專利名稱：壓鑄機的壓射裝置及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓鑄機的壓射裝置及控制方法，尤其是一種可對壓射過程進行實時閉環(huán)控制的壓射裝置及控制方法。
背景技術：
圖1是現(xiàn)有的一種壓鑄機的壓射裝置系統(tǒng)結構示意圖，由壓射部分、液壓部分、控制部分組成，其壓射過程一般采用三級壓射第一級為起始及慢壓射階段，第二級為快壓射充型階段，第三級為增壓壓實階段。對壓射過程的速度控制采用傳統(tǒng)的進油口節(jié)流的控制方法。
圖1也示出了壓鑄機的模具部分，包括模具W1、模腔W2、壓室W3。
壓射部分包括壓射沖頭X1、連接件X2、壓射活塞X3、壓射缸X4、增壓活塞X5、增壓缸X6。
液壓部分包括油泵Y1、單向閥Y2、Y5、方向閥Y3、節(jié)流閥Y4、快排閥Y6、增壓比例閥Y7、增壓蓄能器Y8、快壓射蓄能器Y9、快壓射比例閥Y10。
控制部分包括控制器Z1、編碼器Z2、快壓射比例電磁鐵Z3、增壓比例電磁鐵Z4。
倒入壓室W3的金屬熔液，被壓射沖頭X1壓射到模具W1的模腔W2中。壓射沖頭X1由壓射活塞X3通過連接件X2驅(qū)動。
在慢壓射階段，油泵Y1通過三位四通方向閥Y3向壓射缸X4的無桿腔供油，通過節(jié)流閥Y4調(diào)節(jié)油泵進入壓射缸的工作油量可使壓射沖頭X1獲得不同的慢壓射速度。壓射缸X4的有桿腔通過快排閥Y6回油，無調(diào)節(jié)功能。編碼器Z2通過測量連接件X2的移動，檢測壓射活塞X3也就是壓射沖頭X1的行程，并將位置信號送入控制器Z1。單向閥Y2阻止從方向閥Y3向油泵逆流的工作油。
當設定的快壓射位置到達時，控制器Z1通過比例電磁鐵Z3，以設定的開度打開快壓射比例閥Y10，使快壓射蓄能器Y9內(nèi)的高壓油以大流量進入壓射缸X4的無桿腔，壓射缸X4的有桿腔通過快排閥Y6快速回油，使壓射沖頭X1達到設定的快壓射速度。
當滿足設定的增壓觸發(fā)條件時，控制器Z1通過比例電磁鐵Z4，以設定的開度打開增壓比例閥Y7，使增壓蓄能器Y8內(nèi)的高壓油以大流量進入增壓缸X6的無桿腔，推動增壓活塞桿X5按設定的壓力上升速度和延遲時間增壓，將鑄件壓實。
壓射沖頭X1返回時，快排閥Y6、快壓射比例閥Y10、增壓比例閥Y7關閉，油泵Y1通過三位四通方向閥Y3向壓射缸X4的有桿腔供油，并從壓射缸X4的無桿腔回油。單向閥Y5阻止從壓射缸X4向方向閥Y3逆流的工作油。
現(xiàn)有壓鑄機的壓射裝置主要存在以下不足1.對壓射過程中實際壓射工藝參數(shù)的變化做不到實時監(jiān)測和控制，只能憑操作者的感覺和經(jīng)驗，根據(jù)目測鑄件的質(zhì)量來調(diào)整壓射條件，因此帶有很大的偶然性，無法對壓鑄產(chǎn)品的質(zhì)量進行有效控制。
2.當壓射工況發(fā)生變化時，只能在下一次壓射開始前，由人工調(diào)整壓射條件，不能在壓射過程中對系統(tǒng)變化進行實時控制。因此壓射過程的重復性較差，造成生產(chǎn)效率低下和產(chǎn)品質(zhì)量波動較大。
3.在一次壓射過程只能設置一個慢壓射速度和快壓射速度，不能按工藝需要動態(tài)地進行多級速度調(diào)整，對壓鑄工藝要求的適應性、靈活性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術問題是提供一種可對壓射過程進行實時閉環(huán)控制的壓鑄機壓射裝置及控制方法，使壓射過程具有較現(xiàn)有技術更快的響應速度、更高的穩(wěn)態(tài)精度和更好的工藝靈活性。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種壓鑄機壓射裝置，包括壓射單元、液壓單元、控制液壓單元向壓射單元提供壓射動力的控制單元，壓射單元包括帶壓射活塞的壓射缸，液壓單元包括對壓射缸有桿腔出口工作液流量進行控制的節(jié)流閥，控制單元包括對節(jié)流閥進行實時閉環(huán)控制的實時控制器。
