一种铝型材挤压加工过程仿真控制教学实验装置及工作方法

一种铝型材挤压加工过程仿真控制教学实验装置及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于教学教具实验装置领域，具体涉及一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置及工作方法。
【背景技术】
[0002]铝型材产品由于具有重量轻、强度高、导电导热性好、外形美观、密封性好等优点，被广泛应用于建筑、车辆、船舶、飞机、通讯等各个领域，特别是建筑门窗和幕墙，其发展速度远远高于其他金属材料，在金属产品中的消费量仅次于钢铁。
[0003]挤压成型是铝型材生产的主导技术和核心环节，挤压是用冲头或凸模对旋转在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的锻压方法。传统的铝型材挤压工艺分析和模具设计主要是依靠工程类比和设计经验、经反复试模和修模、调整工艺以消除挤压成型过程中的产品缺陷，显然，这已经无法满足高速发展的铝型材加工业的要求。近年来，研宄热点逐渐转向“数值模拟”，随着计算机技术和数值计算方法的迅速发展，以有限元法为代表的数值模拟法已被广泛应用于铝型材挤压的变形模拟、温度场模拟以及摩擦与润滑分析中。其中，基于Lagrange格式的有限元方法主要用于仿真坯料从挤压开始时刻到挤出模具时刻的非稳态阶段，获得挤压型材头部的变形情况以及挤压缺陷等情况，Euler格式主要应用于稳态分析。随着铝型材产品不断向复杂、大型、高精、高强度方向发展，加快铝型材挤压仿真应用研宄及其关键技术的深入研宄是目前铝型材挤压及模具企业急需突破的核心技术。
[0004]作为高校，在培养高科技人才的同时，也应时刻与企业发展、科技进步相同步。高校在“数值模拟”方面具有充足的理论基础，然而模拟结果的检验需要实际操作的支撑，因此，在培养人才的实际需求方面，既能满足实际需要，又不造成资源浪费的铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置是一种良好的教学教具。目前，市场上并没有针对高校生产的铝型材加工过程的仿真教学实验装置。

【发明内容】

[0005]本发明的目的之一是为解决上述缺乏针对高校的仿真教学实验装置的问题，提供一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，该装置可完成上料机供料、挤压缸快速运动、挤压成型，尾料清理等接近工厂实际的模拟加工控制实验，为培养铝型材加工人才提供支持。
[0006]本发明提供了一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，包括实验台和电气面板，还包括供料单元、送料单元、加热成型单元、挤压单元和下料清理单元，其中所述供料单元包括供料气缸、料仓、顶料气缸和还料剪切液压缸，所述加热成型单元包括合模气缸、模具以及盛锭筒，所述挤压单元包括快速移动气缸、主液压缸和模头，所述下料清理单元包括落料箱和清理剪切液压缸，所述快速移动气缸和主液压缸分别通过螺丝固定在模头上，所述供料气缸与料仓相连通，将所述料仓中的原料挤压至坯料剪切液压缸，所述坯料剪切液压缸将坯料制成预定形状后通过传送装置将坯料传送至顶料气缸，通过所述顶料气缸将坯料顶送至盛锭筒，所述模头与所述模具将盛锭筒中的坯料经加热、挤压后制成成品，所述清理剪切液压缸将制得的成品推入所述落料箱；所述合模气缸通过传动杆与盛锭筒连接，所述主液压缸、快速移动气缸驱动所述模头。
[0007]本发明的铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置还包括:液压控制单元、气动控制单元和控制系统:所述液压控制单元配置有液压油泵、溢流阀、安全阀、压力表；所述气动控制单元配置气动静音泵、储气罐、气动调压阀、气动过滤器、排水设备、气压表；所述控制系统采用西门子S7-200作为核心控制系统，配置EM231模拟量输入。
[0008]本发明的铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置中所述的控制系统包括设置单元和监控单元:所述设置单元中包括有触摸显示屏或数字控制器，所述监控单元设置有计算机和调控器，所述触摸显示屏用于设置工艺参数和操作设备运行，所述计算机中的组态软件可对挤压成型过程监控，所述调控器与计算机电联接，所述调控器用于矫正挤压成型过程的偏差。
[0009]进一步的，所述供料气缸的数量可以为1、2、3、4、5个或者更多个。
