CN109127852B - 一种波纹管成型装置用的自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种波纹管成型装置用的自动控制系统，波纹管成型装置主要包括对未成型波纹管进行成型固定的成型主体和对成型主体进行压紧成型的油压机，成型主体主要包括波纹管管坯、中模片、上模盖和液压泵，在中模片之间以及中模片与上模盖、下模盖之间放置初始垫块，自动控制系统主要包括工控机、位移传感器和压力传感器；通过传感器检测并通过工控机对对液压泵的自动控制下的波纹管多波一次液压成型，操作简便，波纹管成型精度高，成品率高。
Description
技术领域
本发明属于波纹管膨胀节制造技术领域，具体说的是一种波纹管成型装置用的自动控制系统。
背景技术
现有波纹管成型一般有液压成型、冲压胀形及滚压成型三种方法，三种方法中，滚压成型对波纹管材料损伤最大，波纹管局部位置减薄最严重，波纹管成型残余应力最大，冲压胀形次之，液压成型最小。因此常用的成型方法为液压成型。液压成型又分为多波一次成型和单波连续成型。本发明主要用于波纹管多波一次成型。
现有波纹管液压多波一次成型装置主要由油压机，上模盖，中模片，下模盖，垫块，波纹管管坯及液压泵组成，用自来水作为成型介质。油压机上滑块固定，中模片之间及中模片与上下模盖间加初始垫块防止中模片滑落。向波纹管管坯内腔充水，加压，在内压作用下，波纹管材料产生塑性变形。当塑性变形达到一定程度时，去掉初始垫块，继续充压，同时通过油压机向波纹管施加轴向位移，至各模片相互贴合，波纹管成型完毕。
波纹管作为膨胀节的核心部件，其成型质量决定了膨胀节的性能是否能达到设计要求。成型质量取决于波纹管的波形参数，因此成型过程必须保证波形参数（如圆弧半径，波高，波距）的精度，应控制在一定的公差范围内。现有成型技术中，油压机及液压泵均由人工进行操作，内部初始压力、成型压力在计算值基础上，需根据具体的塑性变形情况进行调整，何时开始施加轴向位移，位移的速度与压力的匹配等，都需要操作者根据经验进行准确判断并进行相应操作。如初始压力的控制，必须使波纹管初始波高（初始塑性变形量）达到一定程度方可施加轴向位移。如初始波高达不到要求，在去掉垫块后，初始波纹将无法支撑中模片，容易导致中模片滑落，造成波纹管成型失败。成型压力需由操作者凭经验根据实际波形进行调整。如成型压力控制不当，将导致波纹管波形参数不符合要求甚至报废。如成型压力过低，导致波形不符合设计要求。成型压力过高，导致直边部分从模盖中脱出，波纹管报废。
现有成型技术对操作者技能水平要求较高，导致波纹管成型质量不够稳定。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种波纹管成型装置用的自动控制系统，可实现工控机自动控制下的波纹管多波一次液压成型，操作简便，波纹管成型精度高，成品率高。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案：一种波纹管成型装置用的自动控制系统，波纹管成型装置主要包括对未成型波纹管进行成型固定的成型主体和对成型主体进行压紧成型的油压机，成型主体主要包括波纹管管坯、中模片、上模盖和液压泵，在中模片之间以及中模片与上模盖、下模盖之间放置初始垫块，自动控制系统主要包括工控机、位移传感器和压力传感器；
位移传感器用于实时测量波纹管管坯的波高和波距，并将波高和波距数据传输至工控机；
压力传感器用于实时测量波纹管管坯内的压力，并将压力数据传输至工控机；
液压泵由工控机控制，用于向未成型波纹管内加压或泄压；
工控机还控制油压机，在工控机内设定有波纹管波高初始值、波纹管成型波距设定值、波纹管内压平衡设定值；
