[发明专利]一种变量控制输出的电镦机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其是一种变量控制输出的电镦机及其控制方法。

背景技术

传统发动机气门的制造过程中，电镦是第一道的生产工序，且气门的质量好坏完全取决于电镦的生产过程，如图1所示，气门生产过程中第一工序是由气门专用材料（棒料）先通过电流不断加热，使棒料软化，再通过顶针的挤压使棒料直径不断增大，在顶针的挤压过程中，电镦头向上以一定的速度移动，以空出空间使棒料形成如蒜头状的气门头部（行业内俗称蒜头），当蒜头增大到足够的直径后，再由冲压机冲压成气门毛坯，再由后面的一系列加工工序使毛坯成气门。

传统电镦机的工作方式具有以下两个特点：（1）传统的机器构造基本都使用液压传动方式，所有的参数都是由油路板上的调压和调速阀设定，在整个电镦过程中不能改变。（2）加热电流的设定是通过变压器换挡或通过电子调压调定，电镦过程中不能改变。因此，传统的电镦过程只是设定电镦过程电流强度和镦头速度的一次参数，且在整个蒜头增大过程中，参数保持不变，这种做法在气门生产中，常常出现气门的气杆和蒜头衔接不平滑（没有平滑的曲线，而是骤变尺寸的衔接，蒜头形状不明显），在后续气门使用过程中，气门会因为气杆和蒜头衔接处的受力不均而断裂；此外，恒定的速度也不是最佳的，影响生产效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明要解决的技术问题是提供一种变量控制输出的电镦机及其控制方法。

本发明采用的技术方案是：一种变量控制输出的电镦机，用于将棒料加工成发动机气门的毛坯，包括：

电镦模块，包括电镦头和第一驱动电机，该第一驱动电机用于驱动电镦头变速运动；

顶针模块，包括顶针和第二驱动电机，所述顶针与电镦头相对设置且其间隔以放置棒料，所述第二驱动电机用于驱动顶针变力矩运动；

夹持模块，设置在电镦模块与夹持模块之间，用于夹置棒料以保持棒料平衡；

电流加热模块，其正负输出端分别连接电镦头与夹持模块之间棒料部分的两端，并在所述棒料部分输出线性变化的电流。

所述第一驱动电机为伺服电机或加变速器的步进电机。

所述第二驱动电机为伺服电机或加变速器的步进电机。

所述电流加热模块包括2DA模拟量输出模块、与2DA模拟量输出模块的输出端连接的驱动电压输出模块、与驱动电压输出模块连接的加热变压器，所述加热变压器的正负输出端分别连接电镦头与夹持模块之间棒料部分的两端。

所述夹持模块由可闭合与分离的两夹持件组成。

所述电镦模块、顶针模块和夹持模块沿纵向分布。

一种通过电镦机加工棒料成气门蒜头的控制方法，包括以下步骤：（1）自动计算棒料加工长度和加热电流的比例，并通过调压系统对加热电流作线性变量控制；（2）自动计算棒料加工长度和锻镦压力的比例，并通过力距控制对顶针压力作变力输出控制；（3）自动计算棒料加工长度和速度的比例，再通过伺服变速系统对电镦头作变速控制。

所述步骤（1）包括：（11）数据初始化，即设定初始电压a1、终点电压a2、顶针行程长度L1；（12）初始化数据读入及完成；（13）计算在行程L1内每间隔s的平均电压b1,b1=（a1-a2）*s /L1;（14）启动 2DA模拟量输出模块以输出加热电压，并输出在顶针实时位置L2时的电压值（b1*L2/s＋a1）给驱动电压输出模块，以控制加热变压器线性调节方式输出加热电压，同时反馈L2给2DA模拟量输出模块；（15）比较L1和L2的大小，若L1>L2则2DA模拟量输出模块继续工作并控制加热电压输出，若L1<=L2则停止加热。

所述步骤（2）包括：（21）数据初始化，即设定初始压力A1、终点压力A2、顶针行程长度L1；（22）机器原点设定；（23）初始化数据读入及完成；（24）计算顶针在行程L1内每间隔s的平均压力B1,B1=（A1-A2）*s /L1;（25）启动伺服电机正转，推动顶针上升，并输出随顶针实时位置L2变化的压力值（B1*L2/s＋A1）给伺服电机驱动模块，以驱动伺服电机对顶针力矩控制，且驱动模块实时反馈L2至伺服电机；（26）比较L1和L2的大小，若L1>L2则继续推动顶针上升，若L1<=L2则驱动伺服电机反转使顶针回到原点，并重新计算B1。