大连交通大学2012届本科生毕业设计（论文）实习（调研）报告
实习（调研）报告
一、课题的来源及意义
来源：
广泛应用于工业生产中的热压成型机，是利用带有热源的模具对加有固化剂的原材料(如玻璃纤维毡)进行固化成型的设备。
产品质量要求的提高，对模具温度控制精度及上模升降控制准确性和可靠性提出了更高的要求。原有的热压成型机控制系统采用继电接触器控制系统和常规仪表实现模具的升降控制及温度位式控制，系统可靠性不高，温度波动较大，恒压时间不准。为此，采用专为工业环境下应用而设计的可编程序控制器 ( PLC )、一体化温度变送器和调压模块构成控制系统，实现对热压机高精度和高可靠性的自动控制。系统操作简便，便于维护，控制质量高，大大的提高了热压机的工作效率
意义：
对热压成型机的结构、原理及生产工艺进行了全面的分析，以 OMRON 公司 CPM2A PLC 为系统主机，采用一体化三相调压模块SCR、一体化温度变送器 SBW 等集成模块，设计了具有手动和自动两种工作方式的热压成型机 PLC 控制系统。系统工作可靠，操作简单，能有效的对热压成型机设备进行控制。
二、国内外发展状况
国外许多学者对高强度热成型用钢—— 硼钢做了大量的研究[9，10]。美国的B.Shapiro[11]针对2008国际板料成型数值模拟会议（NUMSHEET） 的Benchmark BM03 标准考题， 使用LS -DYNA 对22MnB5 钢进行车身B 柱的热成型数值仿真分析，提供了热成型数值仿真中的关键技术参数， 包括材料模型的选用、热力机械性能参数、一定应变速率下的应力应变曲线等。并且分别选用MAT-106 与MAT-244 材料模型进行研究，最后还提供了详细的仿真过程及计算结果与分析。德国的David Lorenz[12]及瑞典的G.Bergman 与M.oldenburg[13]采用LS-DYNA 显式积分计算对高强度钢板进行热冲压成型及淬火冷却仿真分析提出使用TSHELL（Thermal Shell Element）单元建立有限
元模型， 通过不同时间步长的热力机械耦合分析实现了单元在平面及厚度方向 1
上的热接触传导， 并通过试验验证了TSHELL 单元建模的有效性。瑞典的Paul Akerstrom[14]以试验为基础对硼钢热成型过程的数值模拟方法进行了研究。提出了一种建立高强度钢热成型仿真模型的方法， 准确地预测了板料的变形和力学响应性能。其研究成果表明，准确、可靠的材料模型是提高高强度钢热成型数值模拟精度的关键。
目前， 我国热成型工艺研究与应用仍处于起步阶段。同济大学林建平教授
[15~17]以阿赛洛公司的一种典型淬火硬化超高强度硼钢板USibor1500 为研 材料·工艺·设备
2010 年第8 期
参数额定值
合模最大力/kN 8 000
工作平台（宽度×深度）/mm×mm 2 200×2 000
滑块最大行程/mm 900
滑块闭合最快速度/mm·s-1 600
滑块回程最快速度/mm·s-1 420
电炉内部加热尺寸/mm×mm×mm 4 500×1 600×200
加热炉最高温度/℃ 1 000
装机功率/kW 200
究对象，提出了针对该材料的热冲压成型工艺流程，并对主要工艺参数的选择与优化作了理论阐述；通过有限元数值模拟仿真软件LS-DYNA 对高强度钢板的热成型工艺进行分析， 阐述了板料在成型过程中温度场及应力场的分布与变化特点， 并且研制了采用嵌入式凹模设计、封闭式冷却水槽的高强度钢板热成型专用模具， 最后成功地加工出了一批淬火硬化超高强度硼钢板U 型制件。经过对制件尺寸精度的检测及基体组织的金相观测， 证实了高强度钢板热成型工艺的本质与特点及其可行性与可靠性。北京航天航空大学的李杨[18]以某型号钛合金唇口零件为例， 利用DYNA-FORM 软件进行成型仿真。其研究方法是：忽略复杂零件模具的热胀影响；在恒温条件下进行成型， 不考虑热交换。通过对仿真结果的分析， 得到的热冲压唇口零件达到了工艺要求。
武汉理工大学的徐劲力等[19]利用LS-DYNA 软件对钢板弹簧热成型工艺进行模
拟分析， 分析结果表明， 模拟计算结果与钢板弹簧热压成型时的实际 状况基本吻合。
三、本课题的研究目的
目前随着工业的发展，热压成型机的需求量迅速增加，因而热压成型机加工设计生产任务量很大，为培养学生设计成型机的专业技能，适应将来就业的需要，特准备此类题目来训练学生的设计能力
与传统的冷成型工艺相比， 热成型工艺的特点是在板料上存在一个不断变化的温度场。在温度场的影响下，板料的基体组织和力学性能发生变化，导致板料的应力场也发生变化， 同时板料的应力场变化又反作用于温度场， 所以热成型工艺就是板料内部温度场与应力场共存且相互耦合的变化过程。这就要求热成型用钢板的成分要适应热成型过程中的热循环。
