專利名稱：智能化壓制設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及配件加工設備領域中的智能化壓制設備。特別是一種適用 于剎車片制備的智能化壓制設備。
技術背景
剎車片制備過程中比較關鍵的工序是壓制過程，目前剎車片的壓制工藝有 兩種， 一種是先將粉料壓成毛坯，再經過加溫加壓制成剎車片的兩步法，另一 種是直接將粉料放入加熱的模腔一次壓制成剎車片的一步法。
目前一步成型法壓制設備主要采用標準四柱壓力機，該壓力機通過四個角上 的立柱將機頭、滑塊和底座分上、中、下分布，滑塊與主缸連接并在下部固定 下壓頭。中間模板與下模板之間設置模腔和模芯，中間模板和下模板通過四個 角上的導柱和復位彈簧連接后貫穿于下部的底座內的頂出板。頂出板上設置頂 出油缸向上作用在模芯底部。壓制過程的主要參數是時間、溫度、壓力和濕度， 當前控制時間用PLC控制，基本能滿足時間控制的要求；而溫度只能通過熱電 偶控制模具溫度，與產品的實際壓制溫度存在很大的差異；壓力控制只能通過 調整主缸壓力來控制，這樣經過管路等損耗，實際施加到產品的壓力無法正確 的測出；濕度是靠周圍環境測量來監控的。上述控制方式不能有效直觀的反映 整個壓制過程中溫度、時間、壓力三者之間的關系，且針對瞬時的變化更不能 真實有效的進行反映。從而不能優化過程參數，使生產的產品質量波動范圍較 大
實用新型內容
本實用新型的目的是針對現有裝備控制措施存在的上述缺陷和問題，提出一種智能化壓制設備，它是通過改進檢測和控制措施，實現壓制工藝參數的設定、 設備的操作和安全保護智能化。
本實用新型的主要結構包括壓力機主體通過四個角上的立柱將機頭、滑塊 和底座上、中、下分布，滑塊與機頭的主缸連接并在下部固定下壓頭。中間模 板與下模板之間設置模腔和模芯，中間模板和下模板通過四個角上的導柱和復 位彈簧連接后貫穿于下部的底座內的頂出板。頂出板上固定頂出油缸并向上作 用在模芯底部。參數采集和控制的電控部分包括時間、溫度、壓力和濕度傳 感器和PLC控制器。
本實用新型改進后的電控部分還包括在壓力機的主缸與滑塊之間設置力傳 感器；在壓力機的一側設置位移測量裝置；在壓力機的前面操作窗口設置安全 光柵；改進液壓系統，增加電控比例溢流閥，實現液壓系統壓力的電調可變； 增加計算機，以及與計算機配合的自動控制系統與計算機數據采集系統。其中 位移測量裝置是在壓力機的底座和滑塊之間固定位移支撐桿，在支撐桿靠 近工作面的部位固定光柵尺，位于光柵尺上下之間設置上下水平橫支架，上下 橫支架間固定有軸，軸上套有直線軸承和彈簧，光柵尺的動尺固定在直線軸承 上，光柵尺動尺的上方設有與滑塊聯動的壓板，并在直線軸承的上方軸上設有 限位環。
安全光柵是設置在工作臺面上、下或左、右外周邊的光電發射器和同步的 光電接收器，連同自動控制系統組成。
改進液壓系統是在在原液壓系統的主油路上并聯電動比例溢流閥，通過電 動調節放大器與設置在壓力機的主缸與滑塊之間的力傳感器一同連接到PLC。
自動控制系統與計算機數據采集系統的邏輯和程序控制部分采用PLC+觸 摸屏方式。PLC負責整個設備的自動控制、安全保護、程序及各操作按鈕、指示燈等的控制。觸摸屏負責程序的設定、操作界面、故障報警及溫度控制、液 壓系統的控制、安全光柵等人機交匯界面。計算機負責溫度、力及位移等量的 數據采集，并通過分析處理軟件完成采集數據的分析、處理和報告。報告以曲 線或表格的形式在計算機顯示屏上實時顯示或在存儲器中保存。 實用新型效果主要體現在以下幾個方面 (O壓制過程數據采集壓制力數據的實時采集，得到整個壓制過程壓制 力基于時間的數據；壓制位移(行程)數據的實時采集，得到整個壓制過程壓 制位移基于時間的數據；液壓系統壓力數據的實時采集，得到整個壓制過程液 壓系統壓力基于時間的數據。(2)安全保護在壓力機的操作窗口設置安全光 柵。在設備啟動壓制程序后，如有人體或物體侵入操作窗口，設備停機，以保
