用于板料成形回弹的小型液压机控制系统P.Sun,J.J.Gr´acio,J.A.Ferreira葡萄牙阿威罗3810-193，阿威罗大学，机械工程系，机械技术和自动化中心2005年4月13日收稿;2006年2月8日收到修改稿;2006年2月8日录用摘要：本文提出一种估测回弹的方法，回弹是在控制系统中零件卸压后引发的一种现象。由零件回弹产生的线性位移作为参考值来估测实际的回弹，并在控制界面即时显示。该方法是基于闭环控制下的冲压测量值来实现的。为了对压机实现闭环控制，需要在在汽缸内安装两个压力传感器，并在冲头滑动杆上安装位置传感器（光学测量精度为1μm）。控制和监控软件都运行在一个实时的硬件主板上，主板是在Matlab/Simulink环境下运行的。冲压过程中，压力、穿孔位置以及回弹效应的数据都可以实时显示在控制面板上。为此，在小型液压机上进行实验，测试这些控制系统，并采用一个线性模型来检验对冲压位置或力的控制。实验中也采用了硬件回路仿真技术，来实现对整个系统控制的验正。系统模型具有计算量小、调整参数简单的特点。冲压机在200毫米移动行程内，其位置控制可以达到很高精度。本文的目的是为板料成形的过程中对回弹实时评估提供一个有效的方法。关键词：回弹，金属板材成形，评估，控制系统简介回弹是板料成形中一种普遍现象，其形成原因是卸载时板料内部存在残余应力。虽然基本理论分析已经发展到用数值量化回弹的程度，但是自从发现了理论预测与实际数据比较的差异后，这些数值对于控制板料成形中的回弹的作用就受限制了。这就导致各种经验公式的产生，他们适用于特定的成形过程的检测。理论和实际数据之间的不统一主要由于材料性能的变化，个体成形的复杂性和特殊性，而导致的成形参数的不确定性（比如压模和成形时的张紧力）[1]。现今，在评估和减小板料成形上有很多的成就。诸如Wang,Budian-sky[2]，Morestin[3]等应用有限元法来分析板料冲压过程，并考虑材料的非线性运动中的硬化来预测拉伸过程中的回弹。随着数学领域环境的快速发展，近年来采用数值方法对板料成形过程中回弹预测得到了很大的发展[4]。大多数的有限元模拟采用二维模型[5,6]，预测成形零件在板料成形过程中回弹。然而，很少有文献对实时冲压过程中的回弹做出准确评估。因此，现今很有必要对实时冲压过程中回弹的评估进行研究。在目前的研究中，提出一种实时控制方法，对金属板料成形过程中卸载后产生的回弹进行评估。成形工件回弹产生的线性位移被用来作为回弹参考值，以评估实际的回弹。通过工件厚度和冲压位置的变化()来计算回弹参考值，并在控制界面上实时显示。检测工具所反馈的力或速度/位置的结果将作用于液压机上。这是一个实用的评估冲压成形过程回弹的方法。为了对液压机实现闭环控制，在液压缸内安装了两个压力传感器，并在液压机的活塞杆上安装了位置传感器（光学测量精度为1μm）。控制和监控软件都运行在一个实时的硬件主板上，实时卡是通过Matlab/Simulink的环境来快速反应的。压力和穿孔位置、甚至回弹效应的数据，都可以在冲压的过程中实时显示在控制面板上。为此，有一个实验例子是在小型压力机（Ⅰ）上构建和测试这些控制系统，和一个线性模型用于检验控制冲压机位置和力。这种功能的液压缸和控制阀门以及回弹机制的装置已经研制出来。该硬件回路模拟技术是基于在Matlab/Simulink环境下的仿真实验用以检验整体系统的控制过程。系统模型具有计算量小、功率、调整参数的特点。该冲压机在200毫米的行程内具有很高的可控制精度。该实验目的在于为板料成形的过程中实时评估回弹提供一个有效的方法。回弹行为工业应用比如拉伸下料和弯曲加工，都是以局部塑性变形为特点的。发生在工件卸荷后的弹性恢复，总是存在于冲压加工过程中。回弹发生于各种类型的弯曲加工，包括折弯、折叠、滚压成形、辊弯曲。由于回弹的存在，弯曲模的角度α1与工件所需的角度α2并不完全一致时（如图2-1）。这两个角度的比值，又称回弹系数，取决于材料特性、弯曲半径之比以及板料厚度：（2.1）其中为模型的角度（需要弯曲的角度），为工件的期望角度（回弹后的实际弯曲角）。r1为冲模的内径，r2为工件的内径，t为板料的厚度[7]。t，金属板料厚度；加工的弯曲角；实际的弯曲角；，模具内径；工件内径。图2-1弯曲后的弹性回复影响回弹的因素包括材料及加工参数，比如材料的特性、板厚、摩擦条件、约束力、刀具集合参数、润滑条件等[8]。此外，有限元建模中网格类型、网格密度、材料模型的模拟对回弹的预测可能会有重大的影响。图2-2为实际生产中的回弹现象。分析表明，薄板成形中回弹可以通过改变夹具类型和材料属性而减小，但由于成形时的残余应力存在不能完全