CN116476409B - 一种基于lft-d压机的快速合模建压电气控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LFT‑D压机的快速合模建压电气控制系统,属于复合材料LFT‑D压机技术领域,包括:主油缸压力传感器、蓄能器压力传感器、伺服泵组、蓄能器和PLC;伺服泵组用于补充蓄能器中的油液并对主油缸压力进行微调;比例伺服插装阀用于调节蓄能器中油液的释放速度;运动调平单元用于对LFT‑D压机快速建压过程的支持与辅助;PLC用于接收主油缸压力传感器和蓄能器压力传感器的采集数据,通过对采集数据的分析处理,控制比例伺服插装阀的开度和运动调平单元的工作状态;工控机用于负责LFT‑D压机滑块的位置、速度和压力实时显示,并同时进行系统的参数设定;PLC分别与工控机、运动调平单元进行数据交互。
Description
技术领域
本发明属于复合材料LFT-D压机技术领域,具体涉及一种基于LFT-D压机的快速合模建压电气控制系统。
背景技术
随着汽车零部件轻量化和可回收化要求的不断提高,越来越多的质量轻、强度高、耐热性好、可循环回收利用的热塑性复合材料汽车零部件被推向市场,迅速成为金属制件的理想替代品。
热塑性复合材料汽车零部件生产普遍采用GMT和LFT-G两种工艺,但这两种生产工艺均属于两步法工艺,先需要制成半成品,然后在通过模压生产出合格制件。因此GMT和LFT-G两种工艺的生产成本较高,生产效率很低。为了降低生产成本、提升生产效率、减少转运和存储制件的费用,LFT-D生产工艺应运而生。LFT-D工艺为一步法工艺,可以灵活选择生产材料,生产过程中随时调整纤维的含量和长度,而且还可以改变添加剂的使用量改善最终制件的特性,改善最终制件的热稳定性、着色性、紫外稳定性等。
LFT-D工艺实际生产中采用高温块状材料在高压冷却的模具中迅速模压成型,制件成型时间短,需要LFT-D压机在短时间内快速合模并建压,完成整个生产循环。普通复合材料LFT-D压机建压时间长,长时间建压会导致生产的工件存在裂纹、薄厚不均匀,因此LFT-D压机的合模及建压时间对于制件成型质量显得尤为重要。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题,提供一种基于LFT-D压机的快速合模建压电气控制系统,能够快速、准确、稳定地合模建压。
本发明的目的是提供一种基于LFT-D压机的快速合模建压电气控制系统,包括:
主油缸压力传感器,用于检测主油缸压力数据;
蓄能器压力传感器,用于检测蓄能器压力数据;
伺服泵组,用于补充蓄能器中的油液并对主油缸压力进行微调;
蓄能器,用于存储提供LFT-D压机快速加压的油液;
比例伺服插装阀,用于调节蓄能器中油液的释放速度;
运动调平单元,用于对LFT-D压机快速建压过程的支持与辅助;
PLC,用于接收主油缸压力传感器和蓄能器压力传感器的采集数据,通过对采集数据的分析处理,控制比例伺服插装阀的开度和运动调平单元的工作状态;
工控机,用于负责LFT-D压机滑块的位置、速度和压力实时显示,并同时进行系统的参数设定;其中:
所述PLC分别与工控机、运动调平单元进行数据交互。
优选地,所述分析处理具体包括:
PLC采集主油缸压力传感器实时数值,实现对主油缸压力不间断监控,同时通过主油缸压力的数值变化去直接控制比例伺服插装阀的开口值,间接控制蓄能器油液的释放量,从而控制LFT-D压机滑块的建压速度,建压速度可以控制在0.5秒;
PLC采集蓄能器压力传感器实时数值,实现对蓄能器压力不间断监控,同时通过蓄能器压力的数值变化去及时关断蓄能器油液的输出,避免主油缸压力的超调,保证主油缸压力的精准度;
PLC根据目标加压速度和目标加压压力利用线性公式进行计算,从而对比例伺服插装阀的初值开口和终值开口进行匹配;
