阅读说明：本技术 一种旋压机模具液压压下控制系统 (Hydraulic pressing control system for spinning machine die ) 是由 赵春江 宁圆盛 王蕊 白峭峰 龙涛 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种旋压机模具液压压下控制系统。该系统主要由油箱1、控制电机2、轴向柱塞泵3、电液伺服阀7、非对称液压缸13、旋轮14、控制器17,以及位置传感器15和压力传感器12等部分组成,来实现钢管16的变薄旋压。启动控制电机2带动轴向柱塞泵3转动,分别通过压力传感器12和位置传感器15采集非对称液压缸13两腔的压力信号和活塞杆的位置信号,反馈到系统控制器17中,使系统构成压力控制为内环控制,位置控制为外环控制的双闭环控制系统,通过调节电液伺服阀7的阀芯位移控制流入非对称液压缸13无杆腔的流量来改变液压缸13的压下量,从而改变安装于液压缸13活塞杆上旋轮14的压下量,实现对所旋压的钢管16的壁厚控制。该方法能够明显提高旋压机的控制精度,降低外负载扰动对液压系统稳定性的影响。(The invention discloses a hydraulic pressing control system for a spinning machine die. The system mainly comprises an oil tank 1, a control motor 2, an axial plunger pump 3, an electro-hydraulic servo valve 7, an asymmetric hydraulic cylinder 13, a spinning wheel 14, a controller 17, a position sensor 15, a pressure sensor 12 and the like, and thinning spinning of a steel pipe 16 is realized. The control motor 2 is started to drive the axial plunger pump 3 to rotate, pressure signals of two cavities of the asymmetric hydraulic cylinder 13 and position signals of a piston rod are acquired through the pressure sensor 12 and the position sensor 15 respectively and fed back to the system controller 17, so that the system forms a double closed loop control system with pressure control as inner loop control and position control as outer loop control, the amount of pressing down of the hydraulic cylinder 13 is changed by adjusting the valve core displacement of the electro-hydraulic servo valve 7 to control the flow rate flowing into the rodless cavity of the asymmetric hydraulic cylinder 13, the amount of pressing down of a spinning wheel 14 arranged on the piston rod of the hydraulic cylinder 13 is changed, and the wall thickness control of a spun steel pipe 16 is realized. The method can obviously improve the control precision of the spinning machine and reduce the influence of external load disturbance on the stability of the hydraulic system.)

一种旋压机模具液压压下控制系统

技术领域

本发明涉及高精度电液伺服控制系统领域，具体涉及一种旋压机模具液压压下控制系统。

背景技术

旋压机属于金属塑性成形机械，由于强力旋压技术自身的特点，使它在航空航天、武器装备以及其他军事和民用工业中得到了广泛的应用。目前，旋压机的进给驱动方式主要有两种方式：伺服电机+滚珠丝杠和电液伺服系统。第一种方式只是用于中小型旋压机，且旋压制品的精度比较低。另外一种方式是当前大型高精度强力旋压进给驱动的主要方式，能够满足大选压力的要求且抗冲击性能好。由我国自主研发的大型立式数控强力旋压机SY—100L和VL—16CNC以及卧式强力旋压机SY—6CNC和SY3D—400CNC的进给系统均采用电液控制。国外一些著名的旋压机制造商生产的数控强力旋压机也都采用了电液进给驱动系统。因此，要实现大型件的高性能强力旋压加工，对电液控制系统的开发成为了关键问题，且具有重要的现实意义。

