數(shù)控高速沖床液壓系統(tǒng)的動靜態(tài)特性及控制方法研究.pdf

1、數(shù)控高速沖床具有沖壓頻率高、噪聲小、沖壓穩(wěn)定、行程速度可調(diào)、沖壓力可控以及適合多種沖壓工藝等特點,在汽車制造業(yè)、金屬加工業(yè)以及航空航天工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。高速沖床液壓系統(tǒng)是數(shù)控沖床的重要組成部分,必須具有良好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。但是高速沖床液壓系統(tǒng)在啟動、換向時往往存在振動或液壓沖擊,或者因為受到外來干擾出現(xiàn)沖壓不穩(wěn)定等問題,影響沖床的沖壓精度。本文針對這些問題,對數(shù)控高速沖床液壓伺服控制系統(tǒng)進行了研究。文中綜述了數(shù)控沖床以及液壓仿真

2、技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,介紹了比例伺服技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；然后詳細分析了300kN數(shù)控高速沖床的結(jié)構(gòu)組成和液壓系統(tǒng)工作原理,并著重分析了快速下行、慢速沖壓、快速返回等工作狀況；介紹了液壓系統(tǒng)中液壓元件的參數(shù),對系統(tǒng)進行了靜態(tài)校核。基于物理模型進行圖形化建模,通過AMESim仿真軟件建立高速沖床液壓系統(tǒng)的仿真模型,在行程為10mm、50mm兩種工作狀況下,分別對系統(tǒng)進行了動態(tài)仿真。仿真結(jié)果表明沖壓頻率能夠滿足技術(shù)要求,但液壓系統(tǒng)在啟動或

3、換向時存在壓力突變和液壓沖擊,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　 通過分析伺服閥的流量方程、液壓缸連續(xù)性方程和液壓缸的力平衡方程,建立了比例伺服閥控制非對稱缸的理論數(shù)學(xué)模型。在閥控缸建模中充分考慮不同工作狀況對液壓系統(tǒng)參數(shù)的影響,確定了快速下行、慢速沖壓和快速返回三種工況下系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。
　　 在獲得傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上,研究了不同工作狀況下系統(tǒng)的控制策略。將PID控制方法應(yīng)用到高速沖液壓系統(tǒng)并設(shè)計了PID控制器,通過臨界比例度法確定了