球销铆接机电液压力控制系统设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com球销铆接机电液压力控制系统设计★口叶晓光1,2口徐立口夏春林口邵威1．浙江大学现代制造工程研究所杭州3100272．浙江大学城市学院杭州310015摘要：通过分析汽车球销类产品的铆接工艺，得出设备加工时对系统压力有响应速度快、无超调、控制精度高等要求，提出建立电液伺服压力控制的方案，经过模型简化后在Maflab环境下仿真。根据仿真结果在PLC中采用PID控制算法进行调试，最终得到合适的控制参数，达到对系统压力的精确控制。实践证明，系统控制精度高，设备性能稳定可靠。关键词：伺服控制PID控制

2、精度中图分类号：TG938；TM921．541文献标识码：A文章编号：1000—4998(2008)02—0010—041概述转向球销是汽车的重要部件和安全件，对汽车的整体性能起到了关键作用。在加工后应具有足够的强度、刚度和使用寿命，其合格的衡量指标为产品的外观和摆动力矩的大小。传统均采用直铆一次成形加工工艺，其下行铆合力大(一般；t~E350～630kN)，易造成工件变形。鉴于产品整体质量的要求，本设备采用滚压铆接SE艺，其铆合力较小，最大允许铆接力仅有50kN，且为逐步增大。但在；OnT~程中压力控制不当也会造成摆动力矩不符合生产要求，所以要对系统压力进行精确控制，使

3、其满足在低压条件下响应速度快、无超调偏差电压信号为：量、稳定性好等指标。球销铆接机系统综合了液压、先=／3,一进制造、检测与控制、计算机与网络等相关技术与学式中(，广—一指令电压信号科，是具有高技术装备的电液系统。球销铆接机的使用(，广一反馈电压信号实践证明，其先进的总体结构设计和参数优化配置是压力传感器方程为：系统运行的重要保证。Ut=K,FFs(2)2系统总体结构式中二益球销铆接机由液压系统、机械装置、工控机、PLC伺服放大器动态可以忽略，其输出电流为：自动化系统和检测传感器等组成(见图1)。液压系统是△，=臣Uo(3)驱动部分，由它来带动机械装置完成滚压铆接；PLC

4、是式中臣——伺服放大器增益控制部分，完成检测传感器采样值的分析计算和对液伺服阀传递函数可表示为：压系统的控制；工控机和PLC之间自行编制协议实现／△，=墨(s)(4)串口通信。式中——伺服阀阀芯位移恐——伺服阀增益3液压系统数学模型(s)——恐=1时伺服阀的传递函数针对设备需满足在低压条件下响应速度快、无超假定负载为质量、弹性和阻尼，则阀控液压缸的动调量、稳定性好等要求，提出建立电液伺服压力控制系态可用以下3个方程描述：统的方案，该系统由伺服阀放大器、伺服压力阀、液压IQL=一KqOL缸和压力传感器组成(见图2)。{QLA豳+c+Vt1．，(5)★浙江大学城市学院教师科研

5、基金资助项目(编号：J52407019)LF

6、AL=rl1．~+B#XP+KXP收稿日期：2007年9月回2008／2机械制造46卷第522期维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com式中p——液压缸流量阻尼系数之比，=鲁／(+1)——流量增益o——液压弹簧与负载弹簧并联偶合的刚度与——流量一压力系数p——负载质量负载质量形成的固有频率，蛐=m√1+A——液压缸活塞有效面积一——液压缸活塞的总输出值阻尼如=G——液压缸总泄漏系数／Ko。——总压力增益——总压缩容积根据式(8)，图3可简化成图4，得到系统的开环传——有效体积弹性模量

7、递函数为：／7／,——负载质量B——负载阻尼系数卜负载弹簧刚度由式(1)～(5)可绘出控制系统的方块图，如图3所示，图中。=+C由式(5)中的3个基本方程消去中间变量和，可以得到阀芯位移至液压缸输出力的传递函数：量=Kq⋯vrmKt“川)]／[‰(等G(s)日(s)=[KoC．(s)(+1)]／[(~----+1)S2+++(1+A+)s+A】(6)s+1)】(9)pp阻尼系数很小’可以忽略不计。贝式中式(6)可简化成——系统的开环增益，=尼惫Af^c。：在本控制系统中，由于K>>Kh，即负载刚度远大囊=[惫A(mts2+1)】／[s3+mts2于液压弹簧刚度。此时(-O

8、r一垒，。一：。ApA+、_4L_+)s+1】(7)二阶振荡环节与二阶微分环节近似对消，系统动态特式中凰——液压弹簧刚度，Kh=4展／性主要由液压压缩形成的惯性环节所决定。将液压系系统满足的条件：统的各参数简化代入得到闭环传递函数：【】<<(s)(1o)则式(7)可近似为：4计算机仿真分析囊=[惫Ap((-Om+1)】在Matlab环境下根据式(1O)建立液压系统的仿／[(_+----1)(丢+s+1)】~(8)真模型，得到系统的闭环阶跃响应，如图5所示。从图中可知，上升时间不超过O．1S，过渡过程时间式中——负载固有频率，=