第2章-金属塑性成形装备及自动化汇总课件.ppt
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- 金属 塑性 成形 装备 自动化 汇总 课件
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1、第第2章金属塑性成形装备及自动化章金属塑性成形装备及自动化应用场合:高压、大流量的范畴应用场合:高压、大流量的范畴完成动作顺序:完成动作顺序:空程快速下降空程快速下降慢速下降及工作加压慢速下降及工作加压保压保压卸压卸压回程回程浮动压边及顶出等。浮动压边及顶出等。2.1 液压机的控制原理与特点液压机的控制原理与特点Y32315型通用液压机型通用液压机2.2 Y32-315型通用液压机的型通用液压机的PLC控制设计控制设计步骤:步骤: 工艺过程分析工艺过程分析 列出电磁铁动作顺序表列出电磁铁动作顺序表 进行进行I/O接口分配接口分配 编顺序功能图编顺序功能图 画梯形图画梯形图Y32315型型通用液
2、压机通用液压机液压原理图液压原理图液压机电控系统的作用:液压机电控系统的作用:驱动主电路中油泵电机;驱动主电路中油泵电机;液压系统中电磁换向阀的换位控制,按照系统中发令元件指令液压系统中电磁换向阀的换位控制,按照系统中发令元件指令实现液压机主缸、顶出缸的工艺动作或循环。实现液压机主缸、顶出缸的工艺动作或循环。电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器4ST5ST充液阀充液阀液动滑阀液动滑阀单向阀单向阀压力继电器压力继电器电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀远程调节阀远程调节阀溢
3、流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀顺序阀顺序阀节流阀节流阀控制泵组控制泵组主电机主电机液压泵液压泵液控单向阀液控单向阀支撑阀支撑阀电磁换向阀电磁换向阀液压机工艺过程分析1起动起动: 液压泵电机起动时液压泵电机起动时,全部换向阀处于断电状态全部换向阀处于断电状态. 泵输出的泵输出的油流回油箱油流回油箱,路经如图路经如图.液压机工艺过程分析2活动横梁空程快速下降活动横梁空程快速下降: 1YA和和5YA通电通电, 阀阀10和阀和阀11换至右位换至右位,控制油经阀控制油经阀11打开被控单向阀打开被控单向阀12,主缸下腔油经主缸下腔油经12,10,4排回油箱排回油箱,5YA1YA液压机工艺过程分析2活动
4、横梁空程快速下降活动横梁空程快速下降: 动梁在重力作用下快速下降动梁在重力作用下快速下降,此时主缸此时主缸上腔形成负压上腔形成负压,上部油箱的低压油经充液阀上部油箱的低压油经充液阀14向油缸上腔充油,向油缸上腔充油,5YA1YA液压机工艺过程分析2活动横梁空程快速下降活动横梁空程快速下降: 同时泵输出的油也经阀同时泵输出的油也经阀10及单向阀及单向阀16进入主缸上腔。进入主缸上腔。5YA1YA液压机工艺过程分析3. 活动横梁慢速下降及工作加压活动横梁慢速下降及工作加压: 横梁下降碰到横梁下降碰到2ST,5YA断电断电, 12关闭关闭,主缸下腔油经主缸下腔油经13,11,4回油箱回油箱,横梁下降
5、依赖于泵加压横梁下降依赖于泵加压,下降速下降速度减慢。改变泵的流量可以调节活动横梁速度。度减慢。改变泵的流量可以调节活动横梁速度。5YA1YA2ST液压机工艺过程分析4 保压:保压: 1YA断电断电,单向阀单向阀16及充液阀及充液阀14锥面对主缸上腔密封保压锥面对主缸上腔密封保压. 5YA1YA1614液压机工艺过程分析5.卸压回程卸压回程: 2YA通电通电, 10换为左位换为左位,压力油经压力油经10使充液阀使充液阀14开启开启,主缸上腔油排回油箱,油压开始下降。主缸上腔油排回油箱,油压开始下降。5YA2YA液压机工艺过程分析5.卸压回程卸压回程: 当主缸上腔油压卸至一定值时,阀当主缸上腔油
6、压卸至一定值时,阀15复至下位,压复至下位,压力油经阀力油经阀12进入主缸下腔,推动活塞上行,使活动横梁回升。进入主缸下腔,推动活塞上行,使活动横梁回升。5YA2YA电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器在初始状态,主缸处于原位,压合在初始状态,主缸处于原位,压合1ST(0.01)。按下起动按钮)。按下起动按钮SB1(1.00),主缸工艺动作过程如下:,主缸工艺动作过程如下: 1.活动横梁空载快速下降(电磁铁活动横梁空载快速下降(电磁铁1YA、5YA通电)通电)4ST5ST结合
