大型挤压机等温挤压及速度控制系统研究

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大型挤压机主要用于难变形合金挤压生产,是国防工业重大基础装备。在挤压过程中,挤压力、挤压速度和制品质量是重要考虑因素,制品温度直接影响产品质量,对挤压机速度控制研究应考虑实际挤压过程。为改善现有挤压工艺、考虑未知挤压力模型、保证制品温度相对稳定、加大长行程的挤压速度控制精度,论文以125MN卧式水压机为研究对象,以铝合金棒材挤压为挤压模型,研究挤压机等温挤压及速度控制技术。论文基本研究内容有:(1)对125MN挤压机基本结构和速度控制系统原理及构成进行分析,分别对速度控制系统各模块进行数学模型建立。主要包括节流调速系统模型、液压——机械系统模型和挤压过程变形力模型,速度控制系统模型较为完整。(2)针对挤压变形力模型,以铝合金棒材挤压为例进行分析。在等速挤压基础上,得到不同速度的挤压变形力及制品最高温度变化规律。分析最高温度变化情况,提出一种使温度保持稳定的速度曲线及获取方法。得到的速度曲线对棒材进行挤压仿真,并和等速挤压结果进行对比。结果表明得出的变速曲线基本可以实现制品温度稳定,同时得出改善挤压工艺的挤压速度函数曲线和挤压变形力模型。(3)对建立的挤压机速度控制系统模型各模块进行仿真,对节流调速系统进行控制策略研究。把得到的挤压速度函数曲线和变形力模型导入挤压机实体模型中构成完整速度控制系统,力求模拟真实挤压过程,得到合理的控制方式及参数,仿真取得较好效果。(4)对挤压机的基本功能进行小模型搭建,模拟实际的挤压机速度控制实验。给定等温挤压速度曲线,模拟稳定挤压过程中挤压力变化情况,调试参数获得了精确的控制结果。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
目录第7-10页
1 绪论第10-20页
    1.1 课题来源及研究意义第10页
        1.1.1 课题来源第10页
        1.1.2 研究意义第10页
    1.2 挤压机简述第10-11页
    1.3 挤压方式研究简介第11-15页
    1.4 挤压机速度控制系统研究现状第15-17页
    1.5 本文研究内容第17-20页
2 挤压机速度控制系统构成及模型建立第20-34页
    2.1 挤压机工作原理及速度控制系统简介第20-22页
        2.1.1 挤压机工作原理第20页
        2.1.2 挤压机速度控制系统总体结构第20-21页
        2.1.3 节流调速系统介绍第21-22页
    2.2 电液比例换向阀建模第22-24页
    2.3 节流阀模型建立第24-27页
    2.4 液压——机械系统模型建立第27-31页
        2.4.1 液压油路系统模型第28-30页
        2.4.2 挤压机活动横梁动力学方程第30-31页
    2.5 工件挤压变形力分析第31-33页
    2.6 本章小结第33-34页
3 挤压过程模拟及挤压速度和力模型获取第34-51页
    3.1 挤压工艺原理及挤压力变化第34-35页
    3.2 DEFORM简介第35-36页
    3.3 挤压变形过程有限元分析基础第36-38页
        3.3.1 塑性成形理论方程第36页
        3.3.2 挤压条件、工具尺寸和模型确定第36-38页
    3.4 挤压工艺模拟第38-46页
        3.4.1 挤压模型简化第39页
        3.4.2 挤压结果分析第39-43页
        3.4.3 挤压温度变化分析第43-44页
        3.4.4 拟合等温挤压速度曲线第44-46页
    3.5 拟合的速度曲线仿真分析第46-50页
        3.5.1 挤压速度与时间曲线第46-47页
        3.5.2 挤压力与行程曲线第47-48页
        3.5.3 最高挤压温度变化曲线第48-49页
        3.5.4 损伤值变化曲线第49-50页
    3.6 本章小结第50-51页
4 速度控制系统模型仿真及控制策略研究第51-67页
    4.1 引言第51-52页
    4.2 节流调速系统仿真分析第52-54页
        4.2.1 比例换向阀仿真第52-53页
        4.2.2 节流阀阀芯位移动态响应仿真第53-54页
    4.3 节流调速系统闭环控制第54-60页
        4.3.1 控制策略分析第54-55页
        4.3.2 节流阀开启过程PID控制第55-57页
        4.3.3 节流阀开启过程模糊PID控制第57-60页
    4.4 液压—机械系统动态响应第60-61页
    4.5 完整速度控制系统仿真及控制方式研究第61-65页
    4.6 本章小结第65-67页
5 实验研究第67-73页
    5.1 引言第67页
    5.2 实验内容及平台搭建第67-68页
        5.2.1 实验内容第67页
        5.2.2 实验台硬件组成第67-68页
    5.3 速度控制系统监控界面设计第68-70页
    5.4 速度控制系统实验第70-72页
        5.4.1 实验目的第70-71页
        5.4.2 实验步骤第71页
        5.4.3 实验结果及分析第71-72页
    5.5 本章小结第72-73页
6 全文总结与展望第73-76页
    6.1 全文总结第73-74页
    6.2 研究工作展望第74-76页
参考文献第76-81页
攻读硕士学位期间研究成果第81-82页
致谢第82页
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