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基于气液增压的内高压成形设备控制系统的分析与设计

牟晓勇  
【摘要】: 在现代工业生产中,由于受到原材料和能源等各方面的限制,结构轻量化和加工技术柔性化成为现代先进制造技术的总趋势之一。内高压成形技术是在这样的背景下开发出来的一种利用流体压力制造空心轻体构件的先进制造技术。 本文在查阅了大量国内外有关文献的基础上,综述了内高压成型技术的发展状况及实际应用情况。通过介绍内高压成型设备的工作原理和设备组成,分析了设备中各个系统的特点。在此基础上,针对现有的内高压成形设备对侧推力缸和合模缸的要求和技术参数,从减少成本和提高系统性能出发,一方面提出了利用气液增压缸代替侧推力缸和合模缸所使用的传统液压缸,建立了气液增压的系统模型,进行仿真并利用增量式PID对其进行了位移和压力控制实验;另一方面计算机控制系统采用上下位机的方式,集中管理,分散控制。采用工控机作为上位机进行目标曲线设置,位移、压力实时数据处理、显示、保存等。而下位机则采用工业控制上广泛使用的可编程逻辑控制器(PLC),利用PLC完成进行位移和压力的控制和数据采集。 为了验证理论与仿真分析的正确性,根据系统的工作原理搭建了利用弹簧滑块作为模拟负载的试验台,完成了硬件的接口电路的设计,使用C++ Builder和FPWIN GR2编制了功能较为完善的上下位机控制程序,通过串口通信实现上下位机之间数据的传送,利用试验台进行气液增压缸的位移和压力控制。从实验结果来看,利用气液增压缸代替传统液压缸能够完全达到内高压成形系统对侧推力缸和合模缸的要求。


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