1100kN伺服曲柄压力机控制系统研究

用交流伺服电机取代普通异步感应电机,并取消飞轮、离合器、制动器等耗能部件,开发了智能化、柔性化新型曲柄压力机。介绍了该压力机控制系统的特点:开放式应用工艺程序库,具有远程监控功能,可实现滑块下死点精度、润滑、过载、操作安全等方面的自动控制;介绍了控制系统硬件和PLC软件流程。控制软件采用了模块化的程序设计,便于维护,可移植性好。

曲柄伺服压力机数字化仿真系统开发及应用

为了在减少人力物力的同时给设计和优化曲柄伺服压力机的机电一体化系统组成提供方案及可行性参考,采用Simulink语言开发了曲柄伺服压力机的数字化集成仿真系统,并基于该仿真系统进行了虚拟制造的应用分析。集成仿真系统由运动控制、大功率电驱动、机械传动机构三部分组成。运动控制部分设计了恒速、变速驱动的工作模式;电驱动部分引入基于电子飞轮的永磁交流伺服系统和电机组合,其中永磁交流伺服系统采用速度外环、电流内环两环控制结构的矢量控制策略,引入变参数积分分离的PI调节器;机械传动机构采用曲柄连杆机构。分析结果表明,在同一冲压速度下,伺服压力机的加工效率采用变速驱动工作模式会比恒速驱动模式高,且在一个工作周期内采用变速驱动时驱动系统更加节能,从而为进一步提高曲柄伺服压力机的制造效率提供了依据。

曲柄压力机能耗分析与节能途径

传统曲柄压力机的电机-飞轮的刚性驱动方式与锻压工况周期尖峰负荷极不匹配,导致效率低下,能耗高。本文分析了曲柄压力机的各个能耗环节,提出了多种节能途径。采用交流伺服电机驱动,既可大大提高曲柄压力机的性能,又是解决曲柄压力机能耗问题的最有效方法。以浅拉深工艺为例,分析比较了伺服压力机和普通压力机耗能情况,结果表明,相对普通压力机来说,伺服压力机节能达到46.3%。在1100 kN普通压力机和伺服压力机上进行了实际能耗对比试验,在试验条件下,连续行程和单次行程的节能效果分别达到60%和69%。

新型开关磁阻伺服压力机传动系统设计

介绍了新型开关磁阻伺服压力机传动系统的设计方法。在总结曲柄压力机传动系统进展的基础上,提出了用开关磁阻伺服电机驱动曲柄压力机的新型设计理念,利用开关磁阻的全速降功能,用传动系统转动惯量释放的能量替代飞轮能量,取消了飞轮和离合器,建立了开关磁阻伺服压力机传动系统及其能量的设计原理与设计方法,推导出系统能量的计算公式。针对J21-200型伺服压力机,进行了系统转动惯量、电机压力行程做功能量、压力机有效能量、额定工作能量和起停时间的设计计算。结果表明,这种压力机具有结构简单、价格经济、数控伺服、节能和可靠性高等优势,将成为机械压力机的发展方向。

新型混合输入式曲柄压力机械的优化设计

可调性的混合输入机构是目前机构学领域研究的一个热点。简述了混合输入机构的设计原理 ;对提出的新型混合输入式曲柄压力机机构 ,从伺服电机的跟踪能力出发进行了优化设计。建立了优化设计的数学模型 ,使用 Matlab软件中的最小二乘极小化方法求得各构件的最优尺寸。实例说明了优化设计使伺服电机的速度波动和加速度波动有显著的减小。

曲柄肘杆伺服压力机驱动系统设计研究

为了实现伺服压力机低速锻冲和快速空程及回程功能,同时使其满足柔性加工要求,在详细分析伺服压力机需要解决的核心问题的基础上,提出曲柄肘杆伺服压力机驱动系统的设计方案,给出了系统曲柄肘杆机构优化设计结果和驱动电机参数,同时确定了系统控制策略。然后对驱动系统的工作特性进行了详细研究,分析校核了系统的力矩和功率特性。结果表明所设计的曲柄肘杆伺服压力机驱动系统能够对不同加工工艺进行很好地控制,满足伺服压力机的工作要求。

