线和压制速度分析

3.1金属粉末压制时压坯密度的变化规律

3.2单位压制压力与压坯密度的关系

3.3极异方型多级磁环压制曲线分析

3.4压制速度分析

3.5本章小节

第四章极异方型多级磁环成形液压机电液比例系统设计与仿真

4.1 引言

4.2电液比例控制技术

4.2.1电液比例技术的特点

4.2.2比例电磁铁的技术要求

4.3极异方型多级磁环液压机电液比例系统设计

4.3.1液压机系统性能要求

4.3.2液压系统原理图

4.3.3比例阀的选择

4.3.4基于电液比例技术的新型液压系统的优点

4.4电液比例液压系统上模缸建模

4.4.1电液比例溢流阀建模

4.4.2比例方向阀建模

4.4.3液压缸建模

4.5压制工艺上模缸压制压力和压制速度设计

4.5.1压制工艺上模缸压制压力曲线设计

4.5.2压制工艺上模缸压制速度曲线设计

4.6电液比例液压系统上缸上腔压制工序仿真

4.7 PID目标函数逼近

4.7.1 PID调节分类

4.7.2 PID参数的整定方法

4.7.3 PID调节效果

4.8本章小结

第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文