低压悬臂铸造机控制系统设计及研究

发布时间：2020-09-17 07:38

　　随着经济的快速发展,制造业对薄壁合金产品的需求量越来越大。尤其是汽车行业正在加速推进整车轻量化的进程,镁、铝合金被越来越多的汽车生产商所青睐。其中,铝合金已被广泛应用于汽车零部件的制造,比如轿车轮毂、缸盖、缸体等大部分零部件均采用铝合金制成。而低压铸造技术对于生产这些部件具有很大优势,与金属型铸造和压铸相比,低压铸造生产出来的铸件质量好,无需补缩冒口,金属材料利用率高,生产成本低。因此低压铸造技术在工业的节能降耗,提高铸件质量上具有非常重要的意义。目前企业使用的四柱低压铸造机及低压悬臂铸造样机在结构及控制系统方面存在许多问题,本文通过对问题进行研究分析,根据改进后的低压悬臂铸造机结构,对其控制系统进行改进和集成。该控制系统使用西门子S7-200 SMART型PLC作为主要控制核心,使用组态王软件作为人机界面开发工具,对低压悬臂铸造机的生产工艺过程进行组态,可以基本实现低压悬臂铸造机的自动化远程监测及控制,有效提高生产效率,减少劳动力的投入。本文针对低压悬臂铸造机所使用的四个伺服电机,通过PLC自带的两个高速脉冲输出口(PTO)及拓展的三个EM253定位模块结合使用,实现铸造机在x、y、z三个轴的运动及悬臂旋转的精确控制。然后对低压铸造机的液面加压系统进行分析研究,建立相应气路控制的数学模型,通过先进的控制理论及计算机仿真,将模糊PID控制与西门子PLC高级编程结合起来,并使用Matlab中的Simulink对所采用的智能算法进行仿真分析和对比,有效提高了低压铸造液面加压系统的控制精度。课题的研究对低压悬臂铸造机自动化生产与系统集成具有一定的理论和研究意义。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U468.2
【部分图文】：

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技术发展较晚，从 20 世纪 60 年代开始我国、辽宁等地开始发展低压铸造技术，直至 7压铸造相关手册及其相关专利。原一机部、 1984 年连续召开关于低压铸造生产经验交流造技术及其设备。最具代表性的低压铸造机控制低压铸造机、江南机器厂制造的六工位子低压铸造机、张家口煤矿机械厂生产的摇造机的发展情况如下：南铸造锻压机械研究所根据国内已有低压铸）公司 VT 型低压铸造机的结构及其参数率机[13]，如图 1-1。低压铸造机密封方式为坩属型低压铸造机的发明在 1983 年由天水铸造鉴定。此次创新填补了国内金属型低压铸造台通用低压铸造机产品。

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内蒙古工业大学硕士学位论文哈尔滨工业大学安阁英教授领导的课题组，针对一套差压铸造设备，并安装在哈尔滨工业大学铸壁、复杂舱体件的研制工作。该设备的气路控制执行阀，通过阀口的开度变化来跟踪工艺参数。月，济南铸造锻压机械研究所在 J452 的基础上如图 1-2。我国铸造锻压机械质量监督检验中心 10 月由山东省机械厅组织对其检测做最后验收会优秀科技成果奖和山东省科技进步三等奖。所压铸造机成为我国当时最大的低压铸造机[14]。

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[16.17]。低压铸造的原理如下图1-3所示。向已经加热好的密封保温炉内加入过滤好的空气或者惰性气体，向保温炉内金属液加压，一般压力为 0.01～0.05MP 之间，使金属液在压力的作用下通过浸在里面的升液管上升至与保温炉连接的上方模具中。在充型过程中要保持平稳，当充型完成后，将压力保持一段时间，待铸件冷却到一定温度后打开模具，取出铸件，对其进行后续的机加工。由于与压力铸造相比施加的气体压力较小，所以称之为低压铸造。

【参考文献】