将组装完成后的成型主体放置于油压机平台上，并将在波纹管管坯外侧安装位移传感器，在波纹管管坯内安装压力传感器，成型开始后，工控机控制液压泵向管坯内部充压，当工控机接收到的位移传感器数据达到设定的波纹管波高初始值时，工控机发出提示，取下初始垫块后，工控机控制油压机向波纹管施加轴向位移，同时，工控机将接收至的压力传感器数据与波纹管内压平衡设定值相比较：并控制液压泵向波纹管管坯内充压或泄压，使成型过程中的内压始终保持在波纹管内压平衡设定值，当工控机接收到的位移传感器数据达到设定的波纹管成型波距设定值时，工控机控制油压机停止继续施加轴向位移，至此，波纹管成型完毕。
本发明有益效果是：本发明实现了波纹管成型的自动化控制，结构简单，运行可靠，能够显著提高波纹管的成型精度及成品率，降低操作者的劳动强度，提高成型效率。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图中：1、油压机，2、上模盖，3、中模片，4、波纹管管坯，5、下模盖，6、位移传感器，7、压力传感器，8、工控机，9、液压泵，10、油压机械控制系统，11、初始垫块。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明加以说明，但是，本发明并不局限于波纹管成型装置，可推广应用于其他类似工作场合。
一种波纹管成型装置用的自动控制系统，波纹管成型装置主要包括对未成型波纹管进行成型固定的成型主体和对成型主体进行压紧成型的油压机1，成型主体主要包括波纹管管坯4、中模片3、上模盖2和液压泵9，在中模片3之间以及中模片3与上模盖2、下模盖5之间放置初始垫块11，上模盖2与下模盖5分别设置在波纹管管坯4的轴向两侧，在波纹管管坯4的外侧套设有多层中模片3，多层中模片3之间的间隙相等，油压机上滑块固定，通过油压机1对上模盖2和下模盖5对波纹管管坯4轴向位移，中模片3之间及中模片3与上、下模盖间加初始垫块防止中模片滑落。
自动控制系统主要包括工控机8、位移传感器6和压力传感器7。在波纹管成型装置上加装位移传感器6、压力传感器7，压力传感器7与液压泵9相连，且位移传感器6和压力传感器7都与工控机8相连，工控机8与油压机控制系统10相连，用于控制油压机1。
位移传感器6用于实时测量波纹管管坯4的波高和波距，并将波高和波距数据传输至工控机8；位移传感器包含波高测量传感器和波距测量传感器，波高传感器用以监测波纹管径向变形情况，波距传感器用以监测波距是否符合要求。波距的测量可以采用激光位移传感器或者是拉绳式位移传感器，波高的测量可以采用二维激光传感器。波距的测量可以使用如MICRO-EPSILON (BEIJING) MEASUREMENT CO.,LTD.米依（北京）测试技术有限公司wireSENSOR MK系列拉绳式位移传感器，其位移量程范围为50~7500mm，可根据波纹管的高度选取适当的量程；也可以选用该公司的optoNCDT14xx系列激光位移传感器，其位移量程范围为0~500mm。测量时，拉绳传感器可以固定在油压机1的上下工作台面上，也可以固定在上模盖2和下模盖5上，或者固定在中模片3上，油压机动作时，拉绳位移传感器实时将位移变化值传递到工控机8，工控机8即可以实时计算出波距并记录；采用激光位移传感器时安装方式和拉绳传感器类似。波高的测量可以使用如MICRO-EPSILON (BEIJING)MEASUREMENT CO.,LTD.米依（北京）测试技术有限公司scanCONTROL 29X0系列二维激光轮廓扫描传感器，二维激光轮廓扫描传感器可以固定在中模片3上，实时监测波纹管管坯4的形状变化，并将数据传递到工控机8，工控机8可以实时计算出波高数据。