热成型工艺过程为：首先将常温下强度为500~600 MPa 的硼合金钢板加热到880~950 ℃， 使之均匀奥氏体化， 然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成型，最后快速冷却，将奥氏体转变为马氏体，使冲压件得到硬化， 大幅度提高强度。这个过程被称为“冲压硬化”技术[3]。实际生产中，热冲压工艺又 分为直接工艺和间接工艺。直接工艺即下料后直接将钢板加热然后冲压成型， 主要用于形状简单且变形程度较小的工件； 对于形状复杂或拉深深度较大的工件则需要采用间接工艺，即先将下好料的钢板进行预成型， 然后再加热实施热冲压。
四、本课题的研究内容
1、。160KN热压成型机主电路原理图。
2、PLC或仪表的控制电路图。
3、控制面板图，编制PLC程序，以上图纸量合计3张A0。
4、设计说明书一份。12000汉字。
5、外文翻译3000汉字。
6、调研实习报告一份，3000汉字以上。
7，循环过程为辅助缸进-主缸快升-主缸慢升加压-保压-补压-主缸快退-辅助缸退
8，循环可手动和自动。
9，二层加热板，每层一个测温点，最高温度150度。
10，设定显示循环次数，动作时间，温度等参量。
五、进度安排
本课题的进度安排如下：
1、熟悉工艺，调研实习----一周
2、做调研报告，外文翻译----一周
3、设计计算----四周
4、设计绘图----四周
5、撰写论文----三周
6、论文答辩----一周
六、研究方法及手段
控制系统程序设计采用基于个人计算机的 CX-programmer 编程软件，适用于 OMRON PLC 的用户程序编制。通过 PC / PPI 电缆与 PLC 编程口相连，支持梯型图或指令编程。它还可以使用统一的 WINDOWS 开发工具操作，其强大的监控和调试功能使得程序开发简单。
以 PLC 为控 制 核 心 的 控 制 系 统 框图。由七部分组成: 分别为主控制器 PLC; 驱动热压成型机上模升降的液压系统; 上模内加热系统; 下模内加热系统; 上下模温度显示装置; 上下模 PID 温度控制的给定设定装置;各个部分工作状态的信号显示。
根据生产工艺，要求①热压成型机的上、下模加热系统均采用PID 温度控制; ②液压泵在上下模温度达到设定值时自动启动; ③控制系统设置“手动调整”和“自动工作“两种操作方式，用开关SA1 进行选择。④要有上下模温度显示; ⑤各个部分工作时要有信号灯显示; ⑥具有必要的连锁保护环节。
采用 PLC 实现热压成型机的自动控制，简化了控制系统硬件接线，增强了控制系统的控制功能。提高了系统的可靠性，延长了系统维护周期和使用寿命。其手动、自动两种工作方式的设计，为调试和维修提供方便，也为生产提供可靠保障。其上下模温度控制，采用了多个集成模块 ，并运用PID控制指令达到了较高的控制精度。实验表明系统可以很好的满足热压成型 机工艺要求，能够提
高工作效率和其产品质量，获得较好的经济效率。
七、现有基础和具备的条件
首先，通过三年的大学学习，本人已经积累了一定的相关方面的经验，对本课题所涉及的相关科学有了一定的了解，具有了相关的理论基础；学校图书馆收藏了许多有关专业方面的知识书籍和期刊等；还提供了网络化的机房，可以在中国期刊网、维普网、超星数字图书馆等插销有关资料及电子图书等；
第二，多次参加实习，包括金工实习，生产实习等，已经有了一定的实践基础。
第三，本人在大连朝胜有限公司实习。
大连朝胜有限公司现有的基础：
公司有液压站以及各种液压系统可供参考。
八、主要参考文献
廖常初主编，可编程序控制器编程方法与工程应用 [ M ] ． 重庆: 重庆大 学出版社，2001．
孙增圻等，智能控制理论与技术[ M ]． 北京: 清华大学出版社，2001．赵文峰编，控制系统设计及仿真[ M ]． 西安: 西安电子科技大学出版社 OMRON 公司 CPM2A 可编程序控制器编程手册[ M ] 2003． 12
邵裕森、戴先中主编． 过程控制工程 [ M ] ． 北京: 机械工业出版社， 黄俊 王兆安编，电力电子变流技术 [ M ] ． 北京: 机械工业出版社， 吴海燕 PLC 闭环控制系统 PID 控制器的实现[ J ]． PLC＆FA． 2006． 8 徐瑾瑜 PLC 模拟量模块在发动机进气控制系统中的应用 [ J ] ． 自动 骆涵秀 电液比例控制技术 [M]．杭州 ：浙江大学出版社
王积伟，章宏甲液压与气压传动机械工业出版社