基于旋压机电液系统控制方法，本发明提出一种旋压机模具液压压下控制系统，目的是为了提高旋压机模具压下液压缸的位置控制精度，减小外负载扰动对系统稳定性的影响。

发明内容

本发明是为了提高旋压机模具液压压下控制系统的位置控制精度，提出一种旋压机模具液压压下控制系统。

本发明是通过如下技术方案来实现的：结合图1、2所示，旋压机液压控制系统包括油箱1、控制电机2、轴向柱塞泵3、溢流阀4，10.1，10.2，11.1，11.2、液控单向阀5，8.1，8.2，8.3，8.4、二位三通换向阀6，9.1，9.2、电液伺服阀7.1，7.2、压力传感器12.1，12.2，12.3，12.4、非对称液压缸13.1，13.2、旋轮14.1，14.2、位移传感器15.1，15.2、钢管16、控制器17；其中二位三通换向阀6安装于集成块上用来控制整个系统的启动和停止；溢流阀4安装于集成块上对系统进行过载保护；旋压机压下液压缸13.1，13.2的动作靠控制器17调节电液伺服阀7.1，7.2的阀芯位移来实现，溢流阀10.1，10.2，11.1，11.2均安装于集成块上用来调节和稳定非对称液压缸13.1，13.2的进出口压力；液控单向阀5，8.1，8.2，8.3，8.4也安装于集成块上用来锁紧液压缸13.1，13.2，防止因泄露而产生的液压缸13.1，13.2的误动；二位三通换向阀9.1，9.2安装于集成块上用来切换系统工况；液压缸13.1，13.2活塞杆上安装有位移传感器15.1，15.2，各腔的连接油路上装有压力传感器12.1，12.2，12.3，12.4，分别用来采集活塞杆的位移信号和系统工作时液压缸两腔的工作压力信号；旋轮14.1，14.2通过铰链固定于非对称液压缸13.1、13.2的活塞杆上；具体工作方法如下所述：

a）启动控制电机2和轴向柱塞泵3后，切换两位三通阀6到右位。控制器17控制电液伺服阀7.1切换到左位7.2切换到右位时，泵3的压力油经液控单向阀5、电液伺服阀（7.1、7.2）、液控单向阀（8.1、8.4）进入非对称液压缸（13.1、13.2）的无杆腔，而有杆腔的油液经两位三通换向阀（9.1、9.2）、液控单向阀（8.2、8.3）、电液伺服阀（7.1、7.2）流回油箱。通过位移传感器（15.1，15.2）采集非对称液压缸（13.1、13.2）活塞杆的实际位移信号x，反馈回控制器17中，与给定的位移信号us进行比较，经控制器后，输出给电液伺服阀（7.1，7.2），通过调节电液伺服阀（7.1，7.2）的阀芯位移来控制非对称液压缸（13.1、13.2）的动作，形成位置闭环控制。通过压力传感器（12.1，12.2，12.3，12.4）采集非对称液压缸（13.1、13.2）进出油口油路上的压力信号P1、P2，反馈到压力—位置转换模型中，转换成可以与位移信号相加减的信号数据，与给定的位移信号us比较，经控制器17后，输出给电液伺服阀（7.1，7.2），通过调节电液伺服阀（7.1，7.2）的阀芯位移来控制非对称液压缸（13.1、13.2）的动作，形成压力闭环控制。最后使旋压机模具液压压下控制系统的位置和压力分别在两个闭环控制的作用下使系统实现快进；

b）当旋轮（14.1、14.2）接触到钢管16时，通过位移传感器（15.1，15.2）采集非对称液压缸（13.1、13.2）活塞杆的实际位移信号x，压力传感器（12.1，12.2，12.3，12.4）采集非对称液压缸（13.1、13.2）进出油口油路上的压力信号P1、P2，反馈到压力—位置转换模型中，转换成可以与位移信号相加减的信号数据，将采集到的信号与给定的位移信号us比较后输出给控制器17，通过控制器17将两位三通换向阀9.1切换到右位，9.2切换到左位，非对称液压缸（13.1、13.2）有杆腔的油液经两位三通换向阀（9.1、9.2）、溢流阀（10.1、10.2）流回油箱，使旋压机模具液压压下控制系统的位置和压力分别在两个闭环控制的作用下实现快进到工进的切换；

c）根据位移传感器（15.1，15.2）和压力传感器（12.1，12.2，12.3，12.4）采集到的信号，当检测活塞杆工进到目标位置后，通过控制器17控制电液伺服阀（7.1、7.2）切换到中位，非对称液压缸（13.1、13.2）停止。旋压结束后，利用控制器17将电液伺服阀7.1切换到右位，7.2切换到左位，两位三通换向阀9.1切换到左位，9.2切换到右位，泵3的压力油经液控单向阀5、电液伺服阀（7.1、7.2）、液控单向阀（8.2、8.3）、两位三通换向阀（9.1、9.2）进入非对称液压缸（13.1、13.2）的有杆腔，无杆腔的油液经液控单向阀（8.1、8.4）、电液伺服阀（7.1、7.2）向油箱排油，非对称液压缸（13.1、13.2）快退。当缸退回到终点，根据位移传感器15和压力传感器12采集到的信号，利用控制器17将电液伺服阀（7.1、7.2）切换到中位，两位三通换向阀6切换到左位，非对称液压缸（13.1、13.2）的工作循环结束。

