内高压成形液压机控制系统的研究与实施

摘要

减轻重量、节约材料是现代先进制造一直探讨的问题和发展趋势。对于承受以弯曲或扭转载荷为主的构件，采用空心结构既可以减轻重量、节约材料，又可以充分利用材料的强度和刚度。而内高压成形技术正是实现“以空带实”工件成形的有效方法，它是利用液体压力使工件成形的一种塑性加工新工艺。 本论文首先在查阅大量国内外相关文献并详细分析了内高压成形工艺流程及其性能的基础上，综述了内高压成型技术及其内高压成形液压机的发展、研究现状以及实际应用情况，介绍了内高压成形设备的工作原理和设备组成。 本文还根据液压机控制系统要求，确立了以PLC＋PC为核心的控制系统总体方案，在此基础上对液压机电液比例控制系统进行具体设计。 本文根据系统工艺与特性要求，进行了液压机控制系统的硬件设计，采用VC＋＋编制了复杂人机交互功能控制软件，满足了不同材料的工件内高压成形工艺研究要求。 本文在分析液压机的比例换向阀和液压动力机构的基础上，建立了侧缸位置同步控制系统的数学模型，对三种常用的位置同步控制策略，PID控制理论进行了重点分析与研究。最后通过对工件加工实验验证了本文提出的同步PID控制策略的可行性。 本文最后对液压机的控制方案进行了实验论证，实验结果分析表明上述系统控制方案合理可行。侧缸推力、位移和增压系统均能正常工作，并且能够使三个控制量之间协调工作；两侧缸的位置同步控制效果良好。该液压机成功完成了内高压胀形工艺过程，各项控制指标都达到用户要求。