具有雙缸液壓頂出的控制系統(tǒng)設(shè)計

徐 麗，范如明，陳 暉，夏 璐，丁 義

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225104）

眾所周知，工件沖壓工藝是靠壓力機和模具對工件原料施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的成形方法。沖裁間隙過大、過小或不均勻，均可導(dǎo)致工件周邊產(chǎn)生毛刺現(xiàn)象，后期還需增加成形、去毛刺等工序?，F(xiàn)有控制系統(tǒng)為：手動控制電機啟動與停止，壓力機同步角度控制電磁閥的接通與斷開。此操作易將工作狀態(tài)與檢修狀態(tài)混淆，導(dǎo)致油路工作不正常，檢修不方便，無油路報警檢測等。

本設(shè)計提供了具有雙缸液壓頂出控制系統(tǒng)，既可滿足對液壓回路的全面實時掌控，提前預(yù)控功能，又能與壓力機實時通訊，實現(xiàn)智能化工業(yè)生產(chǎn)，使工件一次成形，無需后續(xù)工序，提高車間設(shè)備利用率。

1 控制系統(tǒng)組成

具有雙缸液壓頂出控制系統(tǒng)，由上缸電機、下缸電機、壓差電機、冷卻電機、液位高檢測開關(guān)、液位低檢測開關(guān)、上缸油路堵塞檢測開關(guān)、下缸油路堵塞檢測開關(guān)、可編程控制器、觸摸屏、交流接觸器、熱繼電器、上缸頂出電磁閥、上缸調(diào)整電磁閥、下缸頂出電磁閥、下缸調(diào)整電磁閥等組成。各元件使用功能如圖1所示。

圖1 原理框圖

圖2 原理接線圖

2 控制系統(tǒng)電路

（1）三相380V、50Hz動力電源經(jīng)空氣開關(guān)保護，分別接至四只交流接觸器上端，交流接觸器下端與熱繼電器相連，經(jīng)熱繼電器過電流保護，再分別接至四臺電機；控制回路：三相380V、50Hz動力電源取二相接入變壓器，輸出AC220V交流控制電源，接至PLC電源端子，壓力機角度、液位檢測、回路堵塞輸入信號引至可編程控制器輸入端；可編程控制器輸出端經(jīng)交流接觸器至電機，可編程控制器輸出端至電磁閥，可編程控制器RS485通訊模塊至連線接口；具體接線詳見圖2原理接線圖所示。

（2）各類元件名稱與代號對應(yīng)表（表1）。

（3）可編程控制器信號定義（表2）。

3 雙缸液壓工作原理

3.1 工作模式

電機動作控制：壓力機啟動信號SQ7接通后，經(jīng)可編程控制器程序編程，交流接觸器KM1、交流接觸器KM2與交流接觸器KM4接通。KM1接通后，下缸電機M 1運轉(zhuǎn)，下缸油箱內(nèi)有壓力。KM2接通后，上缸電機M2運轉(zhuǎn)，上缸油箱內(nèi)有壓力。KM4接通后，冷卻電機M4運轉(zhuǎn)，油脂冷卻循環(huán)開始。

電磁閥動作控制：壓力機下行程角度信號SQ5接通后，經(jīng)可編程控制器程序編程，下缸工作電磁閥YV1與上缸工作電磁閥YV2通電工作。因下缸電機M 1與上缸電機M2運轉(zhuǎn)，箱內(nèi)有油壓，所以下缸工作電磁閥YV1與上缸工作電磁閥YV2接通后，通過油壓讓下缸體、與上缸體頂出。當(dāng)壓力機下行程角度信號SQ5斷開后，經(jīng)可編程控制器程序編程，下缸工作電磁閥YV1與上缸工作電磁閥YV2斷電停止工作（壓力機下行程角度信號SQ5接通與斷開可以通過手動調(diào)整，確保在上、下模具閉合前完成頂出行程），通過壓力機的下死點位置的閉合沖壓，下、上缸配合模具對工件進行保壓加工。因壓力機的閉合沖壓，會導(dǎo)致下、上缸的退回，在經(jīng)過下死點位置閉合沖壓后，壓力機上行程角度信號SQ6接通，經(jīng)可編程控制器程序編程，下缸工作電磁閥YV1與上缸工作電磁閥YV2通電再次工作，下缸體、與上缸體頂出。當(dāng)壓力機下行程角度信號SQ6斷開后，經(jīng)可編程控制器程序編程，下缸工作電磁閥YV1與上缸工作電磁閥YV2斷電停止工作，頂出行程動作完成（壓力機下行程角度信號SQ6接通與斷開也是可以通過手動調(diào)整，確保壓力機在回上死點位置前完成頂出行程），為下一次沖壓工作做好準(zhǔn)備。

