钛电极液压机的浮动成型电液控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种钛电极液压机的浮动成型电液控制系统及控制方法，钛电极液压机的浮动成型电液控制系统主要包括上模液压缸、恒压变量泵、三通控制阀、浮动缸位移传感器、第一压力传感器、蓄能器、第二压力传感器、浮动缸、控制器、电液比例变量泵、上模位移传感器等。本发明专利技术能够在钛及钛合金电极块模压成型过程中实现伺服浮动压制工艺，有效地解决了钛电极模压制件密度分布不均匀难题，从而提升制件质量、降低废品率。

【技术实现步骤摘要】
钛电极液压机的浮动成型电液控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种钛电极液压机的电液控制系统及控制方法，特别是钛电极液压机的浮动成型电液控制系统及控制方法。
技术介绍
钛及钛合金电极块模压成型的坯料为疏松的颗粒状海绵钛，在压制过程中上模作用于海绵钛上表面而产生压制力，模腔内海绵钛在压制力作用下因流动性与模腔侧壁之间形成侧压力，同时模腔内海绵钛在致密化过程中发生向下的位移，所以模腔侧壁对于海绵钛产生向上的摩擦力，模腔内海绵钛受到的压制力因摩擦力的抵消作用而从上层到下层逐渐减小，于是成型后的电极块密度从上层到下层逐渐降低，不均匀的密度分布导致了同一电极块的各部分机械性能与物理性能不一致，如何改善制品密度均匀性以提升最终产品质量是模压钛及钛合金电极块中亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钛电极液压机的浮动成型电液控制系统及控制方法，能够实现钛及钛合金电极块模压成型过程中的伺服浮动压制工艺。本专利技术的技术方案如下：一种钛电极液压机的浮动成型电液控制系统，至少包括上模液压缸，用于驱动液压机滑块与上模；恒压变量泵，用于提供控制浮动缸运动的高压油；三通控制阀，用于控制浮动缸的运动；浮动缸位移传感器，用于测量浮动缸的活塞杆位移；第一压力传感器，用于测量浮动缸的无杆腔压力；蓄能器，作为辅助动力源、改善系统动态、优化系统能效；第二压力传感器，用于测量浮动缸的有杆腔压力；浮动缸，用于驱动阴模浮动框；控制器，用于采集传感器的信号、执行控制算法并将控制指令信号传给控制元件，实现浮动成型工艺；电液比例变量泵，用于控制上模液压缸的运动；上模位移传感器，用于测量上模与滑块的位移。其中：三通控制阀，浮动缸位移传感器，第一压力传感器，浮动缸各有4组；4组浮动缸分别布置在阴模浮动框四角；恒压变量泵的出油口与三通控制阀的P口、浮动缸有杆腔、蓄能器的油口、第二压力传感器的测量口之间通过管路连通；三通控制阀的A口与浮动缸无杆腔、第一压力传感器的测量口之间通过管路连通；浮动缸位移传感器内置于浮动缸，浮动缸位移传感器的活动检测端固定安装于浮动缸的活塞；电液比例变量泵的出油口与上模液压缸的作用腔通过管路连通；上模位移传感器的活动检测端固定安装于液压机滑块；恒压变量泵的吸油口、恒压变量泵的T口、电液比例变量泵的吸油口与液压油箱之间通过管路连通；控制器与三通控制阀，浮动缸位移传感器，第一压力传感器，第二压力传感器，电液比例变量泵，上模位移传感器之间电气连接。一种钛电极液压机的浮动成型电液控制系统的控制方法，具体如下：压制阶段：控制器通过电液比例变量泵对上模液压缸进行速度闭环控制；控制器通过三通控制阀对浮动缸进行运动-力协同闭环控制，使得阴模浮动框向下运动的位移与制件坯料的压缩量保持符合工艺设定的关联关系，在此运动过程中4组浮动缸的活塞杆位移保持一致，同时4组浮动缸的合力不超出工艺设定的范围。脱模阶段：控制器通过三通控制阀对浮动缸进行闭环同步运动控制；上脱模时阴模浮动框向下运动，下模将制件从阴模内推出；下脱模时阴模浮动框向上运动，上模将制件从阴模内推出。