3000T液态模锻液压机的电液控制系统及成形工艺的制作方法

本发明属于液态金属成形技术领域，特别是涉及到一种3000T液态模锻液压机的电液控制系统及成形工艺。

背景技术：

近年来，随着科技的快速发展，传统汽车和新能源汽车均得到了迅猛的增长，随着人类生活水平的不断提高，市场对汽车的需求量越来越大，推动汽车产业发展势在必行。随着汽车产业的日渐发展，对铝合金这种轻质车轮的需求量也越来越大，因此，设计生产铝车轮的有效3000T液态模锻液压机的电液控制系统及成形工艺显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种3000T液态模锻液压机的电液控制系统及成形工艺，本发明通过对液态模锻液压机的电液控制系统设计，并通过西门子1500系列PLC作为核心元件采用PID算法实现液态铝液快速成形的方法。同时相比于韩国传统的阀控液锻压机，使用atos的比例插装阀可实现下行速度可调并且速度过渡平稳，既能提高生产节拍，也提高了生产效率。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明的第一发明目的是提供一种3000T液态模锻液压机的电液控制系统，至少包括：

用于检测滑块位置信息的位移传感器；

用于检测主缸上腔压力信息的压力传感器；

以及与上述PID控制器、位移传感器和压力传感器电连接的PLC。

本发明的第二发明目的是提供一种3000T液态模锻液压机的电液控制系统的成形工艺，至少包括如下步骤：

步骤一、滑块快速下行阶段，依靠滑块自身重力作为动力，通过PLC控制侧缸回程腔侧的atos比例阀开口的大小来改变侧缸回程腔排油的速度，atos比例阀开口越大，回程腔排油速度越快，滑块下行速度便越快；

步骤二、滑块工进下行阶段，上模已接近液态铝液位置，此时下行将铝液充满整个模腔，降低滑块下行的速度至6-9mm/s；在这过程中，通过改变atos比例阀的开口来调整滑块下行的速度，与此同时，主泵组向主缸供油；

步骤三、滑块压制下行阶段，需速度稳定并且在0-5mm/s范围内；关闭atos比例阀，这时侧缸回程腔侧的背压阀会在回程腔形成背压来托住滑块，使滑块在自身重力状态下不下溜；上述滑块的速度仅由主泵组提供，对于速度控制，通过速度闭环算法改变比例泵排油量达到稳定速度的目的；

步骤四、下行加压阶段，针对于6061系列材料，考虑铝合金材料内部应变反应，在压制液态铝液时，1000T之前需慢速加压，1000T之后需快速加压至2500T，在慢速加压过程中，在满足系统油液压缩量和比例恒功率泵的最大功率的前提下，减小比例泵的排油量，相对减小压力的升高率，以实现慢速加压；在快速加压过程中，加大比例恒功率泵的排油量，提高系统压力的升高率，但这时要考虑比例恒功率泵的压力变量点的问题，当达到比例泵的恒功率时，流量与压力成反比例关系，压力增涨的同时流量会相对地减少；在压力接近目标压力时，采用切成单泵小流量继续加压，保证压力的超调量在合理范围内，并维持压力稳定；

步骤五、持压阶段，以单个比例泵小流量继续加压，为保证持压过程中压力的稳定，需通过压力闭环算法改变比例溢流阀的开启量。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，本发明通过对液态模锻液压机的电液控制系统设计，并通过西门子1500系列PLC作为核心元件采用PID算法实现液态铝液快速成形的方法。同时相比于韩国传统的阀控液锻压机，使用atos的比例插装阀可实现下行速度可调并且速度过渡平稳，既能提高生产节拍，也提高了生产效率；在本发明中，atos比例插装阀的使用，既可以实现快速下行，又能实现速度可调并且速度过渡平稳的提点；相比于韩国传统的采用蓄能器实现快速加压的方法，步骤四中的控制方法可以实现升压速率可控，相比之下，既提高了设备的性能，也在一定程度上提高了生产的效率；在液态轮毂锻造线中的其他设备的许多动作可以与液压机并行动作，已经没有压缩的空间。对于韩国传统的阀控系统来说，通过缩短滑块快速下行的时间、加压时间，能增加液态模锻的生产节拍，与此同时可以延长设备停机时间，增加设备维保时间，延长设备使用寿命。

附图说明：

图1是液态模锻液压机第三压制阶段工艺成形控制方法图；

图2是液态模锻液压机第五压制阶段工艺成形控制方法图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1和图2，

本发明公开了一种3000T液态模锻液压机的电液控制系统，包括：

用于检测滑块位置信息的位移传感器；

用于检测主缸上腔压力信息的压力传感器；

以及与上述PID控制器、位移传感器和压力传感器电连接的PLC。

一种3000T液态模锻液压机的电液控制系统的成形工艺，包括如下步骤：

步骤一为滑块快速下行阶段。这阶段，依靠滑块自身重力作为动力，此时可通过PLC控制侧缸回程腔侧的atos比例阀开口的大小来改变侧缸回程腔排油的速度(atos比例阀开口越大，回程腔排油速度越快，滑块下行速度便越快)，这一阶段需要快速下行以便上模快速接近铝液。

步骤二为滑块工进下行阶段。在这一阶段，上模已接近液态铝液位置，此时下行需将铝液充满整个模腔，需保证速度不能过快，防止铝液溅出，需降低滑块下行的速度至6-9mm/s左右。在这过程中，依然通过改变atos比例阀的开口来调整滑块下行的速度，与此同时，需主泵组向主缸供油，目的是防止在工进下行转换为压制下行过程中油液供给不足出现停顿现象。

步骤三为滑块压制下行阶段。这阶段，需速度稳定并且在0-5mm/s范围内可调。这便需要关闭atos比例阀，这时侧缸回程腔侧的背压阀会在回程腔形成背压来托住滑块使其在自身重力状态下不下溜。这一目的是实现滑块的速度仅由主泵组提供，以便对速度进行精确的控制。对于速度控制，由于在滑块下行过程中速度会因油液的压缩而衰减，为减少下行过程中速度衰减，需通过速度闭环算法改变比例泵排油量达到速度稳定的目的。

步骤四为下行加压阶段。针对于6061系列材料，考虑到铝合金材料内部应变反应，在压制液态铝液时，1000T之前需慢速加压，1000T之后需快速加压至2500T，采用这种工艺产品的组织结构更好。鉴于这种工艺要求，在慢速加压过程中，在满足系统油液压缩量和比例恒功率泵的最大功率的前提下，减小比例泵的排油量，相对减小压力的升高率，以实现慢速加压。在快速加压过程中，加大比例恒功率泵的排油量，提高系统压力的升高率，但这时要考虑比例恒功率泵的压力变量点的问题，当达到比例泵的恒功率时，流量与压力成反比例关系，压力增涨的同时流量会相对地减少。在压力接近目标压力时，采用切成单泵小流量继续加压，保证压力的超调量在合理范围内，并维持压力稳定。

步骤五为持压阶段。这阶段，以单个比例泵小流量继续加压，为保证持压过程中压力的稳定，需通过压力闭环算法改变比例溢流阀的开启量达到速度稳定的目的。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。