分享|高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)的控制系統(tǒng)
高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)是基于傳統(tǒng)液壓機(jī)和機(jī)械壓力機(jī)部分優(yōu)點(diǎn)集成的一款用于成產(chǎn)薄板沖壓工件的通用壓力機(jī)。與傳統(tǒng)的單動(dòng)薄板液壓機(jī)相比，其壓制工藝具有生產(chǎn)速度快，效率高、廢品率低、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車，航空、高鐵等行業(yè)及領(lǐng)域，用以迅速大量地制造同一尺寸和形狀的工件;隨著加工工藝的改進(jìn)、壓力機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展、模具制造技術(shù)的進(jìn)步，以及材料加工性能的提高，生產(chǎn)對(duì)于生產(chǎn)效率要求越來(lái)越高，盡量做到無(wú)庫(kù)存或減小庫(kù)存儲(chǔ)備，提高整體生產(chǎn)效率。
文中探討了電氣控制系統(tǒng)如何整體驅(qū)動(dòng)控制壓力機(jī)進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)，滿足工藝條件、進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
1、壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能
高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)是沖壓薄板式覆蓋件的通用機(jī)床。它的運(yùn)動(dòng)部位比傳統(tǒng)式壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)部位多而復(fù)雜，分別由連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)滑塊、沖壓滑塊、沖壓滑塊微調(diào)機(jī)構(gòu)、液壓墊拉伸機(jī)構(gòu)組成。同時(shí)可以分為機(jī)械主機(jī)系統(tǒng)、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)3大的系統(tǒng)，如圖1所示。
圖1中：1是驅(qū)動(dòng)滑塊，其動(dòng)力來(lái)源是液壓缸;2是壓制滑塊，負(fù)載模具實(shí)際接觸工件的工作滑塊;3是多連桿，用于傳導(dǎo)和放大驅(qū)動(dòng)滑塊施加給壓制滑塊的力。
復(fù)合壓力機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)是由油缸驅(qū)動(dòng)的小滑塊帶動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)大滑塊運(yùn)動(dòng)，液壓墊由下梁液壓缸驅(qū)動(dòng)頂起、落下。壓機(jī)通過小滑塊驅(qū)動(dòng)連桿帶動(dòng)大滑塊實(shí)現(xiàn)上滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)“快速下行-慢速加壓-持壓延時(shí)-慢速回程-快速回程-末端減速”的動(dòng)作循環(huán)。液壓墊布置在工作臺(tái)中間的空腔內(nèi)，通過頂桿驅(qū)動(dòng)壓邊模具實(shí)現(xiàn)動(dòng)作“快速頂起-慢速頂起-頂停延時(shí)-快速退回-末端減速”“快速頂起-慢速頂起-頂停等待-被動(dòng)拉伸退回”兩種動(dòng)作循環(huán)。通過大滑塊和液壓墊動(dòng)作配合完成工藝動(dòng)作。
2、液壓系統(tǒng)工作原理
復(fù)合壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)與普通液壓系統(tǒng)基本一致，采用變量泵提供液壓油，為系統(tǒng)提供油液介質(zhì)，利用小功率輔助泵提供系統(tǒng)壓力，驅(qū)動(dòng)溢流閥和電磁閥插件運(yùn)動(dòng)，壓力機(jī)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)表如表1所示，原理圖如圖2所示。
液壓系統(tǒng)動(dòng)作示意如下：
(1)快下：接通泵YA 11和YA 12兩個(gè)泵的流量供油，接通YA 21打開上缸上腔通道，解除支撐閥控制，實(shí)現(xiàn)上缸快速下行。
(2)慢下：在快下基礎(chǔ)上關(guān)閉YA 12減小供油，關(guān)閉支撐閥。
(3)加壓：保持慢下動(dòng)作，控制專用溢流閥控制加壓。
(4)慢回：先接通YA 41打開充液閥，泄壓后打開YA 11供油，接通YA 22打開上缸下腔通道。