控制器首先根据第一压力传感器、第二压力传感器测量值与浮动缸有、无杆腔的作用面积计算浮动缸的输出力，然后对比浮动力设定值与实际的浮动缸合力大小从而对上模的设定速度进行修正，修正方法是根据钛电极模压成型工艺数据匹配上模液压缸与浮动缸的速度以确保实际的浮动缸合力不超过浮动力设定值，对上模的设定速度修正后得到上模液压缸与浮动缸的期望速度，以期望速度为虚拟轴的运动速度通过积分运算可以得到上模液压缸与浮动缸的期望位移，最后控制器根据期望位移对上模液压缸与浮动缸进行闭环运动控制。本专利技术的优点是能够在钛及钛合金电极块模压成型过程中实现伺服浮动压制工艺，有效地解决了钛电极模压制件密度分布不均匀难题，从而提升制件质量、降低废品率。附图说明图1为本专利技术控制系统的原理示意图。图2为本专利技术控制方法的控制框图。图1中：1-上模液压缸，2-恒压变量泵，3-三通控制阀，4-浮动缸位移传感器，5-第一压力传感器，6-蓄能器，7-第二压力传感器，8-浮动缸，9-控制器，10-电液比例变量泵，11-上模位移传感器，201-上模，202-阴模，203-阴模浮动框，204-下模，301-滑块，401-海绵钛。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。参见图1，本专利技术主要包括：上模液压缸1，用于驱动液压机滑块301与上模201；恒压变量泵2，用于提供控制浮动缸8运动的高压油；三通控制阀3，用于控制浮动缸8的运动；浮动缸位移传感器4，用于测量浮动缸8的活塞杆位移；第一压力传感器5，用于测量浮动缸8的无杆腔压力；蓄能器6，作为辅助动力源、改善系统动态、优化系统能效；第二压力传感器7，用于测量浮动缸8的有杆腔压力；浮动缸8，用于驱动阴模浮动框203；控制器9，用于采集传感器的信号、执行控制算法并将控制指令信号传给控制元件，实现浮动成型工艺；电液比例变量泵10，用于控制上模液压缸1的运动；上模位移传感器11，用于测量上模201与滑块301的位移。其中：三通控制阀3，浮动缸位移传感器4，第一压力传感器5，浮动缸8各有4组；4组浮动缸8分别布置在阴模浮动框203四角；恒压变量泵2的出油口与三通控制阀3的P口、浮动缸8有杆腔、蓄能器6的油口、第二压力传感器7的测量口之间通过管路连通；三通控制阀3的A口与浮动缸8无杆腔、第一压力传感器5的测量口之间通过管路连通；浮动缸位移传感器4内置于浮动缸8，浮动缸位移传感器4的活动检测端固定安装于浮动缸8的活塞；电液比例变量泵10的出油口与上模液压缸1的作用腔通过管路连通；上模位移传感器11的活动检测端固定安装于液压机滑块301；恒压变量泵2的吸油口、恒压变量泵2的T口、电液比例变量泵10的吸油口与液压油箱之间通过管路连通；控制器9与三通控制阀3，浮动缸位移传感器4，第一压力传感器5，第二压力传感器7，电液比例变量泵10，上模位移传感器11之间电气连接。参见图1，上模液压缸1的活塞杆与液压机滑块301连接，上模201安装于液压机滑块301下平面；阴模202通过楔形块固定于阴模浮动框203；下模204固定安装于液压机工作台上；压制前阴模202与下模204形成的模腔内填满颗粒状海绵钛401；压制时模腔内的海绵钛401被上模201致密化压实，最终固结为钛电极块。参见图1，压制时模腔内海绵钛401的上表面随上模201一起向下运动，海绵钛401的压缩量等于上模液压缸1活塞杆的位移，海绵钛401上表面的运动速度与上模液压缸1活塞杆的速度相同、用vu表示,海绵钛下401表面的运动速度为0。如果阴模202保持静止，海绵钛401相对于阴模202内壁面的速度从上表面到下表面逐渐减小，且速度方向向下，海绵钛401受到阴模202内壁面的摩擦力方向向上。在浮动成型工艺中控制器9通过三通控制阀3对浮动缸8进行运动控制，使得阴模202随阴模浮动框203一起向下运动，并且运动速度vc与海绵钛401中间高度附近的横截面速度相等，故海绵钛401可以分为两部分：中间高度以上部分速度大于vc，此部分相对于阴模202内壁面向下运动，摩檫力向上；中间高度以下部分速度小于vc，此部分相对于阴模202内壁面向上运动，摩檫力向下。