壓射單元可包括壓室、壓射缸、與壓射缸連通且內(nèi)徑比壓射缸內(nèi)徑大的增壓缸，可推壓壓室內(nèi)加工對象的壓射沖頭，一端活動嵌插在壓射缸內(nèi)且另一端可推進壓射沖頭的壓射活塞，活動嵌插在增壓缸內(nèi)可推動壓射活塞的增壓活塞；液壓單元可包括與壓射缸無桿腔之間通過第一控制閥相連通的壓射蓄能器，與增壓缸無桿腔之間通過第二控制閥相連通的增壓蓄能器，向壓射缸、壓射蓄能器、增壓蓄能器提供工作液的工作液供給裝置，壓射缸和工作液供給裝置之間設有方向閥；控制單元可包括根據(jù)設定條件控制第一控制閥、第二控制閥的控制裝置，對壓射活塞的位置進行檢測并將檢測信號輸入控制單元的檢測組件。
本發(fā)明采用的實時控制器具有極高的響應速度(可達到0.2-1ms)，從而保證控制過程成為真正意義上的實時控制。
本發(fā)明所采用的實時控制器可綜合壓射參數(shù)的實測值(壓射活塞位置、速度、加速度，壓射缸有桿腔壓力，壓射缸無桿腔壓力，節(jié)流閥開度、先導壓力，壓射蓄能器壓力等)和壓射參數(shù)的設置值對壓射缸出口節(jié)流閥開度調(diào)整量進行預估控制，然后根據(jù)參數(shù)的實際變化，對響應速度過快造成的超調(diào)和振蕩進行負反饋補償。
控制壓射缸有桿腔出口工作液流量的出口節(jié)流閥上連接有節(jié)流閥開度檢測裝置、節(jié)流閥先導壓力檢測裝置。
可將增壓蓄能器同時作為節(jié)流閥先導級的先導工作液源，先導蓄能器用于先導工作液路穩(wěn)壓。
可設置對壓射活塞的位置、速度、加速度進行實時檢測的檢測組件，所得檢測信號輸入所述實時控制器。
還可設置壓射缸有桿腔壓力、無桿腔壓力、壓射蓄能器壓力檢測裝置，所檢測到的壓力信號輸入所述實時控制器。
實時控制器根據(jù)檢測組件和節(jié)流閥開度檢測裝置及壓射缸有桿腔壓力檢測裝置的檢測信號，實時控制節(jié)流閥的開度。
控制裝置可采用邏輯控制器來控制第一控制閥、第二控制閥，還可設置對壓射過程參數(shù)變化進行監(jiān)控顯示、對所述壓射活塞的位置和速度關系進行編程的人機界面。
針對本發(fā)明所要解決的技術問題，本發(fā)明還提供一種壓鑄機的壓射裝置的控制方法，該控制方法對壓射裝置的壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的控制步驟如下a.根據(jù)壓射速度設定值和壓鑄機的壓射缸有桿腔實測壓力，實時控制器運用伺服閥數(shù)學模型，得出預估控制信號；根據(jù)壓鑄機的壓射缸壓射沖頭壓射速度的檢測值和設定值之間的偏差，實時控制器運用閥特性變化補償模型，得出預估誤差補償分量信號；b.實時控制器將步驟a得出的預估控制信號和預估誤差補償分量信號進行綜合，得出第一控制信號；c.根據(jù)壓鑄機的壓射缸壓射沖頭壓射加速度檢測值，實時控制器得出加速度負反饋分量信號；實時控制器將該負反饋分量信號與步驟b得出的第一控制信號進行綜合，得出第二控制信號；d.實時控制器將步驟c得出的第二控制信號經(jīng)過濾波處理，得出第三控制信號，該第三控制信號作為控制壓射缸出口節(jié)流閥主級位移的給定值；e.實時控制器將壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥主級位移的檢測值與步驟d得出的第三控制信號進行綜合，得出壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥先導級控制信號。