[0010]进一步的，所述快速移动气缸的数量为1、2、3、4、5个或者更多个。
[0011]进一步的，所述合模气缸的数量至少为1、2、3、4、5个或者更多个。
[0012]本发明的有益效果在于:利用该装置完成上料机供料、挤压缸快速运动、挤压成型，尾料清理等接近工厂实际的模拟加工控制实验，它功能齐全，直观可视，示教效果好，在教育教具领域有很好的推广应用价值，并可作为铝加工企业职工培训教具。
【附图说明】
[0013]图1所示为本发明铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置的结构示意图；
[0014]图2为液压电磁阀的结构示意图；
[0015]图中I为供料气缸，2为料仓，3为坯料剪切液压缸，4为推料缸，5为顶料气缸，6为模头，7为主液压缸，8为快速移动气缸，9为液压电磁阀，10为盛锭筒，11为清理剪切液压缸，12为合模气缸，13为落料箱。
【具体实施方式】
[0016]下文将结合具体实施例详细描述本发明具体内容。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
[0017]实施例1铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置
[0018]如图1、图2可知本发明的结构包括:供料单元、送料单元、挤压单元、加热成型单元、下料清理单元。其中所述供料单元包括供料气缸1、料仓2、顶料气缸5和还料剪切液压缸3，所述加热成型单元包括合模气缸12、模具以及盛锭筒10，所述挤压单元包括快速移动气缸8、主液压缸7和模头6，所述下料清理单元包括落料箱13和清理剪切液压缸11，所述快速移动气缸8和主液压缸7分别通过螺丝固定在模头6上，所述供料气缸I与料仓2相连通，将所述料仓2中的原料挤压至坯料剪切液压缸3，所述坯料剪切液压缸3将坯料制成预定形状后通过传送装置将坯料传送至顶料气缸5，通过所述顶料气缸5将坯料顶送至盛锭筒10，所述模头6与所述模具将盛锭筒10中的坯料经加热、挤压后制成成品，所述清理剪切液压缸11将制得的成品推入所述落料箱13 ;所述合模气缸12通过传动杆与盛锭筒10连接，所述主液压缸7、快速移动气缸8驱动所述模头6。
[0019]铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，具体包括:
[0020]供料单元主要包括:料仓2、供料架、预加热筒、加热丝、温度传感器、I个供料气缸1、1个还料剪切液压缸3、1个顶举气缸、电磁 阀和固定支架等组成，供料单元配合挤压单元的主液压缸7把工件坯料按序送至加热成型单元的盛锭筒10单元。
[0021]送料单元主要包括:1套固定支架，I只顶料气缸5，2只磁性开关，I套气缸固定架，I套电磁阀组件。
[0022]挤压单元主要由I个主液压缸7、2个快速移动气缸8、气动电磁阀、液压电磁阀9、液压调速阀、压力表、行程开关、直线位移传感器和固定支架等组成，本单元能够把供料单元送来的坯料送至模具单元挤压成型。
[0023]加热成型单元主要由盛锭筒10、2个合模气缸12、滑轨、加热丝、温度传感器、成型模具等组成，本单元的功能主要为把坯料加热到成型温度，在挤压单元的作用下把坯料挤压成型。
[0024]下料清理单元由落料箱、I个清理剪切液压缸11、液压电磁阀9和机械支架等组成，本单元主要功能是清理成型边料并从模具下料至落料箱。
[0025]具体还包括:液压控制单元、气动控制单元和控制系统。
[0026]液压控制单元中配置有液压油泵、溢流阀、安全阀、压力表，该单元是为整个液压回路提供动力单元。
[0027]气动控制单元配置气动静音泵、储气罐、气动调压阀、气动过滤器、排水设备、气压表。为整个系统中气动单元提供动力。
[0028]控制系统采用西门子S7-200 (CPU226-CN)作为核心控制系统，配置EM231模拟量输入。系统可通过触摸屏设置工艺参数和操作设备运行，同时可通过上位计算机的组态软件实现挤压成型过程的远程监控。
[0029]所述液压控制单元、气动控制单元和控制系统与供料单元、送料单元、挤压单元、加热成型单元、下料清理单元相互配合作用，共同完成铝型材的挤压加工生产。
[0030]铝型材挤压加工生产过程仿真控制教学实验装置为挤压机实训模型，可以完成设备上料机供料、挤压缸快速运动、挤压成型，尾料清理等模拟加工仿真。为学员提供接近工厂生产设备的机会，可以让学员学习工业控制的实际操作，更加接近实际，方便学生理解铝挤压加工工艺及控制过程。
[0031]实施例2铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置的工作方法