压力传感器7用于实时测量波纹管管坯4内的压力，并将压力数据传输至工控机8；压力传感器可以采用如北京星仪传感器技术有限公司的CYYZ11通用型压力变送器，压力传感器位于液压泵9的出口管路上，压力变送器可以实时将压力信号传递到工控机8。
液压泵9由工控机8控制，用于向未成型波纹管内加压或泄压；
工控机8还控制油压机1，在工控机8内设定有波纹管波高初始值、波纹管成型波距设定值、波纹管内压平衡设定值。
工控机8收集位移传感器和压力传感器反馈的位移和压力信息，并控制液压泵和油压机。在工控机输入波纹管波形参数（直径、波高、波距、层数、单层厚度）及波纹管材质等信息，工控机计算出波纹管波高初始值、波纹管成型波距设定值、波纹管内压设定值，波高初始值及波纹管内压设定值根据管坯的直径、层数、单层厚度及材料的屈服强度计算得出。液压泵由工控机控制，并根据波高实时测量结果实现自动加压或泄压。
将成型下模盖放置于油压机平台上，依次组装波纹管管坯和中模片、上模盖，中模片与上模盖、下模盖间放置初始垫块，防止中模片滑落。将组装完成后的成型主体放置于油压机平台上，并将在波纹管管坯4外侧安装位移传感器6，在波纹管管坯4内安装压力传感器7，成型开始后，工控机控制液压泵向管坯内部充压，当工控机接收到的位移传感器数据达到设定的波纹管波高初始值时，工控机发出提示，取下初始垫块11后，工控机控制油压机向波纹管施加轴向位移，同时，工控机将接收至的压力传感器数据与波纹管内压平衡设定值相比较：并控制液压泵9向波纹管管坯4内充压或泄压，使成型过程中的内压始终保持在波纹管内压平衡设定值，当工控机接收到的位移传感器数据达到设定的波纹管成型波距设定值时，工控机控制油压机停止继续施加轴向位移，至此，波纹管成型完毕。
本发明实现了波纹管成型过程的工控机自动化控制，使波纹管成型质量趋于稳定，波形参数更加精确，避免了人工控制所带来的波纹管成型精度不稳定，及波纹管成型失败引起的波纹管报废，提高了波纹管的成型精度、成型效率及合格率。
以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种波纹管成型装置用的自动控制系统，波纹管成型装置主要包括对未成型波纹管进行成型固定的成型主体和对成型主体进行压紧成型的油压机（1），成型主体主要包括波纹管管坯（4）、中模片（3）、上模盖（2）和液压泵（9），在中模片（3）之间以及中模片（3）与上模盖（2）、下模盖（5）之间放置初始垫块（11），其特征在于：自动控制系统主要包括工控机（8）、位移传感器（6）和压力传感器（7）；
位移传感器（6）用于实时测量波纹管管坯（4）的波高和波距，并将波高和波距数据传输至工控机（8）；
压力传感器（7）用于实时测量波纹管管坯（4）内的压力，并将压力数据传输至工控机（8）；
液压泵（9）由工控机（8）控制，用于向未成型波纹管内加压或泄压；
工控机（8）还控制油压机（1），在工控机（8）内设定有波纹管波高初始值、波纹管成型波距设定值、波纹管内压平衡设定值；
将组装完成后的成型主体放置于油压机平台上，并将在波纹管管坯（4）外侧安装位移传感器（6），在波纹管管坯（4）内安装压力传感器（7），成型开始后，工控机控制液压泵向管坯内部充压，当工控机接收到的位移传感器数据达到设定的波纹管波高初始值时，工控机发出提示，取下初始垫块（11）后，工控机控制油压机向波纹管施加轴向位移，同时，工控机将接收至的压力传感器数据与波纹管内压平衡设定值相比较：并控制液压泵（9）向波纹管管坯（4）内充压或泄压，使成型过程中的内压始终保持在波纹管内压平衡设定值，当工控机接收到的位移传感器数据达到设定的波纹管成型波距设定值时，工控机控制油压机停止继续施加轴向位移，至此，波纹管成型完毕。
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