[发明专利]立式轴向成形压机的控制系统及方法、控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及CNC振动式轴向成形设备，主要为汽车轻量化、高品质零件制造提供新型制造技术，具有脉冲式小能量多次加载方式的控制结构，特别是涉及一种立式轴向成形压机的控制系统及该控制系统的控制方法，应用于该控制系统的控制装置及该控制装置的控制方法。

背景技术

冷态调频调幅轴向成形设备和工艺技术在汽车零部件加工生产中的使用，随着汽车工业技术的不断发展，汽车零部件设计不但存在回转特征表面，也存在大量的非回转体特征表面(如对称多边形、非对称多边形、曲线与直线复合形状)；为了满足轻量化的要求，大量使用空心零件代替实心零件，用于传动内外花键、内外齿轮，薄壁内外花键(齿轮)、盲孔内外花间(齿轮)等，突出了产品功能的实现，提高了装配效率，改善了整车性能，提高了整车安全性、可靠性、乘驾舒适性。这些零件在汽车自动变速器、发动机总成、转向系统、驱动系统、减震机构，车内安全构件中大量存在。采用传统制造工艺和装备加工效率低、制造成本高、甚至会造成高能源消耗和环境污染，甚至无法制造。

调频调幅轴向成形设备及其工艺技术是机械工程技术领域工艺方法和制造技术的创新，使原来由于加工工艺方法限制认为不合理的设计变得合理；使原来不可能实现或很难实现的结构制造变得可能和容易，突出零件功能的实现；使原来很难保证的零件技术指标得以轻松保证，并得到质的提高，因而零件的可靠性得以根本改善。

在航空航天、国防、核能工业等多个工业领域，为了实现特殊的功能，其零件设计在材料选择、结构设计、综合机械性能等方面有特殊要求，调频调幅轴向成形设备同样有着广泛的应用。本控制结构正是调频调幅轴向成形设备的关键技术。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种立式轴向成形压机的控制系统及该控制系统的控制方法，应用于该控制系统的控制装置及该控制装置的控制方法。该立式轴向成形压机的控制系统完全有别于传统压力机一次压制的控制系统，提供一种振动压制成型的控制结构，具有调频调幅轴向振动成形柔性控制结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种立式轴向成形压机的控制系统，其应用于该立式轴向成形压机中，该立式轴向成形压机包括用于压制零件的压头(9)、用于驱动压头(9)的伺服阀(5)，该控制系统用于控制伺服阀(5)；该控制系统包括电气控制子系统，该电气控制子系统包括位移传感器(10)、处理器(2)、分别设置在处理器(2)上的D/A模块(3)与A/D模块(4)；位移传感器(10)安装在压头(9)上用于测量压头(9)的模拟量的实际位移S11，A/D模块(4)用于模数转换实际位移S11得到数字量的实际位移S1，处理器(2)内部设置有给定频率速度系数K，处理器(2)接收理想的压制速度V、压制位移S、频率给定ω，并根据实际位移S1、给定频率速度系数K、压制速度V、压制位移S、频率给定ω产生伺服阀(5)开口所需的数字量的电压值V1，D/A模块(3)用于数模转换电压值V1得到模拟量的电压值V，伺服阀(5)接收电压值V驱动压头(9)。

作为上述方案的进一步改进，该控制系统还包括显示子系统，该显示子系统包括与处理器(2)交换参数的人机界面系统HMI(1)，该人机界面系统HMI(1)输出压头(9)理想的压制速度V、压制位移S、频率给定ω，并实时显示压头(9)的位置曲线、速度对时间的曲线。优选地，处理器(2)通过工业以太网与人机界面系统HMI(1)交换参数。

作为上述方案的进一步改进，该处理器(2)首先，根据频率给定ω产生方波，将压制位移S与实际位移S1比较产生位置差△S，对实际位移S1进行dS/dt运算获得实际速度值V1，将压制速度V与实际速度值V1比较产生速度差△V；接着，根据位置差△S、速度差△V运算出当前的理论位移值△S1，△S1＝△S-△V×T，T为一个采样周期；然后，将理论位移值△S1与该方波叠加输出控制信号；之后根据内部给定频率速度系数K、该控制信号、实际位移S1产生伺服阀(5)开口所需的数字量的电压值V1。优选地，该方波为0-30HZ方波，电压值V为±10V。

本发明还提供一种控制方法，其应用于上述任意立式轴向成形压机的控制系统，该控制方法包括以下步骤：

步骤一，设置给定频率速度系数K，并接收理想的压制速度V、压制位移S、频率给定ω；

步骤二，测量压头(9)的模拟量的实际位移S11；

模数转换实际位移S11得到数字量的实际位移S1；

根据频率给定ω产生方波；

将压制位移S与实际位移S1比较产生位置差△S；

对实际位移S1进行dS/dt运算获得实际速度值V1；