本發(fā)明涉及液壓脹形加工設備，具體為一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法。

背景技術：

1、隨著經濟的快速發(fā)展，輕量化技術的不斷完善發(fā)展，對于管材的精密程度要求更高，而液壓脹形技術已經成為實現輕量化的主要技術之一。

2、其原理是通過利用管材內部液壓力和管端軸向推力的協(xié)調作用，使管材發(fā)生塑性變形，從而生產出質量輕、強度高、剛度好的精密(或半精密)近凈成形零件。這種技術不僅實現了構件的輕量化，節(jié)約了原材料，而且通過加工硬化和一體化成形工藝，有利于提高零件的強度和剛度。

3、但由于受脹形過程中的模具影響，無法觀測管材脹形過程，導致成形過程中仍存在一系列問題，如回彈等，所以需要測量出回彈，得到成形回彈的規(guī)律，并且將回彈抑制。

4、針對此，已有現有專利文獻cn116618510?a公開了一種液壓脹形試件成形質量控制方法，該方法通過設置標準試件的脹形信息和初始脹形信息，并使用鋼化玻璃與金剛石復合模具來獲取標準形態(tài)的脹形試件。通過測量模具中光線在不同介質的傳播時間，實時獲取脹形高度和軸向進給量，實現對成形質量的控制。

5、分析上述專利文獻，其采用的是一種基于規(guī)則的控制方法，即通過比較實際脹形高度與預設的標準脹形高度來決定是否需要調整脹形液壓力和軸向進給距離。這是一種開環(huán)或半閉環(huán)的控制方式，依賴于預先設定的參數和操作者的經驗。

6、如果脹形過程中出現了意外的材料特性變化或外部干擾，需要操作者手動重新調整脹形參數，這導致響應速度慢，控制精度下降。如，材料的彈性模量突然變化，導致實際脹形高度與標準脹形高度的偏差超過了預期，基于規(guī)則的控制方法無法及時調整，從而導致產品質量下降。

7、基于此，亟需提出一種快速識別這種偏差，采用閉環(huán)控制方式，根據系統(tǒng)的實時反饋自動調整沖頭補料量，實現更加精確的控制，通過即時調整沖頭補料量來抑制回彈，即使在材料特性發(fā)生變化的情況下也能保持產品質量的技術方法。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，解決上述背景技術中提出的問題。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現：一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，包括步驟：

3、s1、綜合準備與基礎設置

4、定位安裝模具，于模具中安裝管材，并根據所述管材特性及歷史實驗數據，設置最佳脹形參數；

5、s2、高精度測量系統(tǒng)配置

6、基于xtdic系統(tǒng)測量軟件進行參數設置，調整采集模式，監(jiān)測管材在脹形過程中的三維變形；并于管材脹形部位的側壁與頂部各放置一ccd相機，并針對模具進行圖像調整，捕捉管材脹形時的每一個變化；

7、s3、自適應控制策略實施

8、標記管材在脹形過程中脹形部位的關鍵點位，創(chuàng)建位移截點，計算得到所述脹形部位關鍵點位的三維坐標和坐標位移量；

9、實時傳輸所述位移量數據至plc程序，得到回彈位移量及其方向；

10、構建pid控制邏輯，調整沖頭的補料量，其執(zhí)行以下操作：

11、根據管材特性和控制需求，在管材脹形過程中預先設定pid控制器的比例增益kp、積分增益ki、微分增益kd：

12、

13、不間斷獲取管材脹形的實際位移量值，得到控制信號，將控制信號作用于系統(tǒng)主板，且根據計算實際回彈位移量數據與允許最大回彈值數據之差，調整沖頭補料量：

14、若回彈位移量超過預設的最大回彈值數據值，pid控制觸發(fā)補料或退料動作，有效控制回彈，確保成形精度，反之，則認為成形件質量良好，直接成形出壁厚均勻的高質量成形件。

15、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

16、1、相比于現有開環(huán)或半閉環(huán)的控制方式，本發(fā)明在液壓脹形過程中，通過高精度的xtdic系統(tǒng)和ccd相機監(jiān)測管材在脹形過程中的位移變化，并將數據實時傳輸至plc程序；其次，plc程序自動對位移數據進行排序和篩選，計算出脹形過程中的回彈位移量，并與設定的最大允許回彈值進行比較；然后，利用pid控制算法，根據計算出的誤差，即實際回彈位移與允許最大回彈值之差，自動調整沖頭的補料量；最后，在控制循環(huán)中不斷獲取實際脹形值，生成控制信號，調整補料量的方式，實現了精準控制回彈，確保管材成形質量，整個過程依賴于實驗和經驗來優(yōu)化pid參數，達到最佳的控制效果；

17、2、相比較于現有在液壓脹形加工過程中采用激光紅外等設備，本申請采用的xtdic設備可以觀測到一個空間上面的變化，區(qū)別于激光紅外存在的一定限制，只能觀測到某一個點上面的變化，本發(fā)明提出的xtdic設備可以觀察管材整體的變化，得到全加工周期內管材的動態(tài)變形數據。

技術特征：

1.一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：包括步驟：

2.根據權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

3.根據權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

4.根據權利要求3所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

5.根據權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

6.根據權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

7.根據權利要求2所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明提供一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，包括S1定位安裝模具，于模具中安裝管材，并根據管材特性及歷史實驗數據，設置最佳脹形參數；S2基于XTDIC系統(tǒng)測量軟件進行參數設置，監(jiān)測管材在脹形過程中的三維變形；S3標記得到脹形部位關鍵點位的三維坐標和坐標位移量；實時傳輸位移量數據至PLC程序，得到回彈位移量及其方向；構建PID控制邏輯，調整沖頭的補料量。本發(fā)明利用PID控制算法，根據計算出的誤差，在控制循環(huán)中不斷獲取實際脹形值，生成控制信號，調整補料量的方式，實現了精準控制回彈，確保管材成形質量，整個過程依賴于實驗和經驗來優(yōu)化PID參數，達到最佳的控制效果。

技術研發(fā)人員：劉建偉,張永琪,蒙振鵬,蔣淇任,廖曉敬
受保護的技術使用者：桂林電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19