基于混合励磁直流无刷电机的曲柄压力机伺服控制分析

以混合励磁伺服电机在JB23-W/Z型曲柄压力机的伺服控制为例进行了压力机变速驱动的分析,取得的实验结果令人满意,为该方案在更大功率压力机上的应用获得了关键的实验数据。

伺服曲柄压力机的刚性连接分析

伺服曲柄压力机是传统压力机的换代产品。当电机轴与齿轮刚性连接时,在滑块打击瞬间,存在过载现象。以伺服电机全速降的最大角加速度分析为基础,提出了伺服压力机刚性连接时电机轴伸负载的计算方法,并进行了200t伺服压力机的设计实例分析。提出了增设摩擦安全联轴器或选用高强度材料或增大轴伸直径的解决方案。结果对伺服压力机的设计起关键作用。

伺服三坐标送料系统传动机构设计

为实现多工位压力机的送料要求,选择合理的双曲柄连杆滑块机构,在一个平面内实现提升和夹紧运动,再与传送方向的运动耦合,实现工件的传送。采用理论分析方法,得到了具有两个自由度的双滑块机构的运动方程。根据机构传动要求,给出了确定双滑块机构参数的方法。以六杆主传动机构的25000 kN多工位压力机为例,规划了各运动部件的动作时序和送料系统输出端的运动轨迹,并绘制了工作循环图。根据设计要求确定了送料系统的传动机构参数,对夹紧和提升运动的速度及相应的电动机转速进行了规划,并设计了送料系统的三维模型。

伺服压力机的滑块运动计算和冲击特性测量

对曲柄压力机滑块运动规律计算方法进行了研究,并对冲压力的理论计算和测量方法进行了介绍。对3种典型运动规律下的冲压过程,进行了运动仿真,并在自行改造的小型伺服压力机上进行了实际伺服控制实验。实验表明,与传统压力机相比,伺服控制压力机不仅可以满足不同加工工艺对滑块运动规律的要求,而且可以有效改变冲压力变化规律,提高冲压产品质量和生产效率。

伺服压力机多连杆机构的设计及运动学分析

本文设计的对称布置的机械压力机,具有很好的增力效果,很好地避免了上述问题。人们可以利用ADAMS软件对其进行位移、速度、加速度分析,以改善压力机性能。

基于ADAMS的伺服压力机双曲柄机构运动学分析

研究了一种不等长双曲柄多连杆机构的运动过程,并基于运动学仿真软件ADAMS对其进行了运动特性分析。首先对所使用的不等长双曲柄多连杆机构进行运动学解析,通过复数矢量法建立了滑块移动特性的运动方程;然后联合使用UG和ADAMS建立了机构的仿真模型;最后通过运动学仿真得到了滑块的位移、速度、加速度和驱动力矩曲线。

二自由度九杆传动机构参数对曲柄扭矩的影响

应用MSC.ADMAS软件建立二自由度九杆机构的虚拟样机模型,研究了滑块在全行程负载条件下双曲柄上的扭矩分配情况。在分析三角肘杆在机构放大特性中的作用后,通过改变三角肘杆尺寸参数提高机构放大性能,并且使在公称压力行程内双曲柄上的最大扭矩趋于均衡,避免单个曲柄所需扭矩过大从而导致单台电机功率过大的问题。

基于遗传算法的双曲柄伺服压力机杆系的优化设计

双曲柄伺服压力机具有低速急回和增力的特性。通过双曲柄杆系模型的建立,借助语言编程工具,利用遗传算法,进行单目标优化设计。据此设计了双曲柄杆系参数,分析了滑块位移、速度、加速度以及大齿轮所需转矩曲线。有效降低了伺服电机功率,为大吨位伺服压力机的设计提供一定的理论计算基础。

