一種鋁型材擠壓加工過程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于教學(xué)教具實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁型材產(chǎn)品由于具有重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、外形美觀、密封性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑、車輛、船舶、飛機(jī)、通訊等各個領(lǐng)域，特別是建筑門窗和幕墻，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他金屬材料，在金屬產(chǎn)品中的消費(fèi)量僅次于鋼鐵。
[0003]擠壓成型是鋁型材生產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)和核心環(huán)節(jié)，擠壓是用沖頭或凸模對旋轉(zhuǎn)在凹模中的坯料加壓，使之產(chǎn)生塑性流動，從而獲得相應(yīng)于模具的型孔或凹凸模形狀的制件的鍛壓方法。傳統(tǒng)的鋁型材擠壓工藝分析和模具設(shè)計主要是依靠工程類比和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)反復(fù)試模和修模、調(diào)整工藝以消除擠壓成型過程中的產(chǎn)品缺陷，顯然，這已經(jīng)無法滿足高速發(fā)展的鋁型材加工業(yè)的要求。近年來，研宄熱點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向“數(shù)值模擬”，隨著計算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計算方法的迅速發(fā)展，以有限元法為代表的數(shù)值模擬法已被廣泛應(yīng)用于鋁型材擠壓的變形模擬、溫度場模擬以及摩擦與潤滑分析中。其中，基于Lagrange格式的有限元方法主要用于仿真坯料從擠壓開始時刻到擠出模具時刻的非穩(wěn)態(tài)階段，獲得擠壓型材頭部的變形情況以及擠壓缺陷等情況，Euler格式主要應(yīng)用于穩(wěn)態(tài)分析。隨著鋁型材產(chǎn)品不斷向復(fù)雜、大型、高精、高強(qiáng)度方向發(fā)展，加快鋁型材擠壓仿真應(yīng)用研宄及其關(guān)鍵技術(shù)的深入研宄是目前鋁型材擠壓及模具企業(yè)急需突破的核心技術(shù)。
[0004]作為高校，在培養(yǎng)高科技人才的同時，也應(yīng)時刻與企業(yè)發(fā)展、科技進(jìn)步相同步。高校在“數(shù)值模擬”方面具有充足的理論基礎(chǔ)，然而模擬結(jié)果的檢驗(yàn)需要實(shí)際操作的支撐，因此，在培養(yǎng)人才的實(shí)際需求方面，既能滿足實(shí)際需要，又不造成資源浪費(fèi)的鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置是一種良好的教學(xué)教具。目前，市場上并沒有針對高校生產(chǎn)的鋁型材加工過程的仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是為解決上述缺乏針對高校的仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的問題，提供一種鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置可完成上料機(jī)供料、擠壓缸快速運(yùn)動、擠壓成型，尾料清理等接近工廠實(shí)際的模擬加工控制實(shí)驗(yàn)，為培養(yǎng)鋁型材加工人才提供支持。
[0006]本發(fā)明提供了一種鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)臺和電氣面板，還包括供料單元、送料單元、加熱成型單元、擠壓單元和下料清理單元，其中所述供料單元包括供料氣缸、料倉、頂料氣缸和還料剪切液壓缸，所述加熱成型單元包括合模氣缸、模具以及盛錠筒，所述擠壓單元包括快速移動氣缸、主液壓缸和模頭，所述下料清理單元包括落料箱和清理剪切液壓缸，所述快速移動氣缸和主液壓缸分別通過螺絲固定在模頭上，所述供料氣缸與料倉相連通，將所述料倉中的原料擠壓至坯料剪切液壓缸，所述坯料剪切液壓缸將坯料制成預(yù)定形狀后通過傳送裝置將坯料傳送至頂料氣缸，通過所述頂料氣缸將坯料頂送至盛錠筒，所述模頭與所述模具將盛錠筒中的坯料經(jīng)加熱、擠壓后制成成品，所述清理剪切液壓缸將制得的成品推入所述落料箱；所述合模氣缸通過傳動桿與盛錠筒連接，所述主液壓缸、快速移動氣缸驅(qū)動所述模頭。