附图说明

图1是本发明的旋压机液压压下系统原理图。

图2是旋压机液压压下系统的控制方框图。

图中：油箱1、控制电机2、轴向柱塞泵3、溢流阀4，10.1，10.2，11.1，11.2、液控单向阀5，8.1，8.2，8.3，8.4、二位三通换向阀6，9.1，9.2、电液伺服阀7.1，7.2、压力传感器12.1，12.2，12.3，12.4、非对称液压缸13.1，13.2、旋轮14.1，14.2、位移传感器15.1，15.2、钢管16、控制器17。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

如图1、2所示，启动控制电机2和轴向柱塞泵3后，切换两位三通阀6到右位。控制器17控制电液伺服阀7.1切换到左位7.2切换到右位时，泵3的压力油经液控单向阀5、电液伺服阀（7.1、7.2）、液控单向阀（8.1、8.4）进入非对称液压缸（13.1、13.2）的无杆腔，而有杆腔的油液经两位三通换向阀（9.1、9.2）、液控单向阀（8.2、8.3）、电液伺服阀（7.1、7.2）流回油箱。通过位移传感器（15.1，15.2）采集非对称液压缸（13.1、13.2）活塞杆的实际位移信号x，反馈回控制器17中，与给定的位移信号us进行比较，经控制器后，输出给电液伺服阀（7.1，7.2），通过调节电液伺服阀（7.1，7.2）的阀芯位移来控制非对称液压缸（13.1、13.2）的动作，形成位置闭环控制。通过压力传感器（12.1，12.2，12.3，12.4）采集非对称液压缸（13.1、13.2）进出油口油路上的压力信号P1、P2，反馈到压力—位置转换模型中，转换成可以与位移信号相加减的信号数据，与给定的位移信号us比较，经控制器17后，输出给电液伺服阀（7.1，7.2），通过调节电液伺服阀（7.1，7.2）的阀芯位移来控制非对称液压缸（13.1、13.2）的动作，形成压力闭环控制。最后使旋压机模具液压压下控制系统的位置和压力分别在两个闭环控制的作用下使系统实现快进。当旋轮（14.1、14.2）接触到钢管16时，通过位移传感器（15.1，15.2）采集非对称液压缸（13.1、13.2）活塞杆的实际位移信号x，压力传感器（12.1，12.2，12.3，12.4）采集非对称液压缸（13.1、13.2）进出油口油路上的压力信号P1、P2，反馈到压力—位置转换模型中，转换成可以与位移信号相加减的信号数据，将采集到的信号与给定的位移信号us比较后输出给控制器17，通过控制器17将两位三通换向阀9.1切换到右位，9.2切换到左位，非对称液压缸（13.1、13.2）有杆腔的油液经两位三通换向阀（9.1、9.2）、溢流阀（10.1、10.2）流回油箱，使旋压机模具液压压下控制系统的位置和压力分别在两个闭环控制的作用下实现快进到工进的切换。根据位移传感器（15.1，15.2）和压力传感器（12.1，12.2，12.3，12.4）采集到的信号，当检测活塞杆工进到目标位置后，通过控制器17控制电液伺服阀（7.1、7.2）切换到中位，非对称液压缸（13.1、13.2）停止。旋压结束后，利用控制器17将电液伺服阀7.1切换到右位，7.2切换到左位，两位三通换向阀9.1切换到左位，9.2切换到右位，泵3的压力油经液控单向阀5、电液伺服阀（7.1、7.2）、液控单向阀（8.2、8.3）、两位三通换向阀（9.1、9.2）进入非对称液压缸（13.1、13.2）的有杆腔，无杆腔的油液经液控单向阀（8.1、8.4）、电液伺服阀（7.1、7.2）向油箱排油，非对称液压缸（13.1、13.2）快退。当缸退回到终点，根据位移传感器15和压力传感器12采集到的信号，利用控制器17将电液伺服阀（7.1、7.2）切换到中位，两位三通换向阀6切换到左位，非对称液压缸（13.1、13.2）的工作循环结束。