具有双缸液压顶出的控制系统设计

徐 丽，范如明，陈 晖，夏 璐，丁 义

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225104）

众所周知，工件冲压工艺是靠压力机和模具对工件原料施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的成形方法。冲裁间隙过大、过小或不均匀，均可导致工件周边产生毛刺现象，后期还需增加成形、去毛刺等工序。现有控制系统为：手动控制电机启动与停止，压力机同步角度控制电磁阀的接通与断开。此操作易将工作状态与检修状态混淆，导致油路工作不正常，检修不方便，无油路报警检测等。

本设计提供了具有双缸液压顶出控制系统，既可满足对液压回路的全面实时掌控，提前预控功能，又能与压力机实时通讯，实现智能化工业生产，使工件一次成形，无需后续工序，提高车间设备利用率。

1 控制系统组成

具有双缸液压顶出控制系统，由上缸电机、下缸电机、压差电机、冷却电机、液位高检测开关、液位低检测开关、上缸油路堵塞检测开关、下缸油路堵塞检测开关、可编程控制器、触摸屏、交流接触器、热继电器、上缸顶出电磁阀、上缸调整电磁阀、下缸顶出电磁阀、下缸调整电磁阀等组成。各元件使用功能如图1所示。

图1 原理框图

图2 原理接线图

2 控制系统电路

（1）三相380V、50Hz动力电源经空气开关保护，分别接至四只交流接触器上端，交流接触器下端与热继电器相连，经热继电器过电流保护，再分别接至四台电机；控制回路：三相380V、50Hz动力电源取二相接入变压器，输出AC220V交流控制电源，接至PLC电源端子，压力机角度、液位检测、回路堵塞输入信号引至可编程控制器输入端；可编程控制器输出端经交流接触器至电机，可编程控制器输出端至电磁阀，可编程控制器RS485通讯模块至连线接口；具体接线详见图2原理接线图所示。

（2）各类元件名称与代号对应表（表1）。

（3）可编程控制器信号定义（表2）。

3 双缸液压工作原理

3.1 工作模式

电机动作控制：压力机启动信号SQ7接通后，经可编程控制器程序编程，交流接触器KM1、交流接触器KM2与交流接触器KM4接通。KM1接通后，下缸电机M 1运转，下缸油箱内有压力。KM2接通后，上缸电机M2运转，上缸油箱内有压力。KM4接通后，冷却电机M4运转，油脂冷却循环开始。

电磁阀动作控制：压力机下行程角度信号SQ5接通后，经可编程控制器程序编程，下缸工作电磁阀YV1与上缸工作电磁阀YV2通电工作。因下缸电机M 1与上缸电机M2运转，箱内有油压，所以下缸工作电磁阀YV1与上缸工作电磁阀YV2接通后，通过油压让下缸体、与上缸体顶出。当压力机下行程角度信号SQ5断开后，经可编程控制器程序编程，下缸工作电磁阀YV1与上缸工作电磁阀YV2断电停止工作（压力机下行程角度信号SQ5接通与断开可以通过手动调整，确保在上、下模具闭合前完成顶出行程），通过压力机的下死点位置的闭合冲压，下、上缸配合模具对工件进行保压加工。因压力机的闭合冲压，会导致下、上缸的退回，在经过下死点位置闭合冲压后，压力机上行程角度信号SQ6接通，经可编程控制器程序编程，下缸工作电磁阀YV1与上缸工作电磁阀YV2通电再次工作，下缸体、与上缸体顶出。当压力机下行程角度信号SQ6断开后，经可编程控制器程序编程，下缸工作电磁阀YV1与上缸工作电磁阀YV2断电停止工作，顶出行程动作完成（压力机下行程角度信号SQ6接通与断开也是可以通过手动调整，确保压力机在回上死点位置前完成顶出行程），为下一次冲压工作做好准备。

