[发明专利]一种快速锻造液压机锻造变形功补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明属于金属自由锻造行业中快速锻造液压机电液伺服控制技术领域，具体涉及一种快速锻造液压机锻造变形功补偿控制方法。

背景技术

快速锻造液压机是60年代在自由锻造设备的基础上发展起来的一种锻压设备,是自由锻造设备发展的主要方向之一。快速锻造液压机由于锻造速度快、控制精度高、自动化程度高，被认为是锻造设备的重点发展方向之一，是目前替代大型自由锻锤及中小型普通水压机的主要设备。随着科技的不断进步和锻造行业的迅猛发展，人们对锻件的尺寸精度、压下量的控制精度、能量回收率和速度控制提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速锻造液压机的新型控制方法——锻造变形功补偿控制方法。该发明方法有效的克服了现有控制方法的不足，实现了滑块压下量的精确控制和锻造过程中变形功的回收利用，提高了快速锻造液压机的锻造能力、控制精度和响应速度。

本发明为解决传统快速锻造液压机的缺点所提出的技术方案是：

在快速锻造过程中，通过工控机和PLC的结合，运用SCL、C++和梯形图等语言编写程序，使PLC可编程控制器完成手动控制和采样，在工控机中建立数据库完成经验数据的计算并将此数据返还给PLC以完成最终的自动控制从而完成锻造过程。

1)系统首先判断滑块是否快速下行运动到指定位置；

2)当滑块达到指定位置后系统自动切换为滑块减速下行；

3)在滑块减速下行的过程中，当滑块下行到设定值S≤S₀(位置设定目标值)时，系统开始自动进行锻造变形功补偿计算(以位置量的形式进行补偿)，从而实现了压下量的精确控制和锻造变形功的回收利用。锻造变形功的补偿系数为k_ω，具体计算方法下面已给出；

4)当滑块达到指定位置完成锻造过程后系统自动进行滑块泄压；

5)系统泄压完成后滑块自动快速回程；

6)当滑块快速回程到指定位置后系统自动切换为减速回程；

7)减速回程到指定位置；

8)系统停止或者返回第1)步骤进行第二次锻造。

在该发明中，给出了快速锻造机锻造变形功的补偿系数计算方法，具体计算过程如下：

快速锻造液压机锻造过程中锻造变形功的计算公式为：

其中，ω_件＝εF_kV_件，平均变形程度为S_均为锻件的平均高度

ω_件为锻造变形功；A_件为锻件截面积；

ε为最后一次锻造时的平均变形程度；

F_k为最后一次锻造温度下金属的变形抗力；

V_件为锻件体积；

在滑块下降过程中根据能量守恒定律可以得到第t-1时刻和第t时的能量守恒方程：

Ap_n-1S_n-1＝m_ta_n-1S_n-1+B_pv_n-1S_n-1+ω_n-1

Ap_nS_n＝m_ta_nS_n+B_pv_nS_n+ω_n

上面两式作差同时进行变形，得到：

A(p_nS_n-p_n-1S_n-1)＝m_t(a_nS_n-a_n-1S_n-1)+B_p(v_nS_n-v_n-1S_n-1)+(ω_n-ω_n-1)

其中，

ω_n为第n次锻造成型的锻造变形功；

ω_n-1为第n-1次锻造成型的锻造变形功；

m_t为活塞及负载折算到活塞上的总质量；

B_p为活塞及负载的粘性阻尼系数；