本發(fā)明壓鑄機壓射裝置的實時控制器中引入了一個精確的伺服閥數(shù)學模型。該數(shù)學模型是根據(jù)控制閥及壓射系統(tǒng)的機理在大量的實驗數(shù)據(jù)基礎上建立的。根據(jù)用戶設置的壓射速度設定值及壓射缸有桿腔壓力檢測值，實時控制器運用伺服閥數(shù)學模型綜合得出預估控制信號。實時控制器中還引入了一個閥特性變化補償模型，利用壓射沖頭的速度檢測值與壓射速度設定值之間的差值，運用閥特性變化補償模型，對閥特性的變化、液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的特性變化等因素引起的預估誤差進行補償，獲得預估誤差補償分量。實時控制器將預估控制信號和預估誤差補償分量信號進行綜合，得出第一控制信號。
為了抑制壓射單元慣性的影響，引入加速度負反饋分量信號，此信號通過對壓射沖頭的運動速度的微分獲得。第一控制信號與壓射沖頭的加速度負反饋分量信號綜合后獲得第二控制信號，實時控制器對第二控制信號進行濾波處理后獲得第三控制信號，該第三控制信號作為控制壓射缸出口節(jié)流閥主級位移(開度)的給定值。
實時控制器將壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥主級位移(開度)的檢測值與第三控制信號進行綜合，得出壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥先導級控制信號。
這樣，實時控制器通過實時控制壓射缸出口節(jié)流閥進一步實時精確控制壓射沖頭的運動，使壓射過程精確地按照設定曲線進行。
在上述控制方法中，壓鑄機的壓射缸壓射沖頭壓射速度的檢測值，可由實時控制器根據(jù)檢測得到的壓射沖頭的位移量進行微分后獲得；壓鑄機的壓射缸壓射沖頭的壓射加速度檢測值，可由實時控制器根據(jù)壓射速度的檢測值進行微分后獲得；壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥主級位移(開度)的檢測值可由實時控制器通過節(jié)流閥開度檢測裝置檢測得出。
本發(fā)明壓鑄機的壓射裝置是這樣控制的在壓射起始階段，工作液供給裝置向壓射缸的無桿腔提供工作液。控制單元控制第一控制閥以設定的開度打開，對壓射蓄能器進入壓射缸無桿腔的工作液流量進行控制，實時控制器綜合采集到的實時壓射參數(shù)，通過壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥實時調(diào)節(jié)壓射缸有桿腔出口的工作液流量，從而實現(xiàn)對壓射過程采用進油口節(jié)流與出油口節(jié)流相結合的方式進行實時控制，以使實際壓射速度與壓射速度設定值相吻合，按設定的壓射速度曲線實現(xiàn)勻加速慢壓射、多段壓射速度切換、防飛邊減速等功能。
壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的實際開度通過檢測裝置進行檢測，并將信號輸入實時控制器。為了更好地對壓射速度進行實時閉環(huán)控制，實時控制器還接收壓射缸有桿腔壓力檢測裝置、無桿腔壓力檢測裝置、壓射蓄能器壓力檢測裝置、先導壓力檢測裝置的壓力信號以及檢測組件實時檢測的壓射活塞位置、速度、加速度等信號。
當設定的增壓觸發(fā)條件滿足時，控制單元控制第二控制閥以設定的開度打開，使增壓蓄能器內(nèi)的高壓工作液以大流量進入增壓缸的無桿腔，推動增壓活塞按設定的壓力上升速度和延遲時間增壓，將鑄件壓實。