表1 元件名称代号对应表

表2 可编程控制器信息定义表

3.2 调式模式

下、上缸油压设定：液压顶出有两只缸，分为上缸与下缸，根据客户加工工件的需求，需要对上缸与下缸分别进行油压压力的调整。当需要设定上、下缸油压时，先在触摸屏中进行“压差调整”按钮点击，经可编程控制器程序编程，交流接触器KM 3接通。KM 3接通后，压差电机M 3运转，油压调整回路有压力，再通过手动阀，结合压力表分别进行上、下缸油压调整。调整结束后，将触摸屏中“压差调整”按钮再次点击，断开交流接触器KM 3，压差电机M 3停止运转。

下、上油压卸荷：当液压顶出上缸与下缸发生故障，此时需要将上缸与下缸油压进行卸荷操作，以保证检修时油缸与油路内无压力。先在触摸屏中进行“手动卸荷”按钮点击，经可编程控制器程序编程，下缸调整电磁阀YV 3与上缸调整电磁阀YV 4接通，将油缸与油路内油压卸到油箱内，确保检修工作正常开展，避免油脂外泄，保护操作者安全。当检修结束后，再按下触摸屏中“手动卸荷”按钮，下缸调整电磁阀YV 3与上缸调整电磁阀YV 4自动断开。

4 控制系统优势

（1）调试时下、上缸油压设定，点击触摸屏中“压差调整”按钮，压差电机M 3工作，此时会停止下缸电机M 1与上缸电机M 2工作或不能启动工作，确保手动精准调整下、上缸油路压力，避免下缸电机M 1与上缸电机M 2电机运转产生的油压，具有互锁操作。

（2）调试时下、上油压卸荷操作，点击触摸屏中“手动卸荷”按钮，此时会先停止下缸电机M 1与上缸电机M 2工作或不能启动工作，再停止下缸工作电磁阀YV 1与上缸工作电磁阀YV 2，然后再接通下缸调整电磁阀YV3与上缸调整电磁阀YV4，避免一边卸荷一边补充油压。

（3）液位高、低限位检测（SQ1、SQ2），当油箱内油脂低于低限位或高于高限位，经过检测开关接通，将采集信号引至可编程控制器输入端，经可编程控制器程序编程，将信号保持，停止液压站所有电机工作，并在触摸屏中显示报警，提示操作者进行检修，然后点击触摸屏中“复位”按钮操作，解除故障。

（4）油压回路堵塞（SQ3、SQ4），液压站油箱至油缸回路中具有堵塞报警装置，当油脂内杂质过多，堵塞报警装置检测开关接通，将采集信号引至可编程控制器输入端，经可编程控制器程序编程，将信号保持，不停止液压站所有电机工作，只在触摸屏中显示报警，提示操作者进行清理，然后点击触摸屏中“复位”按钮操作，解除故障。

（5）下缸电机M 1与上缸电机M 2启动时，如直接让下缸工作电磁阀YV1与上缸工作电磁阀YV2通电工作，带载启动，导致电机电流过大，引起热继电器跳电保护。对此进行了延时启动电磁阀的控制，在下缸电机M 1与上缸电机M 2启动10秒后，再让下缸工作电磁阀YV1与上缸工作电磁阀YV2通电工作，实现平稳工作，避免刚启动时频率跳电保护。

（6）预留有RS485通讯接口，压力机与液压站通过RS485通讯协议进行数据交换，当液压站检测到液位高、液位低、电机停止等信号，传递给压力机控制可编程控制器，控制压力机停机操作，避免因液压站不工作，压力机单独冲压时，导致工作报废，增加成本。

5 结束语

该控制系统已在我公司龙门压力机中进行了安装与调试，并经过半个月的客户现场试生产应用，压力机与双缸液压顶出装置能协调动作，上、下缸液压调整方便、快捷、安全，冲压出的工件达到既定的一次成形效果，且得到客户认可。综上所述，该控制系统符合客户所需自动化、智能化的液压成形工序要求。