7、结合电控电控元件元件的动的动作执作执行过行过程分程分析析电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器2.工作加压工作加压:横梁降到一定位置时触动行程开关横梁降到一定位置时触动行程开关2ST(0.02),使使5YA断电,活动横梁慢速下降,即工作加压断电,活动横梁慢速下降,即工作加压4ST5ST电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器3.保压保压:定程压制定程压制:横梁降到
8、一定位置触动行程开关横梁降到一定位置触动行程开关3ST(0.03)1YA断电,进行断电,进行保压保压.定压压制定压压制:主缸上腔油压达到设定值时主缸上腔油压达到设定值时,压力继电器发出信号使压力继电器发出信号使1YA断电断电,进行保压进行保压.4ST5ST电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器4.泄压回程泄压回程:保压保压30s后,后, 2YA通电,卸压回程通电,卸压回程4ST5ST电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2
9、YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器5.停止停止横梁上行碰到横梁上行碰到1ST后,后, 2YA断电,使横梁停止断电,使横梁停止4ST5ST电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器4ST5ST顶出缸动作过程:顶出缸动作过程:1.顶杆顶出:顶杆顶出:带有自动取件装置的全自动液压机,可在横梁回程碰到带有自动取件装置的全自动液压机,可在横梁回程碰到1ST后,后, 3YA通电,顶出缸活塞上行顶出工件;没有自动取件装置的可通电,顶出缸活塞上行顶出工件;没有自动取件装置
10、的可按取件按钮按取件按钮SB2使顶杆顶出工件。使顶杆顶出工件。电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器4ST5ST2. 顶杆退回:对于自动取件的液压机,顶出后保持一定时间以便取顶杆退回:对于自动取件的液压机,顶出后保持一定时间以便取件,时间到达设定时间,件,时间到达设定时间,3YA断电,断电,4YA通电,顶杆退回。对于手通电,顶杆退回。对于手动取件的设备,顶出后一直保持顶出状态,直到按下退回按钮动取件的设备,顶出后一直保持顶出状态,直到按下退回按钮SB3才使才使3YA断电,断电,
11、4YA通电,使顶杆退回。通电,使顶杆退回。电液换向阀电液换向阀电液换向阀电液换向阀控制控制泵组泵组主电机主电机电磁换向阀电磁换向阀5YA2YA1YA4YA3YA1ST2ST3ST压力继电器压力继电器4ST5ST3. 停止:顶杆退回碰到停止:顶杆退回碰到4ST开关后,使开关后,使4YA断电,顶出缸停止。断电,顶出缸停止。电磁铁动作顺序表电磁铁动作顺序表1.对于进行定程压制自动取件的液压机对于进行定程压制自动取件的液压机电磁铁动作顺序表电磁铁动作顺序表2.对于进行定压压制自动取件的液压机对于进行定压压制自动取件的液压机压力继电器压力继电器电磁铁动作顺序表电磁铁动作顺序表3.对于进行定程压制手工取件
12、的液压机对于进行定程压制手工取件的液压机顶出按钮顶出按钮SB2退回按钮退回按钮SB3顶出按钮顶出按钮SB2退回按钮退回按钮SB3电磁铁动作顺序表电磁铁动作顺序表4.对于进行定压压制手工取件的液压机对于进行定压压制手工取件的液压机压力继电器压力继电器PLC外部外部I/O端子的电气接线图端子的电气接线图1.定程压制自动取件的液压机定程压制自动取件的液压机顺序功能图顺序功能图到位开关ST32.定压压制自动取件的液压机定压压制自动取件的液压机顺序功能图顺序功能图压力继电器3.定程压制手工取件的液压机定程压制手工取件的液压机顺序功能图顺序功能图到位开关3ST4.定压压制手工取件的液压机定压压制手工取件的
13、液压机顺序功能图顺序功能图压力继电器定程定程(压压)压制自动取件的梯形图压制自动取件的梯形图定程定程(压压)压制手动取件的梯形图压制手动取件的梯形图2.3 折弯机折弯机PLC控制系统设计控制系统设计工作工作过程过程示意示意图图行程开关位置示意图行程开关位置示意图1. 启动启动: 接通系统电源后接通系统电源后,泵站电动机起动泵站电动机起动,电磁铁电磁铁6DT 通电通电,液压系统处于卸载状态;液压系统处于卸载状态;工作原理:工作原理:2 .加紧加紧: 装料后装料后,按下循环起动按钮按下循环起动按钮SB4后后,6DT断电断电,5DT通电通电,压压紧缸伸出使压紧板压下;紧缸伸出使压紧板压下;5DT3