[0007]本發(fā)明的鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置還包括:液壓控制單元、氣動控制單元和控制系統(tǒng):所述液壓控制單元配置有液壓油泵、溢流閥、安全閥、壓力表；所述氣動控制單元配置氣動靜音泵、儲氣罐、氣動調(diào)壓閥、氣動過濾器、排水設(shè)備、氣壓表；所述控制系統(tǒng)采用西門子S7-200作為核心控制系統(tǒng)，配置EM231模擬量輸入。
[0008]本發(fā)明的鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置中所述的控制系統(tǒng)包括設(shè)置單元和監(jiān)控單元:所述設(shè)置單元中包括有觸摸顯示屏或數(shù)字控制器，所述監(jiān)控單元設(shè)置有計算機(jī)和調(diào)控器，所述觸摸顯示屏用于設(shè)置工藝參數(shù)和操作設(shè)備運(yùn)行，所述計算機(jī)中的組態(tài)軟件可對擠壓成型過程監(jiān)控，所述調(diào)控器與計算機(jī)電聯(lián)接，所述調(diào)控器用于矯正擠壓成型過程的偏差。
[0009]進(jìn)一步的，所述供料氣缸的數(shù)量可以為1、2、3、4、5個或者更多個。
[0010]進(jìn)一步的，所述快速移動氣缸的數(shù)量為1、2、3、4、5個或者更多個。
[0011]進(jìn)一步的，所述合模氣缸的數(shù)量至少為1、2、3、4、5個或者更多個。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:利用該裝置完成上料機(jī)供料、擠壓缸快速運(yùn)動、擠壓成型，尾料清理等接近工廠實(shí)際的模擬加工控制實(shí)驗(yàn)，它功能齊全，直觀可視，示教效果好，在教育教具領(lǐng)域有很好的推廣應(yīng)用價值，并可作為鋁加工企業(yè)職工培訓(xùn)教具。
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本發(fā)明鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為液壓電磁閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中I為供料氣缸，2為料倉，3為坯料剪切液壓缸，4為推料缸，5為頂料氣缸，6為模頭，7為主液壓缸，8為快速移動氣缸，9為液壓電磁閥，10為盛錠筒，11為清理剪切液壓缸，12為合模氣缸，13為落料箱。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下文將結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明具體內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。
[0017]實(shí)施例1鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置
[0018]如圖1、圖2可知本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括:供料單元、送料單元、擠壓單元、加熱成型單元、下料清理單元。其中所述供料單元包括供料氣缸1、料倉2、頂料氣缸5和還料剪切液壓缸3，所述加熱成型單元包括合模氣缸12、模具以及盛錠筒10，所述擠壓單元包括快速移動氣缸8、主液壓缸7和模頭6，所述下料清理單元包括落料箱13和清理剪切液壓缸11，所述快速移動氣缸8和主液壓缸7分別通過螺絲固定在模頭6上，所述供料氣缸I與料倉2相連通，將所述料倉2中的原料擠壓至坯料剪切液壓缸3，所述坯料剪切液壓缸3將坯料制成預(yù)定形狀后通過傳送裝置將坯料傳送至頂料氣缸5，通過所述頂料氣缸5將坯料頂送至盛錠筒10，所述模頭6與所述模具將盛錠筒10中的坯料經(jīng)加熱、擠壓后制成成品，所述清理剪切液壓缸11將制得的成品推入所述落料箱13 ;所述合模氣缸12通過傳動桿與盛錠筒10連接，所述主液壓缸7、快速移動氣缸8驅(qū)動所述模頭6。
[0019]鋁型材擠壓加工過程仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，具體包括:
[0020]供料單元主要包括:料倉2、供料架、預(yù)加熱筒、加熱絲、溫度傳感器、I個供料氣缸1、1個還料剪切液壓缸3、1個頂舉氣缸、電磁