玻璃钢制品液压机四角调平系统仿真分析
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摘 要 玻璃钢制品压机的四角调平系统是整个压机最核心部分，四角调平系统的精度直接决定加工产品的品质。本文采用目前顶级液压仿真软件――EASY5对玻璃钢压机的四角调平系统进行数学建模和模拟仿真。仿真结果可以作为调平液压系统的设计、试验和使用参考。
片状模塑料（Sheet Molding Compound，简称SMC）模压成型工艺具有机械化程度高、生产效率高、产品质量稳定、生产成本低等优点，目前已迅速成为纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastic，简称FRP，俗称玻璃钢）行业的一种重要成型工艺。此工艺成型方法的主要设备就是压机，除早年使用的机械式压机外，目前都采用液压传动的压机――液压机，玻璃钢制品液压机是集机、电、液、气、计算机技术高度一体化的高科技专用设备，玻璃钢制品液压机的关键技术四角调平系统，即动态调平-微开模伺服系统，系统是由一被动式的排出节流调平闭环与主动式的上移同步闭环组成的复合系统。其功能一是在制品压制过程中，对移动横梁与下横梁工作面间的平行度进行动态调平，校正由于偏载而造成的移动横梁倾斜；其二是压制完毕后，进行微开模动作，使模具均匀地打开微小的缝隙（0.1 mm～0.3 mm），以便进行模内涂层工艺。
本文简单介绍了四角调平的机械结构组成与液压系统，为了验证系统设计的是否达到实际的要求，本文运用EASY5软件对玻璃钢制品压机四角调平系统进行建模与仿真。
一、四角调平系统简介
1.四角调平机械结构。
四角调平的结构如图1所示，四个调平的液压缸布置在四个立柱的外侧，这种布置优点是高平过程中所需要的力矩小，需要设计的液压缸吨位较小；缺点是结构不够紧凑，增加了压机的尺寸，不太美观。
2.四角调平的液压系统。
如图2所示，调平用的四只液压缸都是活塞缸，保证了往上、往下两个方向的调平要求，每只活塞缸都配有一个位移传感器，采用一个高频响比例方向阀进行单独进行控制。高频响比例方向阀阀控缸系统既能通过换向来控制液压缸的运动方向，也能通过电流大小成比例的控制流量，因而四角调平系统是采用带位置反馈的高频响比例方向阀控缸系统。
二、基于EASY5四角调平系统的建模
EASYS诞生于波音公司，具有控制与多学科动态系统仿真分析功能，其庞大的专业应用库、精确的模型元件、性能卓越的求解器和丰富的分析手段，可以建立控制及多种学科领域的动态系统模型，进行有效的仿真评价，帮助用户对各类系统进行参数选定、功能评价、响应分析或控制逻辑设计，从而减少物理样机试制的风险。
EASY5液压库与控制系统结合，能方便地建立四角调平系统的模型，基于液压原理图的EASY5仿真模型如图3所示，油缸的负载由弹簧来调定。每只油缸由一个比例阀控制，其中第一支油缸作为基准油缸，其余的三支为从动油缸，三只从动油缸的位置与基背准缸的位移作运算之后分别传递给控制器，由控制器通过对比例阀的控制来达到调平的目的。
三、四角调平系统结果与分析
1.负载大小对调平的影响。
液压系统的工作压力是由负载决定的，因而可以说，液压系统是一个对负载非常敏感的系统，不同的负载下，调平精度必然不同。分别以负载为50 kN、100 kN和150 kN的对四个油缸的位置进行仿真技术，其动态调平曲线如图4、图5和图6所示。
在图4到图6中，曲线1是基准缸的阶跃响应曲线，其余三条曲线为三随动缸的响应曲线，从图中可以看出，负载越大，响应越慢，调平的动态精度也越差。因此在调平时应当尽量减小外负载。
2.液压缸活塞位置（缸的容腔）对调平的影响。
在调平缸所需要的调平工位不同时，液压缸的容腔会发生相应的变化，考虑到液压容腔中充有弹性的液压油，必会对缸的调平精度产生影响。液压油的弹性模量比缸要小很多，因而忽略掉液压缸，柱塞的弹性变形。在业余缸处于不同的工位是，进行调平，其动态仿真曲线如图7、图8和图9所示。
图7到图9依次是初始位置为0 mm、150 mm、300 mm的响应曲线，从图中可以看出，初始位置不同（也就是液压缸容腔大小不同）对调平的影响很少。
四、结束语
本文以玻璃钢制品压机四角调平系统为研究对象，对四角调平的机械结构布置与液压系统原理作了介绍，采用EASY5软件建立了液压系统模型并进行了仿真分析，对影响调平结果的因素作了分析，仿真结果表明外负载的大小严重影响调平速度和精度，而液压缸的初始位置几乎不会影响系统的调平。
参考文献
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