14、. 折弯折弯: 压紧棒料并压下行程开关压紧棒料并压下行程开关ST1 后后,完成加紧工序同时开始完成加紧工序同时开始下一工序下一工序,1DT和和3DT一起通电一起通电,左侧和右侧液压缸同时伸出带动左、左侧和右侧液压缸同时伸出带动左、右折板同时折弯右折板同时折弯4. 折弯后退回折弯后退回: 折到位并压下相应的行程开关折到位并压下相应的行程开关ST2 、ST3 后后,1DT 和和3DT 断电而断电而2DT 和和4DT通电通电,左侧和右侧液压缸回缩,带动左、左侧和右侧液压缸回缩,带动左、右折板同时开始退回初位右折板同时开始退回初位,5 压板退回压板退回: 折弯退回到位并压下开关折弯退回到位并压下开关S
15、T4 、ST5 后后,2DT、4DT和和5DT断电断电,压紧缸回缩带动压紧板快速退回压紧缸回缩带动压紧板快速退回,压下开关压下开关ST0 后后,电磁铁电磁铁6DT通电系统卸载通电系统卸载,完成一个自动循环。工人卸料、装料后完成一个自动循环。工人卸料、装料后,按下循按下循环起动按钮环起动按钮,又开始下一个循环。又开始下一个循环。2.4 冲床工作过程控制初始状态时机械手在最左边,初始状态时机械手在最左边,0.04为为ON;冲头在最上面,;冲头在最上面,0.03为为ON;机械手松开。按下起动按钮;机械手松开。按下起动按钮0.00,机械手夹紧并保持,机械手夹紧并保持(100.00),),2s后机械手右
16、行,直到碰到右限位开关后机械手右行,直到碰到右限位开关0.01,以后,以后将顺序完成以下动作:冲头下行,冲头上行,机械手左行将顺序完成以下动作:冲头下行,冲头上行,机械手左行,机械手机械手松开,延时松开,延时2s后,系统返回初始状态。后,系统返回初始状态。夹紧夹紧工件右行工件右行冲头下行冲头下行冲头上行冲头上行工件左行工件左行松开松开2.5 剪板机2.6 快速锻造液压机快速锻造液压机1.1.快锻液压机快锻液压机快锻液压机是快锻液压机是2020世纪世纪6060年代开始发年代开始发展起来的一种新型锻造设备展起来的一种新型锻造设备, , 主要用于黑色和有色主要用于黑色和有色金属的开坯和自由锻件的压力
17、热加工金属的开坯和自由锻件的压力热加工, , 特别适用于特别适用于锻造温度范围窄的高合金材料和锻造温度范围窄的高合金材料和TiTi合金材料。合金材料。2.2.快锻液压机特点快锻液压机特点噪音低噪音低; ;精度高、锻件质量好精度高、锻件质量好; ;生产率高生产率高. .是目前自由锻造设备发展的主要方向是目前自由锻造设备发展的主要方向3. 设备操作功能设备操作功能: 普通锻造和快速锻造。普通锻造和快速锻造。(1)普通锻造主要用于钢锭开坯普通锻造主要用于钢锭开坯.(2)快速锻造主要用于高合金材料和一般材料的拔长快速锻造主要用于高合金材料和一般材料的拔长整形整形, 特别是高合金钢和钛合金特别是高合金钢
18、和钛合金.例如例如: 设备主缸直径为设备主缸直径为1000 mm , 系统压力为系统压力为25 MPa 普通锻造时输出力为普通锻造时输出力为20 MN , 回程力为回程力为0.9 MN , 工工进速度为进速度为45 mm/s ,快速下降和快速回升时速度均快速下降和快速回升时速度均为为300 mm/s ; 在回程高度为在回程高度为500 mm 时时, 锻造频次锻造频次为为45 次次/min 。 快速锻造时输出力为快速锻造时输出力为4 MN 、回程高度为、回程高度为30 mm 时时, 锻造频次为锻造频次为90 次次/min ; 在输出力在输出力10 MN、回程、回程高度为高度为50 mm 时时,
19、锻造频次为锻造频次为60 次次/min4.锻造液压机的工艺特点锻造液压机的工艺特点锻造液压机活动横梁的动作曲线锻造液压机活动横梁的动作曲线一个行程周期一个行程周期影响锻压机系统快速性和平稳性两指标的因素:影响锻压机系统快速性和平稳性两指标的因素:u 快速性快速性(锻造次数锻造次数: 60-80次次/min以上以上)下降速度下降速度加压速度加压速度回程速度回程速度建压时间建压时间卸压时间卸压时间 上、下转换点的滞后时间上、下转换点的滞后时间 u平稳性平稳性 液压振动与冲击液压振动与冲击 快速性和平稳性是影响锻造液压机性能两个重要指标快速性和平稳性是影响锻造液压机性能两个重要指标5.锻造液压机的液