護設備和人身安全；設備的溫控系統設有超溫保護；設備的液壓系統設有超壓 保護。(3)液壓系統壓力的自動調節可通過觸摸屏設置液壓系統的壓力值(工 藝參數)，即可對壓制力進行設置；在壓制過程中，對液壓系統的壓力進行閉環 控制，以保證施加到模具上的最大壓制力；通過不同壓制力設置，可得到最佳 制成工藝參數。(4)自動控制系統與計算機數據采集系統采用PLC+觸摸屏的 控制方式，對整個設備進行控制；通過觸摸屏的人機界面進行壓制參數的設置 和修改；通過觸摸屏的人機界面顯示設備狀態和報警及故障原因；采用計算機 和高速數據采集卡進行壓力、位移和溫度的數據采集，并將采集數據存儲在存 儲器中；采用定制的剎車片壓制過程分析軟件對采集到的數據進行處理和分析， 并以報告和圖標的形式輸出；具有聯網功能，可將采集的數據和數據處理、分 析報告傳送到網上。


附圖1是本使用新型的主體結構示意圖；附圖2是位移傳感器部分的局部放大圖；附圖3是自動控制系統和計算機系統連接示意圖。
具體實施方式
參照附圖1和2，本實施例的主要結構部分包括壓力機主體通過四個角上
的立柱3將機頭1、滑塊15和底座13上、中、下分布。滑塊15與機頭1的主 缸2連接并在下部通過絕熱板16固定下壓頭5，并在下壓頭的底部固定有鋼背 板溫度傳感器6。在壓力機的主缸2與滑塊15之間設置力傳感器4。中間模板9 與下模板18、之間設置鋼背板8、模腔17和模芯11，中間模板9和下模板18通 過四個角上的導柱21和復位彈簧IO連接后貫穿于下部的底座13內的頂出板22。 頂出板22上固定頂出油缸12并向上作用在模芯11底部，在下模板18與底座 13的接合面設有隔熱墊板20。安全光柵7是設置在工作臺面左、右外周邊對稱 的光電發射器和同步的光電接收器。位移測量裝置19 (見附圖2)是在壓力機 的底座和滑塊之間固定位移支撐桿14，在支撐桿14靠近工作面的部位固定光柵 尺24，位于光柵尺24上下之間設置上、下水平橫支架25，上、下橫支架25間 固定有軸26，軸26上套有限位環27、直線軸承28和彈簧29，光柵尺的動尺固 定在直線軸承28上，光柵尺動尺的上方設有與滑塊聯動的壓板23。除此之外(圖 中未畫出)還包括設置在下壓頭、中間模板、下模板上的多個溫度傳感器和電 加熱器，工作臺面周邊的濕度傳感器，以及在原液壓系統的主油路上并聯電動 比例溢流閥。
參照附圖3，本使用新型的參數采集和控制的電控部分包括設置在下壓
頭、中間模板、下模板上的三路電加熱器通過三路溫控儀經過i/o轉換后，與力
傳感器和比例溢流閥一同連接到PLC，經過RS485接口連接觸摸屏，由觸摸屏 通過RS485接口連接到計算機；設置在下壓頭、中間模板、下模板和鋼背板上 的8路溫度傳感器、位移傳感器的光柵尺、壓力傳感器和安全光柵通過A/D模塊進入計算機。
補充說明本系統電控部分的力傳感器，由于壓力機的壓力為200噸，采用 額定載荷太大的傳感器勢必要影響測量的精度，考慮到剎車片的面積大小不同， 為了提高單位測量精度，對壓力進行分檔處理，在壓小面積的剎車片時使用低 檔位的壓力傳感器，在壓大面積的剎車片時使用高檔位的壓力傳感器。位移測 量裝置通過限位環微調光柵尺的行程。安全光柵用于操作窗口的防護，其工作 原理在一個光柵中， 一臺光電發射器發射出一排排同步平行的紅外光束，這 些光束被相應的接收單元接收。當一個不透明物體進入感應區域，中斷了一束 或多束紅外光束的正常接收，光柵的控制邏輯就會自動發出目標機器的緊急停止 信號。液壓系統改造采用電動比例溢流閥實現對液壓系統供油壓力的自動調節， 從而得到不同的壓制力。液壓壓力可通過觸摸屏進行設置。電動比例溢流閥并 連在原液壓系統的主油路上，通過恒流輸出的電動調節放大器對電磁比例溢流 閥進行控制，通過電流的大小控制溢流閥的開度，從而控制系統壓力。PLC通 過壓力傳感器采集液壓系統壓力值，該值與液壓壓力設定值比較后得到的誤差 電壓對電動比例溢流閥進行控制，進而閉環控制液壓系統壓力值與設定值相同。 自動控制系統(PLC)與計算機數據采集系統，為了適應柔性的控制，設備原繼 電控制系統除相關的大功率繼電器、接觸器和按鈕等外，邏輯和程序控制部分
