金属挤压液压机控制系统仿真设计毕业设计说明书

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1、 第 1 页 共 29 页 1 引言引言 1 11 1 课题研究的背景课题研究的背景 1.1.1 金属挤压技术 挤压成型是对放在模具模腔（或挤压筒）内的金属坯料施加强大的压力，迫 使金属坯料产生定向塑性变形，从挤压模的模孔中挤出，从而获得所需断面形状、 尺寸并具有一定力学性能的零件或半成品的塑性加工方法 1。其主要的优点是： （1）挤压时金属坯料处于三向压应力状态下变形，因此可提高金属坯料的塑 性，有利于扩大金属材料的塑性加工范围。 （2）可挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁和异型截面的零件，且零件尺寸精 度高，表面质量好，尤其是冷挤压成型。 （3）零件内部的组织更加均匀连续，提高了零件的力学性能

2、。 （4）生产效率高，只需更换模具就能在同一台设备上生产形状、尺寸规格不 同的产品。 （5）挤压属于少（无）切削加工，节约原材料 2。 由于具有一系列优异特性，有色金属，特别是铜、铝、镁合金挤压加工材，在 国民经济各部门、国防军工各领域、人民生活各方面获得了广泛的应用。而金属挤 压机作为挤压制品的生产机构，在工艺生产领域有着不可替代的作用 3。 2、金属挤压机介绍 挤压机在金属压力加工中已经应用得相当广泛，其主要用于管材、棒材、型材 及线坯的生产。 挤压机由以下几部分组成。动力部分：泵（蓄势器） 。主体部分：在其上安装 执行机构各工作缸，挤压筒及模具装置。控制元件：节流阀、分配器、填充阀、 安

3、全阀等，用以控制液体的流量、流向及压力 4。 挤压机的机构的运动和主要动作的完成主要依靠液压系统进行控制。 挤压机的 液压传动主要分为：泵直接传动和泵-蓄势器传动。泵直接传动的挤压机所需的高 压液体直接由高压泵通过控制机构供给，控制较为直接简单。泵-蓄势器挤压机中 的蓄势器起着能力储存和调节的作用，当挤压机的用液量小于高压泵的出液量时， 多出的部分进入蓄势器存储；当挤压机用液量增大时 5，可以从蓄势器中补充。 第 2 页 共 29 页 1.1.2 国内外挤压机发展现状 由于挤压机的整机结构方面，已经比较成熟，国外挤压机技术发展主要体现在 电液控制系统方面。在电气控制系统方面，挤压机可分为三大类

4、 6： (1)继电器控制控制系统 以继电器为主控元件，这种控制方式是电气控制中发展最早的一种，是延续了 几十年的传统控制方式，电路结构简单、技术要求不高、成本较低、控制功能简单、 适应性不强 7。其适用于单机工作、加工产品精度要求不高的大批量生产(如餐具、 厨具产品等)，也可组成简单的生产线 8，但由于电路的限制，压机工作稳定性、 柔性差。现在国内许多挤压机厂家是以这种机型为主，使用厂家多为生产民用产品 的企业。国外众多厂家只是保留了对这种机型的生产能力，而主要面向技术含量高 的机型组织生产 9。 (2)可编程控制器(PLC)控制系统 这种控制方式是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，

5、 并逐渐发展 成以微处理器为核心，把自动化技术计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业自 动化控制装置。目前已被广泛地应用于各种生产机械以及自动化生产过程中。随着 科学技术的发展，可编程控制器的功能更加丰富。早期的可编程控制器在功能上只 能进行简单的逻辑控制， 后来一些厂家开始采用微电子处理器作为可编程控制器的 中央处理单元，从而扩大了控制器的功能，使其不仅可以进行逻辑控制，而且还可 以对模拟量进行控制 10。 (3)应用高级微处理机(或工业控制计算机)的高性能控制系统 该控制方式是在计算机控制技术成熟发展的基础上采用的一种高科技含量的 控制方式，以工业控制机作为主控单元，可编程控制器(PLC)

6、作为现场控制中心， 通过外围接口器件(如 A/D 或 D/A 板等)或直接应用数字阀实现对液压系统的控制， 同时利用各种传感器组成闭环回路式的控制系统，达到精确控制的目的啪。正是因 为采用这种先进的控制方式，使整机的控制性能，生产效率都有很大提高。这是目 前挤压机成熟、可靠的先进控制方式 11。 1.1.3 挤压机技术发展趋势 1、高速化，高效化、低能耗提高液压机的工作效率，降低生产成本。 2、机电液一体化，系统高度集成，使得液压站的体积大大减小，减少了连接 第 3 页 共 29 页 管路、液压元辅件，有效地防止泄漏和污染，而可靠性又会有相应的提高。充分合 理利用机电液先进技术促进整个控制系统的完善 12。 3、在安全方面，可利用软件进行故障预诊断，并自动修复故障和显示错误。 易实现生产线的集成控制，组成柔性生产线及于上位机进行通讯和实现调度控制。 4、具有良好的维修性，液压元件及电气元件的集成化，标准化为机器的维修 带来方便 13。 12 研究课题所做的工作研究课题所做的工作 1.2.1 研究的问题实际介绍 挤压