20、压伺服系统类型锻造液压机的液压伺服系统类型多级插装阀控制系统、液压伺服系统以及比例插装阀控制系统。多级插装阀控制系统、液压伺服系统以及比例插装阀控制系统。u多级插装阀控制系统多级插装阀控制系统大的通径比,流量大。阀属于开关阀,计算机系统对其的控制大的通径比,流量大。阀属于开关阀,计算机系统对其的控制,属于属于顺序控制顺序控制(数字量控制数字量控制)。u液压伺服系统液压伺服系统以高压液体作为驱动源,使系统的输出量,如位移、速度或力等,以高压液体作为驱动源,使系统的输出量,如位移、速度或力等,能自动、快速而准确地跟随输入量的变化而变化,与此同时,输出能自动、快速而准确地跟随输入量的变化而变化,与此
21、同时,输出功率被大幅度地放大。是液压动力机构和反馈机构组成的闭环控制功率被大幅度地放大。是液压动力机构和反馈机构组成的闭环控制系统。系统。分类:机械液压伺服系统,电气液压伺服系统分类:机械液压伺服系统,电气液压伺服系统(电液伺服系统电液伺服系统) 电液伺服系统:由电信号处理装置和液压动力机构组成电液伺服系统:由电信号处理装置和液压动力机构组成 。反馈电位器与指令电位反馈电位器与指令电位器滑臂间的电位差(反器滑臂间的电位差(反映控制对象位置与指令映控制对象位置与指令位置的偏差)经放大器位置的偏差)经放大器放大后,加于电液伺服放大后,加于电液伺服阀转换为液压信号(图阀转换为液压信号(图中中A、B)
22、,以推动液),以推动液压缸活塞,驱动控制对压缸活塞,驱动控制对象向消除偏差方向运动。象向消除偏差方向运动。当偏差为零时,停止驱当偏差为零时,停止驱动动 缺点缺点:对油液介质条件要求高,价格昂贵等的限制对油液介质条件要求高,价格昂贵等的限制.优点:电液伺服阀具有体积小、功率放大率高、直线性好、死区优点:电液伺服阀具有体积小、功率放大率高、直线性好、死区小、响应速度快、运动平稳可靠,能适应模拟量和数字量调制等小、响应速度快、运动平稳可靠,能适应模拟量和数字量调制等优点,所以在各种电液伺服系统中得到了极广泛的应用,成为系优点,所以在各种电液伺服系统中得到了极广泛的应用,成为系统中的统中的“心脏心脏”
23、,受到特别的重视。响应速度快、负载刚度大、,受到特别的重视。响应速度快、负载刚度大、控制功率大控制功率大 u电液比例控制系统电液比例控制系统电液比例阀电液比例阀: 是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作,使工作是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作,使工作阀阀芯产生位移,阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成阀阀芯产生位移,阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件比例的压力、流量输出的元件.阀的输出流量大小和液流方向可以由输入电信号的大小及方向来阀的输出流量大小和液流方向可以由输入电信号的大小及方向来控制。对其可实现过程控制控制。对其可实现过程控制.在一
24、些控制精度要求不是特别高的场合可以用电液比例换向阀替代在一些控制精度要求不是特别高的场合可以用电液比例换向阀替代电液伺服阀来实现其控制性能。另外,电液比例阀在价格上与电液电液伺服阀来实现其控制性能。另外,电液比例阀在价格上与电液伺服阀相比还是有很大的优越性的。在现代化工业生产中已经有先伺服阀相比还是有很大的优越性的。在现代化工业生产中已经有先例证明了电液比例阀取代电液伺服阀的可行性例证明了电液比例阀取代电液伺服阀的可行性. 电液比例控制技术的锻造液压机易于实现锻造动作要求,并且在电液比例控制技术的锻造液压机易于实现锻造动作要求,并且在不同动作之间能平稳过渡,有效地减弱了冲击与振动强度,有利不同
25、动作之间能平稳过渡,有效地减弱了冲击与振动强度,有利于提高锻造次数与控制精度。于提高锻造次数与控制精度。 比例控制系统不仅能控制阀的开启动作,而且能控制阀的开度,比例控制系统不仅能控制阀的开启动作,而且能控制阀的开度,因此系统能平稳无冲击地运转,同时由于压机的回程速度可按操因此系统能平稳无冲击地运转,同时由于压机的回程速度可按操作机的性能调整,上死点不需停滞时间,行程超调小,因此工作作机的性能调整,上死点不需停滞时间,行程超调小,因此工作周期短。周期短。电液比例控制技术控制的运动曲线电液比例控制技术控制的运动曲线 插装阀控制系统插装阀控制系统开关控制系统开关控制系统运动曲线运动曲线锻造液压机采
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