伺服压力机数字控制系统的设计

分析了伺服曲柄连杆压力机工艺特征要求和伺服电机矢量控制基本原理,提出了基于DSP与FPGA的数字伺服电机矢量控制系统,并对系统相关软硬件及其构成进行了详细设计和分析。采用性价比优越的TMS320F28335DSP和EP2C20F484C8 FPGA相关功能器件和相关软件系统的模块化设计方法,可实现对曲柄连杆压力机滑块任意速率和运行曲线的可控。该设计可为伺服压力机电机控制系统设计提供较好的参考。

伺服压力机传动系统动态特性分析与研究

为了提高伺服压力机传动系统的动态特性,建立了曲柄肘杆传动系统的结构简图,运用矢量方程法建立了该机构的几何参数数学模型,然后根据等效转动惯量的转换条件建立了该系统的等效转动惯量数学方程,最后通过MATLAB软件建立了该系统的数学模型,分析得出该机构在主滑块不同行程长度时所对应的等效转动惯量幅值曲线,并分析了在伺服电机恒扭矩输出时曲柄的加减速性能。分析结果表明,通过减小该机构的主滑块行程长度,可以明显减小转动惯量,提高曲柄的角加速度,从而提高该系统的动态性能。

伺服曲柄压力机机电系统仿真研究

针对伺服压力机控制环节上速度和转矩给定曲线的不足,对伺服曲柄压力机进行分析,根据伺服同步电机和曲柄压力机的数学模型,通过运动方程将二者结合在一起,并通过Matlab/Simulink平台进行联合仿真。考虑电机系统之间相互强耦合影响,给出电机在曲柄负载拉伸拔模运动模式下的实际和响应转矩、转速和三相电流仿真。以小型开式压力机参数为例,通过仿真分析得到伺服电机应达到的转矩、转速和三相电流图线。仿真分析结果表明,可以通过修改工艺曲线和参数获得特定情况下的转速、电流和转矩的实际曲线,有利于进一步完善伺服曲柄压力机矢量控制和成形工艺参数的优化。

曲柄驱动双肘杆传动机构的设计与优化

为加工高强度、回弹大的轻量化板材,设计了一种曲柄驱动的立式传动肘杆伺服压力机。采用ADAMS软件对比分析了两种不同传动机构的工作特性。针对曲柄立式传动肘杆机构,通过矢量法建立滑块变速移动特性的运动学方程;运用ADAMS对传动机构各尺寸变量进行敏感度分析,以减少设计变量,再运用遗传算法对传动机构进行多目标优化,以减小滑块最大速度、滑块最大加速度和机构高度为优化目标。研究结果表明,优化后的曲柄立式传动肘杆机构的工作性能有较大提高,滑块最大速度降低了8.5%,滑块最大加速度降低了37.6%,曲柄最大扭矩降低了9%,机构高度降低了1%;同时该机构具有良好的保压性能和急回特性。

曲柄三角肘杆传动式伺服压力机的控制规划

以肘杆压力机为例,通过在连杆式机械结构基础上引入肘杆式机构代替连杆,增强载荷放大能力,加大空行程回程时滑块的运行速度,结合伺服驱动技术以较大幅度提高伺服压力机的控制性能.研究了肘杆式机构的动力学及运动学特性,提出了三角肘杆机构滑块的几种典型运动模式下对应的控制策略,通过引入伺服压力机负载模拟系统对控制策略进行辅助验证,证明了控制策略的可靠性和有效性.

无凸缘筒形件首次伺服不压边的成形性能研究

以无凸缘筒形件为研究对象,设计了不压边拉深模和伺服压力机的运动模式,分析了不同的拉深高度与拉深速度时、筒形件的壁厚减薄率、加工硬化、微观组织结构的变化情况,得出伺服拉深速度对工件成形质量的影响规律。实验结果表明,当伺服拉深高度为43.5 mm时,零件达到了成形极限,相较于常规拉深,伺服拉深首次将拉深系数由m=0.5改善到m=0.47,并且能够降低工件的减薄率及圆角处微裂纹的产生,从而提高产品的成形质量。