在整个快速加压过程中,PLC对主油缸的实时压力值和目标压力值实时比较,实现对比例伺服插装阀的线性控制。压力差值较大时,PLC会放大比例伺服插装阀的开口值,蓄能器中的油液快速释放到主油缸中,LFT-D压机滑块迅速建压并快速升压。实时压力值接近目标压力值时,压力差值变小,PLC会线性缩小比例伺服插装阀的开口值,减少蓄能器油液的释放,最终将关断蓄能器,从而使实时压力值精准的到达目标压力值。LFT-D压机滑块到达目标压力值时,PLC通过插补运算直接控制伺服泵组对主缸压力进行实时微调,使主油缸的压力实时保持稳定且准确;
LFT-D压机滑块在初期建压时,PLC通过与运动调平单元的实时通讯,向运动调平单元发送快速建压指令,运动调平单元接收到PLC指令后控制调平油缸迅速建立调平力,对LFT-D压机滑块的快速建压给予支持和辅助;
工控机在整个LFT-D压机快速建压过程中实现LFT-D压机主油缸压力和蓄能器压力的实时显示,同时将快速建压过程中PLC控制所需要的必要设定参数传输到其中;
优选地,控制过程包括:
S1、LFT-D压机滑块处于初始状态,PLC实时采集蓄能器压力传感器的采集数据,并同时发出蓄能器充压指令,控制伺服泵组为蓄能器补充油液到设定压力;
S2、PLC发送给运动调平单元指令,运动调平单元接收到PLC指令后,控制调平油缸到达初始位置;
S3、PLC给出快速下行指令,控制液压阀的吸合使LFT-D压机滑块快速下行,接近调平油缸的初始位置时开始减速,LFT-D压机滑块与调平油缸进行接触,运动调平单元控制调平油缸调节LFT-D压机滑块的空载运行姿态,改善LFT-D压机滑块平行度;
S4、LFT-D压机滑块到达合模位置后,PLC发送给运动调平单元辅助建压指令,运动调平单元接收到PLC指令后,控制调平油缸建立调平力,支持并辅助快速建压系统进行建压;同时PLC控制蓄能器的比例伺服插装阀开口值,间接控制蓄能器油液的释放,让油液到达主油缸;
S5、主油缸建立起初级压力后,PLC通过采集主油缸压力传感器和蓄能器压力传感器的实时数值信号,进行实时比较,并运用线性公式进行计算,从而对比例伺服插装阀开口值进行线性控制,实时调节蓄能器中油液的释放量,对主油缸的建压速度和实时压力进行控制,在0.5秒内到达主油缸的设定压力,对模具内的料块进行高压固化;
S6、当主油缸到达设定压力后,PLC发送指令切断蓄能器的输出,使LFT-D压机滑块进入保压,并控制伺服泵组对蓄能器进行充压,进行油液补充。同时PLC运用插补运算,控制伺服泵组对主油缸压力进行微调,使主油缸压力保持稳定且精准;
S7、保压时间到达后,PLC发送命令给运动调平单元,从而控制调平油缸辅助LFT-D压机滑块进行脱模;
S8、脱模结束后,LFT-D压机滑块回程到初始位置,同时PLC控制伺服泵组再次对蓄能器进行油液补充,达到蓄能器的初始压力;
本发明具有的优点和积极效果是:
本发明采用了比例伺服插装阀控制蓄能器油液的输出,经过对比例伺服插装阀开口值进行精准控制从而实现LFT-D压机主缸在0.5秒内实现快速建压。LFT-D生产工艺本质上属于一步法工艺,该工艺的实施过程需要一套短时间迅速建压的快速合模建压系统。LFT-D压机快速合模建压电气控制系统不同于普通LFT-D压机电气控制系统的是,可以控制LFT-D压机滑块实现快速合模,下行速度最快可以达到800mm/s,工作速度最快可以达到80mm/s,整个合模时间可以控制在3秒以内。同时运用线性公式对比例伺服插装阀开口值进行线性控制,使蓄能器的油液可以迅速进入到主油缸,实现了LFT-D压机滑块的快速建压,主油缸压力在0.5秒内达到目标压力。改善了以往普通LFT-D压机建压过程缓慢、压力控制不精准、制件不均匀的诸多问题。有效的提升了LFT-D压机的生产效率、降低了生产成本及能耗、有效的提高了产品的质量及良品率。
附图说明
图1为本发明优选实施例的系统框图;
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、设计的控制系及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明的技术方案为:
