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1、华中科技大学毕业设计（论文）之开题报告花键挤压机数控系统状态图设计及液压双缸同步技术学院：专业：班级：姓名：学号：指导老师：华中科技大学毕业设计（论文）之开题报告花键挤压机数控系统状态图设计及液压双缸同步技术一、课题相关背景1、课题来源花键挤压机是常用的花键生产设备，能够获得质量较高的花键，同时可以较好的提高花键的生产效率。本课题来自华中科技大学数控中心与青岛生建公司的合同项目——16K花键轴挤压机机床（以下简称花键挤压机）数控改造。花键机的旋转双轴同步技术的研究是花键挤压机研制的重要技术之一。通过满
2、足一定精度要求的旋转双轴同步，使花键挤压机生产出合格的产品。2、课题目的本课题采用16k数控挤压机生产花键轴。花键挤压机进行花键加工的关键技术是两个成型压（滚）轮之间的位移同步控制技术以及两个成型压轮旋转同步控制技术。根据花键挤压机的工作原理，成型压轮的位移必须通过液压油缸驱动，以产生迫使金属局部塑性变形所需要的挤压力；在成型挤压过程中，不仅两个成型压轮的位移量、位移速度要相同，即实现完全同步，而且位移速度要可调可控；同时两个成型压轮的旋转速度也要保持同步，且旋转速度要可调可控，且与成型压轮的位移速度
3、要匹配。要达到上述的目的，传统的机械同步时无法满足要求的，必须采用数字化的控制技术予以实现。本课题拟在分析数控花键挤压机工作原理，绘制花键挤压机的结构原理图，用状态机图绘制、描述数控花键挤压机工作过程的基础上，研究花键挤压机数控系统的关键技术之一液压双缸同步技术。花键挤压机结构简图如图1.1所示：图1.1花键挤压机结构简图3、课题意义花键联接具有面积接触大，承载能力高，定心性和导向性好等优点，所以具有广泛的应用。以前的花键加工一般都采用切削加工，每件加工的时间一般都很长，切削出来的花键精度受刀具、毛坯
4、、机床的影响，波动比较大。花键挤压机床是一种无切削、高效成型机床，在大批量花键制造行业具有重大作用，有着广阔的应用前景。相比于同一规格的花键铣齿机、花键滚齿机，花键挤压机结构简单、效率高、加工精度基本相当且齿面硬度大大提高，耐磨性也随之提高。因此，在大批量花键生产中，采用花键挤压机具有无可比拟的优点和优势。4、国内外慨况主要针对液压双缸同步控制技术进行调查。随着对液压传动系统高效率、低噪声、无震动、高精度、低故障等的要求，对同步的要求也越来越高，因此需用液压同步的方法来保证同步的要求。按构成回路的控制
5、元件的不同，液压同步回路主要有流量控制和体积控制两大类，按控制方式的不同，液压同步控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。开关式(开环)同步控制系统1)流量控制阀实现同步回路(1)节流阀的同步回路如图1.2b所示,选用相同型号的节流阀,可以达到基本同步,加上桥式整流回路可实现双向同步。该系统简单,成本低,若同步精度要求高可采用带温度补偿的调速阀或在系统中设稳流阀等。(2)分流集流阀的同步回路用分流集流阀可使两负载不同的液压缸同步,如图1.2c所示,因压降与流量成平方下降,当流量Q过小时分流精度将显著下
6、降,故该系统流量范围较窄,不适用于低压。图1.2流量控制阀实现同步回路2)体积控制实现同步回路体积控制实现的同步精度比流量控制阀实现的同步精度高。(1)串联缸的同步回路对单伸杆串联缸要求一个缸的有杆腔有效面积等于另一个缸的无杆腔有效作用面积,对双伸杆如图1.3a所示可实现双向同步。图1.3体积控制同步回路(2)同步缸的同步回路如图1.3b所示的同步缸起着配流的作用,在其2个活塞上设有双作用单向阀,可在行程端点消除两液压缸的同步误差。(3)并联马达的同步回路如图1.3c,用2个同轴等排量的液压马达作配流
7、环节,输出相同流量保证缸的同步。由单向阀和溢流阀组成的补油回路可消除行程端点的同步误差。(4)并联泵的同步回路如图1.3d,用2个同轴等排量泵直接向两缸供油,两换向阀应同时动作,在消除端点误差时,换向阀可单独动作。3)力同步和位置同步上述主要是速度的同步,对力同步只要保证执行器的尺寸大小相同并由同一个溢流阀设定压力很容易实现力的同步,位置同步则需在系统中设置特殊结构或行程控制机构等。但也可像对速度同步一样实现对力、位置的控制。液压同步闭环控制系统实际上一个液压系统不是一个单一回路的系统,通常是由几个回
8、路组成,多个回路之间会相互影响,即使在一个回路中通常设有溢流阀调压、安全阀保护、节流阀或调速阀调速及换向阀换向等,它们对执行器的同步均会产生静态或动态的影响。同时由于不同工况下负载的扰动、执行器的摩擦阻力、系统泄漏、控制元件间的性能差异、空气的混入量以及系统各组成部分的制造和安装误差等因素的影响,都会影响执行器同步运行的精度。当采用开环控制的液压同步回路,同步精度较低;当采用液压同步闭环控制系统,可对执行器的输出进行检测与反馈来构成闭环控制,尽管该系统组
