低压铸造液面加压控制

论文摘要

随着我国汽车工业的飞速发展,截止目前我国汽车的产销量已经跃居世界第一位,汽车的能耗越来越引起人们的高度重视。伴随着现代汽车轻量化、节能环保要求的不断提高,铝合金铸件在汽车工业中所占比重日益增大,同时也助推了铝合金的特种铸造成形工艺的快速发展。低压铸造作为铸造成型的工艺之一也得到了迅速的普及与推广。与传统重力铸造工艺相比,低压铸造工艺有着十分明显的优势,可以制造出比传统工艺质量更好的铸件。可以采用带有冷却系统的模具,通过对模具温度场的控制,可以实现铸件的顺序凝固,并且铸件直接从底部进行浇注和补缩,因此可以不用冒口,铸件的工艺出品率非常高(一般在90%以上);由于铸件是在大约3个大气压力作用下充填模具型腔,因此可得到更加致密的铸件组织,尺寸精度和表面光洁度很好,也可以采用砂芯来制造出结构复杂的缸体、缸盖类铸件。采用低压铸造工艺生产出的铸件,具有良好的力学性能,已经引起铸造工作者的广泛关注,汽车铝合金轮毂大多数都是采取低压铸造工艺。低压铸造工艺目前在日本应用十分广泛,近年来伴随着中国汽车工业的迅猛发展,国外低压设备制造商也非常关注中国这块“市场大蛋糕”,国际间技术合作与交流的更加紧密,因此,我国低压铸造技术也有了很大的提升。本文首先对低压铸造工艺存在的问题进行了系统的分析,从而确定了影响铸件成型工艺和铸件质量的关键参数,并且从控制的角度来诠释了铸件成型与凝固的过程。其次,设计了气体加压控制方案,并对低压加压系统进行分析,总结了影响液面加压曲线的因素,从而确定了模糊PID的控制方案。最后,根据本人所在公司的生产实践,不断地优化了设计。从而确认采用PLC为控制手段,结合模糊PID的控制理论对低压液面加压系统进行的研究,是具有一定的理论与实践的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪 论
• 1.1 低压铸造技术发展简史
• 1.2 液面控制的发展与趋势
• 1.3 本论文主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 低压铸造
• 2.1 低压铸造概念
• 2.2 低压铸造设备
• 2.2.1 主机
• 2.2.2 保温炉
• 2.2.3 液面加压控制系统
• 2.3 低压铸造过程规范的定义
• 2.4 工艺参数对铸件成形过程的影响
• 2.4.1 升液速度和升液压力
• 2.4.2 充填压力和充填速度
• 2.4.3 保压时间
• 2.4.4 结晶压力和结晶速度
• 2.4.5 熔体密度和阻力系数
• 2.5 本章小结
• 第3章 控制系统设计
• 3.1 控制方案的总体设计
• 3.1.1 控制方式的选择
• 3.1.2 控制方案设计
• 3.2 控制系统的硬件选择及应用
• 3.2.1 可编程逻辑控制器
• 3.2.1.1 可编程逻辑控制器的功能特点
• 3.2.1.2 可编程逻辑控制器优势
• 3.2.1.3 可编程控制器的结构和基本工作原理
• 3.2.2 气控系统
• 3.3 控制器的选择
• 3.3.1 PID 控制
• 3.3.2 模糊控制
• 3.3.3 控制过程干扰源的分析
• 3.3.4 压力跟踪的解决方案
• 3.4 模糊控制器在PLC 上的实现
• 3.4.1 通用模糊控制器
• 3.4.2 控制算法的处理
• 3.4.3 程序设计流程图
• 3.4.4 模糊查询表的植入
• 3.4.5 模糊表的查询
• 第4章 实验分析
• 第5章 总结
• 参考文献
• 致谢