一种基于LFT-D压机的快速合模建压电气控制系统,包括PLC、工控机、运动调平单元、压力传感器、蓄能器和比例伺服插装阀;其中:
主油缸压力传感器用于检测主油缸压力数据;
蓄能器压力传感器用于检测蓄能器压力数据;
伺服泵组,用于补充蓄能器中的油液并对主油缸压力进行微调;
蓄能器,用于存储提供LFT-D压机快速加压的油液;
比例伺服插装阀用于调节蓄能器中油液的释放速度;
运动调平单元用于对LFT-D压机快速建压过程的支持与辅助;
PLC,用于接收主油缸压力传感器和蓄能器压力传感器的采集数据,通过对采集数据的分析处理,控制比例伺服插装阀的开度和运动调平单元的工作状态;
工控机,用于负责LFT-D压机的位置、速度和压力实时显示,并同时进行系统的参数设定;其中:
所述PLC分别与工控机、运动调平单元进行数据交互。
复合材料LFT-D压机主缸压力传感器、蓄能器压力传感器、比例伺服插装阀接入到主控PLC中。运动调平单元的位移传感器、压力传感器、高频响应伺服阀接入到运动控制器中。
在整个快速建压过程中分为LFT-D压机快速合模、运动调平单元提供调平力、比例伺服插装阀控制蓄能器的稳定输出。主控PLC精确控制LFT-D压机主缸下腔的比例伺服插装阀开口度实现LFT-D压机的快速合模,LFT-D压机合模后运动调平单元迅速提供调平力辅助LFT-D压机主缸建压,同时调节LFT-D压机滑块的平行度提升制件质量。蓄能器中的油液通过比例伺服插装阀开口的精准控制,急速释放到LFT-D压机主缸中,进而实现了LFT-D压机的快速建压。
工控机负责LFT-D压机的位置、速度和压力实时显示,并同时进行系统的参数设定。PLC一方面接收LFT-D压机主缸压力传感器和蓄能器压力传感器的实时反馈,并通过实时控制蓄能器比例伺服插装阀的开口度调节蓄能器油液的释放速度,进而调节LFT-D压机主缸的建压速度和建压压力。另一方面将控制指令实时发送给运动控制器,运动控制器接收到PLC的指令,对LFT-D压机在合模过程中进行滑块的位置调节以及提供调平力辅助LFT-D压机快速建压。同时运动控制器实时配合主控PLC,通过对运动调平单元的精准控制,实现对LFT-D压机快速建压过程的有效支持与辅助。
一种复合材料LFT-D压机的快速合模建压电气控制系统的工作原理为:
1.LFT-D压机滑块处于初始状态,PLC实时采集蓄能器压力传感器的采集数据,并同时发出蓄能器充压指令,控制伺服泵组为蓄能器补充油液到设定压力。
2.PLC发送给运动调平单元指令,运动调平单元接收到PLC指令后,控制调平油缸到达初始位置。
3.PLC给出快速下行指令,控制液压阀的吸合使LFT-D压机滑块快速下行,接近调平油缸的初始位置时开始减速,LFT-D压机滑块与调平油缸进行接触,运动调平单元控制调平油缸调节LFT-D压机滑块的空载运行姿态,改善LFT-D压机滑块平行度。
4.LFT-D压机滑块到达合模位置后,PLC发送给运动调平单元辅助建压指令,运动调平单元接收到PLC指令后,控制调平油缸建立调平力,支持并辅助快速建压系统进行建压;同时PLC控制蓄能器的比例伺服插装阀开口值,间接控制蓄能器油液的释放,让油液到达主油缸。
5.主油缸建立起初级压力后,PLC通过采集主油缸压力传感器和蓄能器压力传感器的实时数值信号,进行实时比较,并运用线性公式进行计算,从而对比例伺服插装阀开口值进行线性控制,实时调节蓄能器中油液的释放量,对主油缸的建压速度和实时压力进行控制,在0.5秒内到达主油缸的设定压力,对模具内的料块进行高压固化。
6.当主油缸到达设定压力后,PLC发送指令切断蓄能器的输出,使LFT-D压机滑块进入保压,并控制伺服泵组对蓄能器进行充压,进行油液补充。同时PLC运用插补运算,控制伺服泵组对主油缸压力进行微调,使主油缸压力保持稳定且精准。
7.保压时间到达后,PLC发送命令给运动调平单元,从而控制调平油缸辅助LFT-D压机滑块进行脱模。