壓射沖頭返回時，第一控制閥、第二控制閥、出口節(jié)流閥關閉，工作液供給裝置向壓射缸的有桿腔提供工作液，壓射缸的無桿腔排出工作液。
整個壓射過程中，實時控制器通過對壓射缸出口節(jié)流閥工作液流量的實時精確控制，實現(xiàn)進液口節(jié)流與出液口節(jié)流相結合的控制方式，進而使壓射過程精確地按照設定的壓射速度曲線進行。
本發(fā)明的有益效果是1、當實際壓射位置及速度與設置值產(chǎn)生偏差時，由于實時控制器可綜合壓射參數(shù)的實測值和設置值對出口節(jié)流閥開度調(diào)整量進行預估控制，然后根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的實際變化，對響應速度過快造成的超調(diào)和振蕩進行負反饋補償，因而消除了壓射裝置液壓伺服控制系統(tǒng)慣量的影響，將節(jié)流閥的性能發(fā)揮到極限，極大地提高了系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)態(tài)精度。
2、由于在出口節(jié)流閥數(shù)學模型中還包含了對出口節(jié)流閥的特性飄移，閥口壓力波動和阻尼變化的反饋補償模塊，使壓鑄機的壓射過程在不同的工況變化下保持穩(wěn)定，不需要反復調(diào)整。因而能夠?qū)鸿T產(chǎn)品的質(zhì)量進行有效控制，并保證壓射過程的重復性。
3、在本發(fā)明中，用戶可輸入多段不同的位置、速度來調(diào)整壓射曲線，用戶設置值是壓射速度的絕對值，由系統(tǒng)通過實時閉環(huán)控制來自動實現(xiàn)，不需要反復調(diào)整，并可在壓射過程中對壓射速度進行實時控制，保持壓射速度的穩(wěn)定。通過實時閉環(huán)控制其慢壓射過程，實現(xiàn)勻加速慢壓射技術，并可將慢壓射過程分為勻加速和勻速兩小段，可避免或減少壓室內(nèi)的氣體卷入金屬液中的概率，達到消除或減少壓鑄件內(nèi)部氣孔的目的，勻加速慢壓射的勻速段的取值是由壓室直徑、金屬液充滿度等工藝參數(shù)決定的臨界速度。慢速段還可在勻加速和多段設置之間切換?；趯崟r控制器和高響應、大流量、高精度的出口節(jié)流閥，可對加減速壓射動作進行高速應答，在高速充型末段還可通過位置或壓力觸發(fā)進行剎車，防止鑄件披峰產(chǎn)生，因此具有極大的工藝靈活性。
4、在本發(fā)明中，壓鑄機壓射裝置的實時控制器、邏輯控制器、人機界面可使用通用的高速CPU進行運算處理，并可采用超大容量的高速RAM和海量ROM，因此解決了高速閉環(huán)控制并同時進行大量數(shù)據(jù)高速采集和存儲的問題。
5、在本發(fā)明中，壓鑄機壓射裝置的實時控制器、邏輯控制器、人機界面都可以在Windows操作系統(tǒng)下工作，因此可應用通用技術解決壓鑄機的網(wǎng)絡化問題。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明壓射裝置及控制方法，可以使壓射過程具有較現(xiàn)有技術更快的響應速度、更高的穩(wěn)態(tài)精度和更好的工藝靈活性。


下面結合附圖描述本發(fā)明的具體實施方式
。
圖1為現(xiàn)有的一種壓鑄機壓射裝置的系統(tǒng)結構示意圖；圖2(a)為本發(fā)明壓射裝置一種實施方式的系統(tǒng)結構示意圖；圖2(b)為本發(fā)明控制方法關于壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥控制的算法框3為圖2(a)所示的實施方式使用本發(fā)明控制方法的勻加速壓射曲線；圖4為圖2(a)所示的實施方式使用本發(fā)明控制方法的多段壓射曲線；圖5為圖2(a)所示的實施方式使用本發(fā)明控制方法的重疊壓射曲線。
