基于电液控制的皮带轮旋压机床主轴位置精度的仿真与优化.pdf

年月机床与液压
第卷第期

基于电液控制的皮带轮旋压机床主轴位置精度的仿真与优化

夏琴香,,李小龙,,周思聪‘,林业海,,黄新文
华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州〕训中山中炬精工机械有限公司,广八中山斜

摘耍为达到由电液比例阀控缸位置伺服系统带动的上主轴沿轴向对毛坯的压制与伺服电机滚珠丝杆驱动的旋轮沿径
向对毛坯的成形同步进行的目的,利用软件对皮带轮旋压机床的电液比例阀控缸位置伺服系统进“亏了建模和仿真,
就其中的系统信号响应能力进行了分析,提出了相应的改进方案,并对该方案中的各个参数进行了组合优化。结果表明,
对由变泵、光栅尺、液压缸、电液比例方向阀组成的电液比例阀控缸位置伺服系统而言,通过引入速度环节,并进行参
数优化,可使得由液压缸驭动的上主轴位置精度达到士以上,能很好地满足多楔带轮旋压成形时楔部增厚的需要
使用软件中的参数优化功能,可以减少系统参数调试的时间,所得到的最优参数能极大地提高上主轴的位精度。
关扭词带轮旋压电液位里控制仿真优化
中圈分类号文献标识码文章编号一一加一一

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引官伺服电机代替液压驭动旋轮的径向进给运动,以提高
皮带轮旋压机床的工作原理是将板坯夹紧在旋压皮带轮的尺寸精度。
机床的芯模上,并按要求的速度旋转,由旋轮对其表在旋制多楔带轮时,由于成形带轮楔部所需要的
面施压,产生连续的局部塑性变形〔’。液压系统具有材料较底部厚,需要增加板坯增厚工艺,在进行板坯

,
紧凑、容易用弱电控制、可以提供大的载荷、容易与增厚时需要上主轴和旋轮对板坯同时施压才能达到
机械结构配合等特点,因而目前国产立式皮带轮旋增厚的目的,所以驱动上主轴运动的液压系统和驱动

。
压机床均采用液压传动来驱动上主轴的上、下运动和旋轮径向进给的伺服系统需要进行联动但是液压系
,
旋轮的径向进给运动。但由于液压系统的固有频率,统存在不确定性和非线性等缺陷为达到液压缸带动
如死区、泄漏、阻尼系数的时变性以及负载干扰的存上主轴沿轴向对毛坯的压制与滚珠丝杆驱动旋轮沿径
,
在,系统呈现出不确定特性和非线性特性川,使得所向对毛坯的成形同步进行的目的需要上主轴的运动

,
旋制的皮带轮精度较差。由于伺服电机具有响应速度能够快速准确地响应控制器发出的信号指令实现与
,
快、位控制精度高、运行平稳、重复定位精度高和响应快速的伺服电机精确地联动故此笔者提出对所
驱动力大等特点,华南理工大学的研究人员提出采用研制的多楔带轮旋压机床的液压系统响应信号的能力

收稿日期一一
甚金项目沁年广东省教育部产学研合作项目编号拓【巧旧小旧
作者简介夏琴香一,女,江西省九江市人,华南理工大学教授,主要从事塑性成形理论、工艺及设备等方面的研
究。电话,一秘双。
第期夏琴香等基于电液控制的皮带轮旋压机床主轴位置精度的仿真与优化··

。
进行模拟仿真馈回控制器与期望位移值进行比较,得到一个位移偏
软件是法国公司开发的用于差。控制器根据这个偏差得到一个控制电压值输人给

、
解决系统工程的建模仿真和动态性能分析的图形化比例方向阀,用来控制阀的开口,进而控制液压缸上
开发环境,带有多种工程软件包,其中包括液压仿真主轴运动到期望位置。
部分。用户可以从元件库中直接使用已有的液压元
件,或者可以利用库中的子模型搭建所需的元
件。这些元件的数学模型充分考虑了液压油的可压缩

、,
性元件的非线性特性等特点使仿真结果更接近于日
实际。
电液比例阀控缸位里伺服系统
厂国
本项目所研制的皮带轮旋压机床采用液压来驱动
滩
上主轴的运动,为旋制出如图所要求精度的楔式带一电动机
一变泵
,
轮要求毛坯增厚时液压缸与伺服电机能快速精确地一滋流阀
月
,。光姗尺
联动使金属尽可能多地往成齿部分流动故此液压液压缸
‘
缸下运置土之。一电液比例方向阀
向动时的位精度应控制在内,一控制器

一图电液比例阀控缸位置伺服系统

因石内
仿真模型建立
软件中的建模

协落曲工

围回一

图楔式带轮图环境下的仿真模型

,,
近年来电液比例技术得到进一步的完善采用电液比例阀控缸位置伺服系统在环境下

、、,
了位移反馈压力反馈流量反馈等校正手段使阀的仿真模型如图所示。图中所有液压元件都是从

、,
的动态精度动态响应和稳定性得到很大的提高另软件提供的液压系统标准库中选择的元件模型。建模

、,
外凭借其成本低抗污染能力强的特点电液比例阀仿真时主要的参数设置如下
在许多场合逐渐取代了伺服阀。因此选择电液比例阀液压缸最大工