本發(fā)明涉及液壓脹形加工設備，具體為一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法。

背景技術：

1、隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，輕量化技術的不斷完善發(fā)展，對于管材的精密程度要求更高，而液壓脹形技術已經(jīng)成為實現(xiàn)輕量化的主要技術之一。

2、其原理是通過利用管材內(nèi)部液壓力和管端軸向推力的協(xié)調(diào)作用，使管材發(fā)生塑性變形，從而生產(chǎn)出質量輕、強度高、剛度好的精密(或半精密)近凈成形零件。這種技術不僅實現(xiàn)了構件的輕量化，節(jié)約了原材料，而且通過加工硬化和一體化成形工藝，有利于提高零件的強度和剛度。

3、但由于受脹形過程中的模具影響，無法觀測管材脹形過程，導致成形過程中仍存在一系列問題，如回彈等，所以需要測量出回彈，得到成形回彈的規(guī)律，并且將回彈抑制。

4、針對此，已有現(xiàn)有專利文獻cn116618510?a公開了一種液壓脹形試件成形質量控制方法，該方法通過設置標準試件的脹形信息和初始脹形信息，并使用鋼化玻璃與金剛石復合模具來獲取標準形態(tài)的脹形試件。通過測量模具中光線在不同介質的傳播時間，實時獲取脹形高度和軸向進給量，實現(xiàn)對成形質量的控制。

5、分析上述專利文獻，其采用的是一種基于規(guī)則的控制方法，即通過比較實際脹形高度與預設的標準脹形高度來決定是否需要調(diào)整脹形液壓力和軸向進給距離。這是一種開環(huán)或半閉環(huán)的控制方式，依賴于預先設定的參數(shù)和操作者的經(jīng)驗。

6、如果脹形過程中出現(xiàn)了意外的材料特性變化或外部干擾，需要操作者手動重新調(diào)整脹形參數(shù)，這導致響應速度慢，控制精度下降。如，材料的彈性模量突然變化，導致實際脹形高度與標準脹形高度的偏差超過了預期，基于規(guī)則的控制方法無法及時調(diào)整，從而導致產(chǎn)品質量下降。

7、基于此，亟需提出一種快速識別這種偏差，采用閉環(huán)控制方式，根據(jù)系統(tǒng)的實時反饋自動調(diào)整沖頭補料量，實現(xiàn)更加精確的控制，通過即時調(diào)整沖頭補料量來抑制回彈，即使在材料特性發(fā)生變化的情況下也能保持產(chǎn)品質量的技術方法。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，解決上述背景技術中提出的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，包括步驟：

3、s1、綜合準備與基礎設置

4、定位安裝模具，于模具中安裝管材，并根據(jù)所述管材特性及歷史實驗數(shù)據(jù)，設置最佳脹形參數(shù)；

5、s2、高精度測量系統(tǒng)配置

6、基于xtdic系統(tǒng)測量軟件進行參數(shù)設置，調(diào)整采集模式，監(jiān)測管材在脹形過程中的三維變形；并于管材脹形部位的側壁與頂部各放置一ccd相機，并針對模具進行圖像調(diào)整，捕捉管材脹形時的每一個變化；

7、s3、自適應控制策略實施

8、標記管材在脹形過程中脹形部位的關鍵點位，創(chuàng)建位移截點，計算得到所述脹形部位關鍵點位的三維坐標和坐標位移量；

9、實時傳輸所述位移量數(shù)據(jù)至plc程序，得到回彈位移量及其方向；

10、構建pid控制邏輯，調(diào)整沖頭的補料量，其執(zhí)行以下操作：

11、根據(jù)管材特性和控制需求，在管材脹形過程中預先設定pid控制器的比例增益kp、積分增益ki、微分增益kd：

12、

13、不間斷獲取管材脹形的實際位移量值，得到控制信號，將控制信號作用于系統(tǒng)主板，且根據(jù)計算實際回彈位移量數(shù)據(jù)與允許最大回彈值數(shù)據(jù)之差，調(diào)整沖頭補料量：

14、若回彈位移量超過預設的最大回彈值數(shù)據(jù)值，pid控制觸發(fā)補料或退料動作，有效控制回彈，確保成形精度，反之，則認為成形件質量良好，直接成形出壁厚均勻的高質量成形件。

15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

16、1、相比于現(xiàn)有開環(huán)或半閉環(huán)的控制方式，本發(fā)明在液壓脹形過程中，通過高精度的xtdic系統(tǒng)和ccd相機監(jiān)測管材在脹形過程中的位移變化，并將數(shù)據(jù)實時傳輸至plc程序；其次，plc程序自動對位移數(shù)據(jù)進行排序和篩選，計算出脹形過程中的回彈位移量，并與設定的最大允許回彈值進行比較；然后，利用pid控制算法，根據(jù)計算出的誤差，即實際回彈位移與允許最大回彈值之差，自動調(diào)整沖頭的補料量；最后，在控制循環(huán)中不斷獲取實際脹形值，生成控制信號，調(diào)整補料量的方式，實現(xiàn)了精準控制回彈，確保管材成形質量，整個過程依賴于實驗和經(jīng)驗來優(yōu)化pid參數(shù)，達到最佳的控制效果；

17、2、相比較于現(xiàn)有在液壓脹形加工過程中采用激光紅外等設備，本申請采用的xtdic設備可以觀測到一個空間上面的變化，區(qū)別于激光紅外存在的一定限制，只能觀測到某一個點上面的變化，本發(fā)明提出的xtdic設備可以觀察管材整體的變化，得到全加工周期內(nèi)管材的動態(tài)變形數(shù)據(jù)。

技術特征：

1.一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：包括步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

3.根據(jù)權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

5.根據(jù)權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

6.根據(jù)權利要求1所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

7.根據(jù)權利要求2所述的一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明提供一種沖擊液壓脹形支管回彈測量與控制方法，包括S1定位安裝模具，于模具中安裝管材，并根據(jù)管材特性及歷史實驗數(shù)據(jù)，設置最佳脹形參數(shù)；S2基于XTDIC系統(tǒng)測量軟件進行參數(shù)設置，監(jiān)測管材在脹形過程中的三維變形；S3標記得到脹形部位關鍵點位的三維坐標和坐標位移量；實時傳輸位移量數(shù)據(jù)至PLC程序，得到回彈位移量及其方向；構建PID控制邏輯，調(diào)整沖頭的補料量。本發(fā)明利用PID控制算法，根據(jù)計算出的誤差，在控制循環(huán)中不斷獲取實際脹形值，生成控制信號，調(diào)整補料量的方式，實現(xiàn)了精準控制回彈，確保管材成形質量，整個過程依賴于實驗和經(jīng)驗來優(yōu)化PID參數(shù)，達到最佳的控制效果。

技術研發(fā)人員：劉建偉,張永琪,蒙振鵬,蔣淇任,廖曉敬
受保護的技術使用者：桂林電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19