具體實施例方式
圖2(a)為本發(fā)明一種實施方式的系統(tǒng)結構示意圖。
如圖2(a)所示，該壓鑄機壓射裝置由壓射部分、液壓部分、控制部分組成，對壓射過程的速度控制采用進油口節(jié)流與出油口節(jié)流相結合的方式，可實現(xiàn)閉環(huán)實時控制勻加速慢壓射、多段壓射、防飛邊減速等功能。
為便于說明，圖2(a)中也示出了壓鑄機的模具部分，包括模具D01、模腔D02、壓室D03。
壓射部分包括壓射沖頭M01、連接件M02、測量桿M03、壓射活塞M04、壓射缸M05、增壓活塞M06、增壓缸M07。
液壓部分包括油泵H01、單向閥H02、H04、H09、過濾器H03、先導蓄能器H05、壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥主級H06、先導級H07、方向閥H08、液控單向閥H10、增壓比例閥H11、增壓蓄能器H12、壓射蓄能器H13、壓射比例閥H14。
控制部分包括人機界面C01、邏輯控制器C02、實時控制器C03、A/D轉(zhuǎn)換器與位置信號采集裝置C04、D/A轉(zhuǎn)換器C05、編碼器C06、限位開關C07、LVDT位移傳感器C08、壓射缸有桿腔壓力傳感器P1、無桿腔壓力傳感器P2、壓射蓄能器壓力傳感器P3、先導壓力傳感器P4。
實時控制器C03中引入了精確的伺服閥數(shù)學模型和閥特性變化補償模型。實時控制器C03中包括一個一階的BUTTERWORTH濾波器。
在本發(fā)明的實施例中人機界面C01、邏輯控制器C02和實時控制器C03可采用同一臺工業(yè)計算機，使用Windows操作系統(tǒng)；也可分別采用獨立的硬件裝置，并使用不同的操作系統(tǒng)。實時控制器C03與A/D轉(zhuǎn)換器及位置信號采集裝置C04和D/A轉(zhuǎn)換器C05可以分開為不同的硬件裝置，也可合成在同一件硬件裝置上。邏輯控制器C02和實時控制器C03可以分開為不同的硬件裝置，也可合成在同一件硬件裝置上。
實時控制器C03對壓射裝置的壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的控制步驟如下實時控制器C03運用精確的伺服閥數(shù)學模型，根據(jù)用戶設置的壓射速度設定值及壓射缸M05有桿腔壓力檢測值獲得預估控制信號。同時，利用壓射沖頭的速度檢測值與壓射速度設定值的誤差，實時控制器C03運用閥特性變化補償模型，對閥特性的變化、液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的特性變化等因素引起的預估誤差進行補償，獲得預估誤差補償分量信號。實時控制器C03將預估控制信號和預估誤差補償分量信號進行綜合，得到第一控制信號。
為了檢測壓射沖頭M01的運動速度，通過編碼器C06檢測壓射沖頭M01的位移信號，對該位移信號進行微分后，獲得壓射沖頭M01的運動速度檢測信號。
為了抑制壓射部分慣性的影響，實時控制器C03引入加速度負反饋分量信號，此信號通過對壓射沖頭M01的運動速度檢測信號的微分獲得。第一控制信號與壓射沖頭M01的加速度負反饋分量信號綜合(相減)后獲得第二控制信號，第二控制信號經(jīng)過一個一階的BUTTERWORTH濾波器處理后獲得第三控制信號，該第三控制信號作為控制壓射缸出口節(jié)流閥主級H06位移的給定值。