海绵钛401上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛电极液压机的浮动成型电液控制系统，其特征是：该系统至少包括上模液压缸（1），用于驱动液压机滑块与上模；恒压变量泵（2），用于提供控制浮动缸（8）运动的高压油；三通控制阀（3），用于控制浮动缸（8）的运动；浮动缸位移传感器（4），用于测量浮动缸（8）的活塞杆位移；第一压力传感器（5），用于测量浮动缸（8）的无杆腔压力；蓄能器（6），作为辅助动力源、改善系统动态、优化系统能效；第二压力传感器（7），用于测量浮动缸（8）的有杆腔压力；浮动缸（8），用于驱动阴模浮动框；控制器（9），用于采集传感器的信号、执行控制算法并将控制指令信号传给控制元件，实现浮动成型工艺；电液比例变量泵（10），用于控制上模液压缸（1）的运动；上模位移传感器（11），用于测量上模与滑块的位移；其中：三通控制阀（3）、浮动缸位移传感器（4）、第一压力传感器（5）、浮动缸（8）各有4组；4组浮动缸（8）分别布置在阴模浮动框四角；恒压变量泵（2）的出油口与三通控制阀（3）的P口、浮动缸（8）有杆腔、蓄能器（6）的油口、第二压力传感器（7）的测量口之间通过管路连通；三通控制阀（3）的A口与浮动缸（8）无杆腔、第一压力传感器（5）的测量口之间通过管路连通；浮动缸位移传感器（4）内置于浮动缸（8），浮动缸位移传感器（4）的活动检测端固定安装于浮动缸（8）的活塞；电液比例变量泵（10）的出油口与上模液压缸（1）的作用腔通过管路连通；上模位移传感器（11）的活动检测端固定安装于液压机滑块；恒压变量泵（2）的吸油口、恒压变量泵（2）的T口、电液比例变量泵（10）的吸油口与液压油箱之间通过管路连通；控制器（9）与三通控制阀（3）、浮动缸位移传感器（4）、第一压力传感器（5）、第二压力传感器（7）、电液比例变量泵（10）、上模位移传感器（11）之间电气连接。...

【技术特征摘要】
1.一种钛电极液压机的浮动成型电液控制系统，其特征是：该系统至少包括上模液压缸（1），用于驱动液压机滑块与上模；恒压变量泵（2），用于提供控制浮动缸（8）运动的高压油；三通控制阀（3），用于控制浮动缸（8）的运动；浮动缸位移传感器（4），用于测量浮动缸（8）的活塞杆位移；第一压力传感器（5），用于测量浮动缸（8）的无杆腔压力；蓄能器（6），作为辅助动力源、改善系统动态、优化系统能效；第二压力传感器（7），用于测量浮动缸（8）的有杆腔压力；浮动缸（8），用于驱动阴模浮动框；控制器（9），用于采集传感器的信号、执行控制算法并将控制指令信号传给控制元件，实现浮动成型工艺；电液比例变量泵（10），用于控制上模液压缸（1）的运动；上模位移传感器（11），用于测量上模与滑块的位移；其中：三通控制阀（3）、浮动缸位移传感器（4）、第一压力传感器（5）、浮动缸（8）各有4组；4组浮动缸（8）分别布置在阴模浮动框四角；恒压变量泵（2）的出油口与三通控制阀（3）的P口、浮动缸（8）有杆腔、蓄能器（6）的油口、第二压力传感器（7）的测量口之间通过管路连通；三通控制阀（3）的A口与浮动缸（8）无杆腔、第一压力传感器（5）的测量口之间通过管路连通；浮动缸位移传感器（4）内置于浮动缸（8），浮动缸位移传感器（4）的活动检测端固定安装于浮动缸（8）的活塞；电液比例变量泵（10）的出油口与上模液压缸（1）的作用腔通过管路连通；上模位移传感器（11）的活动检测端固定安装于液压机滑块；恒压变量泵（2）的吸油口、恒压变量泵（2）的T口、电液比例变量泵（10）的吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：马冲，熊义，
申请(专利权)人：南通锻压设备如皋有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32