8.脱模结束后,LFT-D压机滑块回程到初始位置,同时PLC控制伺服泵组再次对蓄能器进行油液补充,达到蓄能器的初始压力。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种基于LFT-D压机的快速合模建压电气控制系统,其特征在于,包括:
主油缸压力传感器,用于检测主油缸压力数据;
蓄能器压力传感器,用于检测蓄能器压力数据;
伺服泵组,用于补充蓄能器中的油液并对主油缸压力进行微调;
蓄能器,用于存储提供LFT-D压机快速加压的油液;
比例伺服插装阀,用于调节蓄能器中油液的释放速度;
运动调平单元,用于对LFT-D压机快速建压过程的支持与辅助;
PLC,用于接收主油缸压力传感器和蓄能器压力传感器的采集数据,通过对采集数据的分析处理,控制比例伺服插装阀的开度和运动调平单元的工作状态;
工控机,用于负责LFT-D压机滑块的位置、速度和压力实时显示,并同时进行系统的参数设定;其中:
所述PLC分别与工控机、运动调平单元进行数据交互;
所述分析处理具体包括:
PLC采集主油缸压力传感器实时数值,实现对主油缸压力不间断监控,同时通过主油缸压力的数值变化直接控制比例伺服插装阀的开口值,间接控制蓄能器油液的释放量,从而控制LFT-D压机滑块的建压速度,建压速度控制在0.5秒内;
PLC采集蓄能器压力传感器实时数值,实现对蓄能器压力不间断监控,同时通过蓄能器压力的数值变化及时关断蓄能器油液的输出;
PLC根据目标加压速度和目标加压压力利用线性公式进行计算,从而对比例伺服插装阀的初值开口和终值开口进行匹配;
控制过程包括:
S1、LFT-D压机滑块处于初始状态,PLC实时采集蓄能器压力传感器的采集数据,并同时发出蓄能器充压指令,控制伺服泵组为蓄能器补充油液到设定压力;
S2、PLC发送给运动调平单元指令,运动调平单元接收到PLC指令后,控制调平油缸到达初始位置;
S3、PLC给出快速下行指令,控制液压阀的吸合使LFT-D压机滑块快速下行,接近调平油缸的初始位置时开始减速,LFT-D压机滑块与调平油缸进行接触,运动调平单元控制调平油缸调节LFT-D压机滑块的空载运行姿态,改善LFT-D压机滑块平行度;
S4、LFT-D压机滑块到达合模位置后,PLC发送给运动调平单元辅助建压指令,运动调平单元接收到PLC指令后,控制调平油缸建立调平力,支持并辅助快速建压系统进行建压;同时PLC控制蓄能器的比例伺服插装阀开口值,间接控制蓄能器油液的释放,使油液到达主油缸;
S5、主油缸建立起初级压力后,PLC通过采集主油缸压力传感器和蓄能器压力传感器的实时数值信号,进行实时比较,并运用线性公式进行计算,从而对比例伺服插装阀开口值进行线性控制,实时调节蓄能器中油液的释放量,对主油缸的建压速度和实时压力进行控制,在0.5秒内到达主油缸的设定压力,对模具内的料块进行高压固化;
S6、当主油缸到达设定压力后,PLC发送指令切断蓄能器的输出,使LFT-D压机滑块进入保压,并控制伺服泵组对蓄能器进行充压,进行油液补充;同时PLC运用插补运算,控制伺服泵组对主油缸压力进行微调,使主油缸压力保持稳定且精准;
S7、保压时间到达后,PLC发送命令给运动调平单元,从而控制调平油缸辅助LFT-D压机滑块进行脱模;
S8、脱模结束后,LFT-D压机滑块回程到初始位置,同时PLC控制伺服泵组再次对蓄能器进行油液补充,达到蓄能器的初始压力。
2.根据权利要求1所述的基于LFT-D压机的快速合模建压电气控制系统,其特征在于,LFT-D压机滑块在初期建压时,PLC通过与运动调平单元的实时通讯,向运动调平单元发送快速建压指令,运动调平单元接收到PLC指令后控制调平油缸迅速建立调平力,对LFT-D压机滑块的快速建压给予支持和辅助;
工控机在整个LFT-D压机快速建压过程中实现LFT-D压机主油缸压力和蓄能器压力的实时显示,同时将快速建压过程中PLC所需要的必要设定参数传输到其中。
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