通過LVDT(差動變壓器)位移傳感器C08檢測壓射缸出口節(jié)流閥主級H06的位移，獲得相應的節(jié)流閥主級位移信號。第三控制信號與節(jié)流閥主級位移信號綜合(相減)后作為壓射缸出口節(jié)流閥先導級H07的控制信號。
這樣，實時控制器C03通過實時控制壓射缸出口節(jié)流閥進一步實時精確控制壓射沖頭M01的運動，使壓射過程精確地按照設定曲線進行。
本實施方式壓射過程是這樣控制的倒入壓室D03的金屬熔液，被壓射沖頭M01壓射到模具D01的模腔D02中。壓射沖頭M01由壓射活塞M04通過連接件M02驅(qū)動。測量桿M03與編碼器C06用于測量壓射沖頭M01的移動距離，編碼器C06還可對壓射活塞的速度、加速度進行實時檢測，壓射沖頭M01的位置信號、壓射活塞的速度、加速度信號通過A/D轉(zhuǎn)換器C04送入實時控制器C03。限位開關C07用于指示壓射缸活塞M04的原點。
在壓射起始階段，油泵H01通過三位四通方向閥H08向壓射缸M05的無桿腔供油，單向閥H02阻止從方向閥H08向油泵逆流的工作油。壓射比例閥H14以設定的開度打開，對壓射蓄能器H13進入壓射缸無桿腔的工作油的流量進行控制。實時控制器C03通過D/A轉(zhuǎn)換器C05，調(diào)節(jié)壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的先導級H07的開度，并帶動主級H06，以出口節(jié)流的方式實時控制壓射缸有桿腔的排油量，按用戶通過人機界面C01設定的壓射速度曲線實現(xiàn)勻加速慢壓射、多段壓射速度切換、防飛邊減速等功能。除壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥外，其他油閥和機器動作由邏輯控制器C02控制。壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的實際開度通過LVDT(差動變壓器)位移傳感器C08進行檢測，并將信號通過A/D轉(zhuǎn)換器C04送入實時控制器C03。為了對壓射速度進行實時閉環(huán)控制，實時控制C03還通過A/D轉(zhuǎn)換器C04接收壓射缸有桿腔壓力傳感器P1、無桿腔壓力傳感器P2、壓射蓄能器壓力傳感器P3、先導壓力傳感器P4的壓力信號。壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的先導級H07的先導油源為增壓蓄能器H12，過濾器H03對先導油進行過濾，蓄能器H05用于先導油路穩(wěn)壓，單向閥H04阻止從壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的先導級H07向增壓蓄能器H12逆流的工作油。
當設定的增壓觸發(fā)條件滿足時，邏輯控制器C02通過增壓比例閥H11，以設定的開度打開，使增壓蓄能器H12內(nèi)的高壓油以大流量進入增壓缸M07的無桿腔，推動增壓活塞桿M06按設定的壓力上升速度和延遲時間增壓，將鑄件壓實。
壓射沖頭M01返回時，壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥、壓射比例閥H14、增壓比例閥H11關閉，油泵H01通過三位四通方向閥H08向壓射缸M05的有桿腔供油，并從壓射缸M05的無桿腔回油。單向閥H09阻止從壓射缸M05向方向閥H08逆流的工作油。液控單向閥H10使增壓缸M07的無桿腔泄壓。
整個壓射過程中，實時控制器C03通過對壓射缸出口節(jié)流閥工作液流量的實時精確控制，實現(xiàn)進液口節(jié)流與出液口節(jié)流相結合的控制方式，進而使壓射過程精確地按照設定的壓射速度曲線進行。