[0032]铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置的工作的方法步骤为:
[0033]第一步:将设备所用材料放置在料仓2之中，通过供料气缸I将材料推出。
[0034]第二步:通过坯料剪切液压缸3将材料剪成小段，然后通过推料缸4将材料送至送料单元的固定支架处。
[0035]第三步:通过顶料气缸5动作将材料抬起，然后通过快速移动气缸8将材料送到盛淀筒之中加热至60°C左右并且保持60秒，使原料可以达到压缩变形的形态，加热温度和保持温度时间根据材料来确定。
[0036]第四步:等待60秒之后，材料达到了可以压缩变形的阶段，通过主液压缸7推动模头6挤压实现所需材料的压缩成型。
[0037]第五步:材料压缩成型后，通过合模气缸12动作，使得模具与盛锭筒10分开，然后清理剪切液压缸11动作，清理成型边料并使成型材料从模具下料至落料箱13。
[0038]本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
【主权项】
1.一种铝型材挤压加工过程的仿真教学实验装置，包括实验台和电气面板，其特征在于，还包括供料单元、送料单元、加热成型单元、挤压单元和下料清理单元，其中所述供料单元包括供料气缸、料仓、顶料气缸和还料剪切液压缸；所述送料单元包括固定支架、顶料气缸、磁性开关、气缸固定架和电磁阀组件；所述加热成型单元包括合模气缸、模具以及盛锭筒；所述挤压单元包括快速移动气缸、主液压缸和模头；所述下料清理单元包括落料箱和清理剪切液压缸；所述快速移动气缸和主液压缸分别通过螺丝固定在模头上，所述供料气缸与料仓相连通，将所述料仓中的原料挤压至坯料剪切液压缸，所述坯料剪切液压缸将坯料制成预定形状后通过传送装置将坯料传送至顶料气缸，通过所述顶料气缸将坯料顶送至盛锭筒，所述模头与所述模具将盛锭筒中的坯料经加热、挤压后制成成品，所述清理剪切液压缸将制得的成品推入所述落料箱；所述合模气缸通过传动杆与盛锭筒连接，所述主液压缸、快速移动气缸驱动所述模头。2.如权利要求1所述的一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，其特征在于，还包括:液压控制单元、气动控制单元和控制系统:所述液压控制单元配置有液压油泵、溢流阀、安全阀、压力表；所述气动控制单元配置气动静音泵、储气罐、气动调压阀、气动过滤器、排水设备、气压表；所述控制系统采用西门子S7-200作为核心控制系统，配置EM231模拟量输入模块。3.如权利要求2所述的一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，其特征在于，所述控制系统包括设置单元和监控单元:所述设置单元中包括有触摸显示屏或数字控制器，所述监控单元设置有计算机和调控器，所述触摸显示屏用于设置工艺参数和操作设备运行，所述计算机中的组态软件可对挤压成型过程监控，所述调控器与计算机电联接，所述调控器用于矫正挤压成型过程的偏差。4.如权利要求1所述的一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，其特征在于，所述供料气缸的数量至少为一个。5.如权利要求1所述的一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，其特征在于，所述快速移动气缸的数量至少为一个。6.如权利要求1所述的一种铝型材挤压加工过程仿真教学实验装置，其特征在于，所述合模气缸的数量至少为一个。
【专利摘要】本发明公开了一种铝型材挤压加工过程的仿真教学实验装置，包括实验台和电气面板，还包括供料单元、加热成型单元、挤压单元和下料清理单元，其中所述供料单元包括供料气缸、料仓、顶料气缸和坯料剪切液压缸，所述加热成型单元包括合模气缸、模具以及盛锭筒，所述挤压单元包括快速移动气缸、主液压缸和模头，所述下料清理单元包括落料箱和清理剪切液压缸，利用该装置完成上料机供料、挤压缸快速运动、挤压成型，尾料清理等接近工厂实际的模拟加工控制实验，它功能齐全，直观可视，示教效果好，在教育教具领域有很好的推广应用价值，并可作为铝加工企业职工培训教具。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN104882059
【申请号】CN201510218610
【发明人】蒋思中, 黄永杰, 卢勇威, 卢爱勤, 覃贵礼
【申请人】广西职业技术学院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月30日