表1 元件名稱代號對應(yīng)表

表2 可編程控制器信息定義表

3.2 調(diào)式模式

下、上缸油壓設(shè)定：液壓頂出有兩只缸，分為上缸與下缸，根據(jù)客戶加工工件的需求，需要對上缸與下缸分別進行油壓壓力的調(diào)整。當(dāng)需要設(shè)定上、下缸油壓時，先在觸摸屏中進行“壓差調(diào)整”按鈕點擊，經(jīng)可編程控制器程序編程，交流接觸器KM 3接通。KM 3接通后，壓差電機M 3運轉(zhuǎn)，油壓調(diào)整回路有壓力，再通過手動閥，結(jié)合壓力表分別進行上、下缸油壓調(diào)整。調(diào)整結(jié)束后，將觸摸屏中“壓差調(diào)整”按鈕再次點擊，斷開交流接觸器KM 3，壓差電機M 3停止運轉(zhuǎn)。

下、上油壓卸荷：當(dāng)液壓頂出上缸與下缸發(fā)生故障，此時需要將上缸與下缸油壓進行卸荷操作，以保證檢修時油缸與油路內(nèi)無壓力。先在觸摸屏中進行“手動卸荷”按鈕點擊，經(jīng)可編程控制器程序編程，下缸調(diào)整電磁閥YV 3與上缸調(diào)整電磁閥YV 4接通，將油缸與油路內(nèi)油壓卸到油箱內(nèi)，確保檢修工作正常開展，避免油脂外泄，保護操作者安全。當(dāng)檢修結(jié)束后，再按下觸摸屏中“手動卸荷”按鈕，下缸調(diào)整電磁閥YV 3與上缸調(diào)整電磁閥YV 4自動斷開。

4 控制系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）調(diào)試時下、上缸油壓設(shè)定，點擊觸摸屏中“壓差調(diào)整”按鈕，壓差電機M 3工作，此時會停止下缸電機M 1與上缸電機M 2工作或不能啟動工作，確保手動精準(zhǔn)調(diào)整下、上缸油路壓力，避免下缸電機M 1與上缸電機M 2電機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的油壓，具有互鎖操作。

（2）調(diào)試時下、上油壓卸荷操作，點擊觸摸屏中“手動卸荷”按鈕，此時會先停止下缸電機M 1與上缸電機M 2工作或不能啟動工作，再停止下缸工作電磁閥YV 1與上缸工作電磁閥YV 2，然后再接通下缸調(diào)整電磁閥YV3與上缸調(diào)整電磁閥YV4，避免一邊卸荷一邊補充油壓。

（3）液位高、低限位檢測（SQ1、SQ2），當(dāng)油箱內(nèi)油脂低于低限位或高于高限位，經(jīng)過檢測開關(guān)接通，將采集信號引至可編程控制器輸入端，經(jīng)可編程控制器程序編程，將信號保持，停止液壓站所有電機工作，并在觸摸屏中顯示報警，提示操作者進行檢修，然后點擊觸摸屏中“復(fù)位”按鈕操作，解除故障。

（4）油壓回路堵塞（SQ3、SQ4），液壓站油箱至油缸回路中具有堵塞報警裝置，當(dāng)油脂內(nèi)雜質(zhì)過多，堵塞報警裝置檢測開關(guān)接通，將采集信號引至可編程控制器輸入端，經(jīng)可編程控制器程序編程，將信號保持，不停止液壓站所有電機工作，只在觸摸屏中顯示報警，提示操作者進行清理，然后點擊觸摸屏中“復(fù)位”按鈕操作，解除故障。

（5）下缸電機M 1與上缸電機M 2啟動時，如直接讓下缸工作電磁閥YV1與上缸工作電磁閥YV2通電工作，帶載啟動，導(dǎo)致電機電流過大，引起熱繼電器跳電保護。對此進行了延時啟動電磁閥的控制，在下缸電機M 1與上缸電機M 2啟動10秒后，再讓下缸工作電磁閥YV1與上缸工作電磁閥YV2通電工作，實現(xiàn)平穩(wěn)工作，避免剛啟動時頻率跳電保護。

（6）預(yù)留有RS485通訊接口，壓力機與液壓站通過RS485通訊協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)液壓站檢測到液位高、液位低、電機停止等信號，傳遞給壓力機控制可編程控制器，控制壓力機停機操作，避免因液壓站不工作，壓力機單獨沖壓時，導(dǎo)致工作報廢，增加成本。

5 結(jié)束語

該控制系統(tǒng)已在我公司龍門壓力機中進行了安裝與調(diào)試，并經(jīng)過半個月的客戶現(xiàn)場試生產(chǎn)應(yīng)用，壓力機與雙缸液壓頂出裝置能協(xié)調(diào)動作，上、下缸液壓調(diào)整方便、快捷、安全，沖壓出的工件達到既定的一次成形效果，且得到客戶認可。綜上所述，該控制系統(tǒng)符合客戶所需自動化、智能化的液壓成形工序要求。