分享|高速復合傳動壓力機的控制系統(tǒng)

高速復合傳動壓力機是基于傳統(tǒng)液壓機和機械壓力機部分優(yōu)點集成的一款用于成產(chǎn)薄板沖壓工件的通用壓力機。與傳統(tǒng)的單動薄板液壓機相比，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，廣泛應用于汽車，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、壓力機制造技術(shù)的發(fā)展、模具制造技術(shù)的進步，以及材料加工性能的提高，生產(chǎn)對于生產(chǎn)效率要求越來越高，盡量做到無庫存或減小庫存儲備，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)動控制壓力機進行高速運動，滿足工藝條件、進行連續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

1、壓力機的結(jié)構(gòu)和功能

高速復合傳動壓力機是沖壓薄板式覆蓋件的通用機床。它的運動部位比傳統(tǒng)式壓力機的運動部位多而復雜，分別由連桿機構(gòu)、驅(qū)動滑塊、沖壓滑塊、沖壓滑塊微調(diào)機構(gòu)、液壓墊拉伸機構(gòu)組成。同時可以分為機械主機系統(tǒng)、液壓驅(qū)動系統(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)動滑塊，其動力來源是液壓缸;2是壓制滑塊，負載模具實際接觸工件的工作滑塊;3是多連桿，用于傳導和放大驅(qū)動滑塊施加給壓制滑塊的力。

復合壓力機的主要運動是由油缸驅(qū)動的小滑塊帶動連桿驅(qū)動大滑塊運動，液壓墊由下梁液壓缸驅(qū)動頂起、落下。壓機通過小滑塊驅(qū)動連桿帶動大滑塊實現(xiàn)上滑塊機構(gòu)運動“快速下行-慢速加壓-持壓延時-慢速回程-快速回程-末端減速”的動作循環(huán)。液壓墊布置在工作臺中間的空腔內(nèi)，通過頂桿驅(qū)動壓邊模具實現(xiàn)動作“快速頂起-慢速頂起-頂停延時-快速退回-末端減速”“快速頂起-慢速頂起-頂停等待-被動拉伸退回”兩種動作循環(huán)。通過大滑塊和液壓墊動作配合完成工藝動作。

2、液壓系統(tǒng)工作原理

復合壓力機的液壓系統(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)動溢流閥和電磁閥插件運動，壓力機動作驅(qū)動表如表1所示，原理圖如圖2所示。

液壓系統(tǒng)動作示意如下：

(1)快下：接通泵YA 11和YA 12兩個泵的流量供油，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：維持慢回動作，添加YA 12另一個泵的流量開始快回。

(6)減回：同慢回動作。

(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。

高速復合傳動壓力機工作原理：是通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動油缸帶動驅(qū)動滑塊進行上下往復運動，驅(qū)動滑塊和其液壓系統(tǒng)組成了一臺臺面很小的傳統(tǒng)的四柱壓力機，其油缸是復合油缸，油缸直徑很小，輸出的噸位也很小，150 t~200 t左右。

運行后速率可達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，同一時間輸入油缸的流量很大，使其驅(qū)動的滑塊運動速度極快，在1 m的行程中壓力機可以2.5s完成一個工件的加工。

高速復合傳動壓力機的沖壓滑塊，它是通過四角的三級連桿連接到驅(qū)動滑塊上，靠著驅(qū)動滑塊的動力，進行實際工作的。

壓制滑塊通過連桿連接，在受到驅(qū)動滑塊運動時通過連桿結(jié)構(gòu)的運行放大，使其在壓制的過程中可以放大驅(qū)動滑塊約7~8倍的力量，例如驅(qū)動滑塊產(chǎn)生約1500000~200000N的壓力時，壓制滑塊在末端壓制時，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動距離放大其輸出的力，這就是高速復合傳動壓力機的本質(zhì)。

以上就是高速復合傳動壓力機的基本原理。

3、高速復合傳動壓力機的電氣控制系統(tǒng)

選用西門子1500系列可編程控制器，作為控制壓機自動化的核心，因為其可以完成邏輯，順序、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等功能，又可以試想循環(huán)掃描和即時刷新等一系列的優(yōu)點?？梢詽M足復合壓機工藝動作的要求。

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，各種需要的檢測的模擬量，配備以太網(wǎng)通訊功能，可以滿足各種下位機的通訊要求。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的要求。

所以為復合壓機配備西門子1500系列控制器，可以充分滿足控制需求，和將來升級的需要。

使用邏輯語言編程模式，在控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，按照工藝流程圖設(shè)計工藝，按照工藝需求計算需求的輸入輸出地址表，設(shè)計控制啟動電路，如圖3所示。

4、結(jié)論

該系統(tǒng)經(jīng)過安裝調(diào)試，改進完善，可滿足復合壓機的工作強度和效率要求，非常方便地實現(xiàn)手動，半自動和全自動配合機械手上下料的要求。其工藝流程工作壓力、工作速度在其新城范圍內(nèi)根據(jù)需求可隨時調(diào)整，可完成定程、定壓等多種工藝方式，儲存至少百套工藝配方。根據(jù)壓機實際情況靈活地調(diào)整系統(tǒng)泄壓和保壓頻次。避免機床震動過大導致漏油頻發(fā)問題，整個系統(tǒng)運行平穩(wěn)可靠、故障率低。系統(tǒng)效率提高，經(jīng)濟效益好，維護簡便。