采用PLC+觸摸屏方式。PLC負責整個設備的自動控制、安全保護、程序及各操
作按鈕、指示燈等的控制。觸摸屏負責程序的設定、操作界面、故障報警及溫 度控制、液壓系統的控制、安全光柵等人機交匯界面。計算機負責溫度、力及 位移等量的數據采集，并通過分析處理軟件完成采集數據的分析、處理和報告。 報告以曲線或表格的形式在計算機顯示屏上實時顯示或在存儲器中保存。報告 可以通過移動存儲器或網絡輸出。
權利要求1、一種智能化壓制設備，壓力機主體通過四個角上的立柱(3)將機頭(1)、滑塊(15)和底座(13)上、中、下分布，滑塊(15)與機頭(1)的主缸(2)連接，在下部固定下壓頭(5)，中間模板(9)與下模板(18)之間設置鋼背板(8)、模腔(17)和模芯(11)，中間模板(9)和下模板(18)通過四個角上的導柱(21)和復位彈簧(10)連接后貫穿于下部的底座(13)內的頂出板(22)，頂出板(22)上固定頂出油缸(12)并向上作用在模芯(11)底部，以及設置在下壓頭(5)、中間模板(9)、下模板(18)上的溫度傳感器和電加熱器、濕度傳感器，溫度傳感器、電加熱器、濕度傳感器和PLC控制器連接構成參數采集和控制的電控部分，其特征是在壓力機的主缸(2)與滑塊(15)之間設置力傳感器(4)，在下壓頭(5)的底部固定有鋼背板溫度傳感器(6)，安全光柵(7)是設置在工作臺面上、下或左、右外周邊對稱的光電發射器和同步的光電接收器，在壓力機的底座(13)和滑塊(15)之間的位移支撐桿(14)上設置位移測量裝置(19)。
2、 t^^利要求1戶誠的智制tH制設備，欺寺征是:戶腿的位移測^S(19)包 f微在5MF (14) ttX作面的M^固定^li尺(24)，位T^柵尺(24)上下之間設 g±、下水平1t^架(25)，上、下^5:架(25)間固定裕由(26)，軸(26)上薪PSfe環 (27)、直^ft承(28)和彈簧(29)， ^f尺的動尺固定^l:鄉承(28)上，^i尺動 尺的上方設有與mi央聯動的壓板(23)。
3、 IS^權利要求2戶腿的智能itE制設備，欺寺征是參f^集和控制的Ei^部分 包括^S在下壓頭、中間t嫩、下豐ifci:的，觔喊MIMH^UM^超I/0轉換 后，與力傳iiH和比例溢流閥一ITO^UPLC，纟劍RS485接口繊,，由I^P mRS485接口雜到imm;體在下壓頭、中間t嫩、下1tfe禾嗍mh的8路溫 度傳麟、位移泖a^g⑧光柵尺、壓力傳麟和^M3lA/D模土^tAi+MU
專利摘要本實用新型涉及配件加工設備領域中的智能化壓制設備。主要包括壓力機主體通過立柱將機頭、滑塊和底座上、中、下分布，滑塊與機頭的主缸連接并固定下壓頭。中間模板與下模板之間設置模腔和模芯，中間模板和下模板通過導柱和復位彈簧連接后貫穿于下部的底座內的頂出板。頂出板上固定頂出油缸并作用在模芯底部。改進部分主要是主缸與滑塊之間設置力傳感器；在壓力機的一側設置位移測量裝置；在壓力機的操作窗口設置安全光柵；增加電控比例溢流閥；增加計算機，以及與計算機配合的自動控制系統與計算機數據采集系統。其效果是通過改進檢測和控制措施，實現壓制工藝參數的設定、設備的操作和安全保護智能化。
文檔編號G05B15/02GK201165062SQ20072015802
公開日2008年12月17日 申請日期2007年11月27日 優先權日2007年11月27日
發明者張江山, 白克江 申請人:信義集團公司