圖3為圖2(a)所示的實施方式使用本發(fā)明控制方法的勻加速壓射過程的實測壓射曲線。圖中曲線1為壓射速度/時間曲線，曲線2為壓射缸有桿腔壓力/時間曲線，曲線3為壓射缸無桿腔壓力/時間曲線，曲線4為壓射沖頭行程/時間曲線。通過實時閉環(huán)控制其慢壓射過程，實現(xiàn)了勻加速慢壓射技術，將慢壓射過程分為勻加速和勻速兩小段，可避免或減少壓室內(nèi)的氣體卷入加工對象中的概率，達到消除或減少壓鑄件內(nèi)部氣孔的目的，勻速段的取值是由壓室直徑、加工對象充滿度等工藝參數(shù)決定的臨界速度。
圖4為圖2(a)所示的實施方式使用本發(fā)明控制方法的多段壓射過程的實測壓射曲線。圖中曲線1為壓射速度/時間曲線，曲線2為壓射缸有桿腔壓力/時間曲線，曲線3為壓射缸無桿腔壓力/時間曲線，曲線4為壓射行程/時間曲線。用戶可輸入多段不同的位置、速度坐標值來調(diào)整壓射曲線，用戶設定壓射速度的設置值后，由系統(tǒng)通過實時閉環(huán)控制來自動實現(xiàn)，不需要反復調(diào)整，并可在壓射過程中對壓射速度進行實時控制，保持壓射速度的穩(wěn)定?；趯崟r控制器和高響應、大流量、高精度的壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥，可在極短時間內(nèi)完成加減速壓射動作，在高速充型末端通過位置或壓力觸發(fā)進行剎車，防止鑄件披峰產(chǎn)生。慢速段還可在勻加速和多段設置之間切換，因此具有極大的工藝靈活性。
圖5為圖2(a)所示的實施方式使用本發(fā)明控制方法的多組實測壓射曲線的重疊效果。圖中曲線1為壓射速度/時間曲線，曲線2為壓射缸有桿腔壓力/時間曲線，曲線3為壓射缸無桿腔壓力/時間曲線，曲線4為壓射行程/時間曲線。從多組連續(xù)的壓射曲線重疊效果中可以非常清楚地看出，本發(fā)明的壓鑄機壓射裝置及控制方法可以使壓射過程中保持高度的穩(wěn)定性和重復性。
權利要求
1.一種壓鑄機的壓射裝置，包括壓射單元、液壓單元、控制所述液壓單元向所述壓射單元提供壓射動力的控制單元，所述壓射單元包括帶壓射活塞的壓射缸，其特征在于所述壓射單元包括對所述壓射缸有桿腔出口工作液流量進行控制的節(jié)流閥，所述控制單元包括對所述節(jié)流閥進行實時閉環(huán)控制的實時控制器。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓射裝置，其特征在于所述節(jié)流閥上連接有節(jié)流閥開度檢測裝置、節(jié)流閥先導壓力檢測裝置；所述實時控制器接收所述節(jié)流閥開度檢測裝置和先導壓力檢測裝置的信號；所述實時控制器實時控制所述節(jié)流閥先導級的開度，并帶動節(jié)流閥主級。
3.根據(jù)權利要求2所述的壓射裝置，其特征在于所述壓射單元包括壓室、壓射缸、與所述壓射缸連通且內(nèi)徑比所述壓射缸內(nèi)徑大的增壓缸，可推壓所述壓室內(nèi)加工對象的壓射沖頭，一端活動嵌插在所述壓射缸內(nèi)且另一端可推進所述壓射沖頭的壓射活塞，活動嵌插在所述增壓缸內(nèi)可推動所述壓射活塞的增壓活塞；所述液壓單元包括與所述壓室無桿腔之間通過第一控制閥相連通的壓射蓄能器，與所述增壓缸無桿腔之間通過第二控制閥相連通的增壓蓄能器，向所述壓射缸、壓射蓄能器、增壓蓄能器提供工作液的工作液供給裝置，所述壓射缸和工作液供給裝置之間設有方向閥；所述控制單元包括可根據(jù)設定條件控制所述第一控制閥、第二控制閥的控制裝置，對所述壓射活塞的位置進行檢測并將檢測信號輸入所述控制單元的檢測組件。
