[发明专利]可实现工件成型的自动化控制装置和方法

说明书

本发明涉及伺服压力机应用领域，特别公开了一种可实现工件成型的自动化控制装置和方法。该可实现工件成形的自动化控制装置，包括人机交互系统中的三维设计接口，其特征在于：人机交互系统连接成形工艺专家系统，成形工艺专家系统依次连接有限元分析与校验系统和电机插补计算系统，电机插补计算系统连接伺服电机系统。本发明能够给出经过专家系统优化的成形加工工艺，能大幅度提高成形工艺的准确性，减少了工艺技术人员的劳动强度和工作时间，并直接节约了大量的板材材料。

（一）技术领域

本发明涉及伺服压力机应用领域，特别涉及一种可实现工件成型的自动化控制装置和方法。

（二）背景技术

在材料成形加工领域，现有的技术方案一般是用户根据冲压成形材料和成形结构自行设定压力机滑块的工艺曲线，常见的工艺模式是用户在伺服压力机的人机交互界面内容上设定关键定，包括滑块的位置和转速。电机接着会根据这些关键点的信息直接进行计算机插补计算和模拟，之后生成插补点作为电机的位置给定，电机会依此执行此命令。此种技术方案实现较为简单和快捷，对伺服压力机的电控集成技术要求不高，适合对成形产品不高的应用场景。

伺服压力机的设置滑块相关关键点是以当前客户的经验和现场调试效果为准，没有经过科学的理论计算和推导，更没有丰富的经验可借鉴。如果客户经验不足，会造成设计的关键点错误，影响工件产品成型，出现产品皱破或撕裂。另外，出现的情况是尽管没有出现明显的外观问题，但由于成形速度不匹配，造成工件成形强度不够，严重影响产品寿命。这些情况如何解决是提高我国制造业冲压产品成形质量的关键。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种数字化分析、调试时间少、运行准确度高的可实现工件成形的自动化控制装置和方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种可实现工件成形的自动化控制装置，包括人机交互系统中的三维设计接口，其特征在于：人机交互系统连接成形工艺专家系统，成形工艺专家系统依次连接有限元分析与校验系统和电机插补计算系统，电机插补计算系统连接伺服电机系统。

本发明可实现原依靠人的经验才能实现的功能，并进行数字化分析，由于全部集成在电控系统中，并由高运算速度的设备和高性能软件配合，可大大减少调试压力机的时间，使伺服压力机生产的成形产品的质量大大提高。

本发明的更优技术方案为：

所述成形工艺专家系统连接专家知识库系统，其中包括大量的成形工艺参数和分析数据。

所述人机交互系统包括人机交互设备和界面，实现人机交互的完成。

所述伺服电机系统包括连接电机插补计算系统的主控单元，主控单元连接伺服电机，通过主控单元实现分析数据的接收和指令的下达。

基于上述自动化控制装置实现工件自动化成形的方法，包括如下步骤：

（1）通过三维设计接口输入需成形板材的材质和三维图纸，在人机交互系统中输出三维设计的中间文件；

（2）在成形工艺专家系统中进行二次建模，生产最佳的成形加工工艺；

（3）调用有限元分析与校验系统，仿真在最佳成形工艺条件下加工的状态，并预测可能会出现的问题，经过修改和测试后，形成最终的成形工艺曲线和工艺参数；

（4）利用电机插补计算系统，根据工艺曲线测算电机执行范围内的可执行指令，伺服驱动系统接收该指令，完成冲压过程。

优选的是：

步骤（2）中，成形工艺专家系统连接专家知识库系统，其中包括成形工艺经验参数、金属塑性变形的应力和应变参数及对应关系、塑性变形阶段和弹性变形阶段的分析数据。