[发明专利]一种铝型材挤压加工过程仿真控制教学实验装置及工作方法

说明书

技术领域

本发明属于教学教具实验装置领域，具体涉及一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置及工作方法。

背景技术

铝型材产品由于具有重量轻、强度高、导电导热性好、外形美观、密封性好等优点，被广泛应用于建筑、车辆、船舶、飞机、通讯等各个领域，特别是建筑门窗和幕墙，其发展速度远远高于其他金属材料，在金属产品中的消费量仅次于钢铁。

挤压成型是铝型材生产的主导技术和核心环节，挤压是用冲头或凸模对旋转在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的锻压方法。传统的铝型材挤压工艺分析和模具设计主要是依靠工程类比和设计经验、经反复试模和修模、调整工艺以消除挤压成型过程中的产品缺陷，显然，这已经无法满足高速发展的铝型材加工业的要求。近年来，研究热点逐渐转向“数值模拟”，随着计算机技术和数值计算方法的迅速发展，以有限元法为代表的数值模拟法已被广泛应用于铝型材挤压的变形模拟、温度场模拟以及摩擦与润滑分析中。其中，基于Lagrange格式的有限元方法主要用于仿真坯料从挤压开始时刻到挤出模具时刻的非稳态阶段，获得挤压型材头部的变形情况以及挤压缺陷等情况，Euler格式主要应用于稳态分析。随着铝型材产品不断向复杂、大型、高精、高强度方向发展，加快铝型材挤压仿真应用研究及其关键技术的深入研究是目前铝型材挤压及模具企业急需突破的核心技术。

作为高校，在培养高科技人才的同时，也应时刻与企业发展、科技进步相同步。高校在“数值模拟”方面具有充足的理论基础，然而模拟结果的检验需要实际操作的支撑，因此，在培养人才的实际需求方面，既能满足实际需要，又不造成资源浪费的铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置是一种良好的教学教具。目前，市场上并没有针对高校生产的铝型材加工过程的仿真教学实验装置。

发明内容

本发明的目的之一是为解决上述缺乏针对高校的仿真教学实验装置的问题，提供一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，该装置可完成上料机供料、挤压缸快速运动、挤压成型，尾料清理等接近工厂实际的模拟加工控制实验，为培养铝型材加工人才提供支持。

本发明提供了一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，包括实验台和电气面板，还包括供料单元、送料单元、加热成型单元、挤压单元和下料清理单元，其中所述供料单元包括供料气缸、料仓、顶料气缸和坯料剪切液压缸，所述加热成型单元包括合模气缸、模具以及盛锭筒，所述挤压单元包括快速移动气缸、主液压缸和模头，所述下料清理单元包括落料箱和清理剪切液压缸，所述快速移动气缸和主液压缸分别通过螺丝固定在模头上，所述供料气缸与料仓相连通，将所述料仓中的原料挤压至坯料剪切液压缸，所述坯料剪切液压缸将坯料制成预定形状后通过传送装置将坯料传送至顶料气缸，通过所述顶料气缸将坯料顶送至盛锭筒，所述模头与所述模具将盛锭筒中的坯料经加热、挤压后制成成品，所述清理剪切液压缸将制得的成品推入所述落料箱；所述合模气缸通过传动杆与盛锭筒连接，所述主液压缸、快速移动气缸驱动所述模头。

本发明的铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置还包括：液压控制单元、气动控制单元和控制系统：所述液压控制单元配置有液压油泵、溢流阀、安全阀、压力表；所述气动控制单元配置气动静音泵、储气罐、气动调压阀、气动过滤器、排水设备、气压表；所述控制系统采用西门子S7-200作为核心控制系统，配置EM231模拟量输入。

本发明的铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置中所述的控制系统包括设置单元和监控单元：所述设置单元中包括有触摸显示屏或数字控制器，所述监控单元设置有计算机和调控器，所述触摸显示屏用于设置工艺参数和操作设备运行，所述计算机中的组态软件可对挤压成型过程监控，所述调控器与计算机电联接，所述调控器用于矫正挤压成型过程的偏差。

进一步的，所述供料气缸的数量可以为1、2、3、4、5个或者更多个。

进一步的，所述快速移动气缸的数量为1、2、3、4、5个或者更多个。

进一步的，所述合模气缸的数量至少为1、2、3、4、5个或者更多个。

本发明的有益效果在于：利用该装置完成上料机供料、挤压缸快速运动、挤压成型，尾料清理等接近工厂实际的模拟加工控制实验，它功能齐全，直观可视，示教效果好，在教育教具领域有很好的推广应用价值，并可作为铝加工企业职工培训教具。

附图说明

图1所示为本发明铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置的结构示意图；

图2为液压电磁阀的结构示意图；