4.根據(jù)權利要求3所述的壓射裝置，其特征在于所述檢測組件可對所述壓射活塞的速度、加速度進行實時檢測并將檢測信號輸入所述實時控制器；所述實時控制器的響應速度可達到0.2-1ms。
5.根據(jù)權利要求4所述的壓射裝置，其特征在于所述壓射裝置還包括壓射缸有桿腔壓力檢測裝置、壓射缸無桿腔壓力檢測裝置、壓射蓄能器壓力檢測裝置，該三個檢測裝置的壓力信號輸入所述實時控制器。
6.根據(jù)權利要求5所述的壓射裝置，其特征在于所述控制單元包括可對壓射過程參數(shù)變化進行監(jiān)控顯示、對所述壓射活塞的位置和速度關系進行編程的人機界面。
7.根據(jù)權利要求6所述的壓射裝置，其特征在于所述節(jié)流閥先導級的先導壓力液壓源為增壓蓄能器，連通所述增壓蓄能器和所述節(jié)流閥先導級的通路上設有先導蓄能器和過濾器。
8.根據(jù)權利要求7所述的壓射裝置，其特征在于所述第一控制閥和第二控制閥采用比例閥，在所述工作液供給裝置和方向閥之間、增壓蓄能器和先導蓄能器之間分別設有單向閥。
9.根據(jù)權利要求8所述的壓射裝置，其特征在于所述方向閥為三位四通方向閥，所述工作液供給裝置可通過該三位四通方向閥向所述壓射缸有桿腔提供工作液以使所述壓射活塞回退，該三位四通方向閥與所述壓射缸有桿腔之間設有單向控制閥。
10.權利要求1所述壓鑄機的壓射裝置的控制方法，其特征在于所述控制方法對壓射裝置的壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥的控制步驟如下a.根據(jù)壓射速度設定值和壓鑄機的壓射缸有桿腔實測壓力，實時控制器運用伺服閥數(shù)學模型，得出預估控制信號；根據(jù)壓鑄機的壓射缸壓射沖頭壓射速度的檢測值和設定值之間的偏差，所述實時控制器運用閥特性變化補償模型，得出預估誤差補償分量信號；b.所述實時控制器將步驟a得出的預估控制信號和預估誤差補償分量信號進行綜合，得出第一控制信號；c.根據(jù)壓鑄機的壓射缸壓射沖頭壓射加速度檢測值，所述實時控制器得出加速度負反饋分量信號；所述實時控制器將該負反饋分量信號與步驟b得出的第一控制信號進行綜合，得出第二控制信號；d.實時控制器將步驟c得出的第二控制信號經(jīng)過濾波處理，得出第三控制信號，該第三控制信號作為控制壓射缸出口節(jié)流閥主級位移的給定值；e.所述實時控制器將壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥主級位移的檢測值與步驟d得出的第三控制信號進行綜合，得出壓射缸有桿腔出口節(jié)流閥主級控制信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種壓鑄機的壓射裝置及控制方法，主要包括壓射部分、液壓部分、控制部分。通過設置對壓射缸有桿腔出口工作液流量進行控制的高響應、大流量節(jié)流閥和對該節(jié)流閥進行實時控制的實時控制器，使用本發(fā)明的控制方法，以進油口節(jié)流與出油口節(jié)流相結合的方式對壓射過程的速度進行實時控制，可實現(xiàn)閉環(huán)實時控制勻加速慢壓射、多段壓射、防飛邊減速等功能。采用本發(fā)明壓鑄機的壓射裝置及控制方法，可以使壓射過程具有較現(xiàn)有技術更快的響應速度、更高的穩(wěn)態(tài)精度和更好的工藝靈活性。
文檔編號B22D17/32GK1857831SQ200510101929
公開日2006年11月8日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權日2005年11月28日
發(fā)明者劉兆明, 楊春江, 尚智強, 劉穎峰, 孔曉武, 魏建華 申請人:深圳領威科技有限公司