(5)快回：維持慢回動(dòng)作，添加YA 12另一個(gè)泵的流量開始快回。
(6)減回：同慢回動(dòng)作。
(7)快頂：打開YA 11和YA 12供油，接通YA 31下缸下腔通道。
(8)慢頂：在快頂基礎(chǔ)上關(guān)閉YA 12。
(9)快退：打開YA 11，YA 12供油，接通YA 32下缸上腔通道供油。
(10)慢退：在快退基礎(chǔ)上，關(guān)閉YA 12減少供油。
高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)工作原理：是通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)油缸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑塊進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滑塊和其液壓系統(tǒng)組成了一臺(tái)臺(tái)面很小的傳統(tǒng)的四柱壓力機(jī)，其油缸是復(fù)合油缸，油缸直徑很小，輸出的噸位也很小，150 t~200 t左右。
運(yùn)行后速率可達(dá)1200 mm/s的空載速度，250 mm/s的工作加壓速度，這是由于液壓系統(tǒng)的功率500 kW左右，同一時(shí)間輸入油缸的流量很大，使其驅(qū)動(dòng)的滑塊運(yùn)動(dòng)速度極快，在1 m的行程中壓力機(jī)可以2.5s完成一個(gè)工件的加工。
高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)的沖壓滑塊，它是通過四角的三級(jí)連桿連接到驅(qū)動(dòng)滑塊上，靠著驅(qū)動(dòng)滑塊的動(dòng)力，進(jìn)行實(shí)際工作的。
壓制滑塊通過連桿連接，在受到驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)通過連桿結(jié)構(gòu)的運(yùn)行放大，使其在壓制的過程中可以放大驅(qū)動(dòng)滑塊約7~8倍的力量，例如驅(qū)動(dòng)滑塊產(chǎn)生約1500000~200000N的壓力時(shí)，壓制滑塊在末端壓制時(shí)，可以放大到約10000000~16000 000 N的壓力輸出，其功率是恒定的，壓制滑塊通過損失運(yùn)動(dòng)距離放大其輸出的力，這就是高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)的本質(zhì)。
以上就是高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)的基本原理。
3、高速?gòu)?fù)合傳動(dòng)壓力機(jī)的電氣控制系統(tǒng)
選用西門子1500系列可編程控制器，作為控制壓機(jī)自動(dòng)化的核心，因?yàn)槠淇梢酝瓿蛇壿?，順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等功能，又可以試想循環(huán)掃描和即時(shí)刷新等一系列的優(yōu)點(diǎn)。可以滿足復(fù)合壓機(jī)工藝動(dòng)作的要求。
西門子1500系列配有各種不同的組態(tài)模塊，可以滿足各種情況的要求，配置各種數(shù)量的輸入輸出模塊，各種需要的檢測(cè)的模擬量，配備以太網(wǎng)通訊功能，可以滿足各種下位機(jī)的通訊要求。市面上各種通訊元器件都位西門子公司開發(fā)了適配其要求的通訊組件，可以靈活多變的滿足各種下位機(jī)的要求。
所以為復(fù)合壓機(jī)配備西門子1500系列控制器，可以充分滿足控制需求，和將來(lái)升級(jí)的需要。
使用邏輯語(yǔ)言編程模式，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，按照工藝流程圖設(shè)計(jì)工藝，按照工藝需求計(jì)算需求的輸入輸出地址表，設(shè)計(jì)控制啟動(dòng)電路，如圖3所示。
4、結(jié)論
該系統(tǒng)經(jīng)過安裝調(diào)試，改進(jìn)完善，可滿足復(fù)合壓機(jī)的工作強(qiáng)度和效率要求，非常方便地實(shí)現(xiàn)手動(dòng)，半自動(dòng)和全自動(dòng)配合機(jī)械手上下料的要求。其工藝流程工作壓力、工作速度在其新城范圍內(nèi)根據(jù)需求可隨時(shí)調(diào)整，可完成定程、定壓等多種工藝方式，儲(chǔ)存至少百套工藝配方。根據(jù)壓機(jī)實(shí)際情況靈活地調(diào)整系統(tǒng)泄壓和保壓頻次。避免機(jī)床震動(dòng)過大導(dǎo)致漏油頻發(fā)問題，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)可靠、故障率低。系統(tǒng)效率提高，經(jīng)濟(jì)效益好，維護(hù)簡(jiǎn)便。
