基于FluidSIM 的剪板機氣動回路仿真分析

吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學院□李 赫

吉林石化公司□江海雷 李 晶

對于PDMS 等非金屬材料的剪板機，其工作要求成本低，過載能自動保護，不需要很高的精密性，因此我們選擇氣壓傳動作為剪板機的傳動控制系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容是對設(shè)計的剪板機動作順序氣動控制回路在FluidSIM 軟件中進行仿真驗證。

1 建立X-D 狀態(tài)圖

剪板機工作的動作為送料—擋料—壓料—剪切，每個動作分別由對應(yīng)的氣缸 A、B、C、D伸縮運動來完成，順序為：氣缸A 伸出—氣缸B伸出—氣缸 C 伸出—氣缸 D 伸出—氣缸 D 退回—氣缸C 退回—氣缸B 退回—氣缸A 退回，數(shù)字“1”表示氣缸活塞桿伸出，數(shù)字“0”表示氣缸活塞桿縮回。用程序式表示則為：

q→A1→B1→C1→D1→D0→C0→B0→A0

其中q 代表手動啟動信號，上述程序可以簡化為：

A1B1C1D1D0C0B0A0

程序式中共有八個動作，這八個動作組成了剪板機氣動系統(tǒng)的一個工作循環(huán)過程。

采取消障處理后的X-D 狀態(tài)圖（即信號-動作狀態(tài)圖） 如圖1 所示。

圖1 消障后的X-D 狀態(tài)圖

繪制的氣動邏輯原理圖如圖2 所示。

圖2 邏輯原理圖

2 氣動回路的搭建

在FluidSIM 軟件的元件庫中依據(jù)已經(jīng)選好的各個執(zhí)行元件和輔助元件找到合適的氣缸和換向閥等主要元件，并按照邏輯原理圖進行氣動回路的搭建。合理選型和分配空間位置是必要的，在仿真軟件中可以單獨設(shè)置各氣缸的輸出力和伸出速度，其中各氣缸的伸出速度可通過調(diào)節(jié)可調(diào)單向節(jié)流閥的閥門開度來控制。各個記憶元件選用的是二位五通雙氣控換向閥，傳動管路用實線連接，控制線路用虛線連接，在簡化氣動回路之后，其搭建效果如圖3所示。

圖3 氣動回路的搭建

3 氣動回路的仿真

氣動系統(tǒng)的工作過程要求當按下手動啟動閥，氣壓信號切換至A1行程閥，此時由其發(fā)出的氣壓信號切換A 缸的主控換向閥，使A缸無桿腔有氣，活塞桿在氣壓的推動下伸出，完成送料；當A 缸活塞桿全部伸出，行程閥B1有氣壓信號輸入，并發(fā)出其氣壓信號，使B 缸主控換向閥動作，B 缸活塞桿伸出，完成擋料；行程閥 C1和C 缸做相同動作，完成壓料；行程閥 D1和 D 缸做相同動作，完成剪切。當D 缸活塞桿全部伸出，行程閥D0有氣壓信號輸入，并發(fā)出其氣壓信號，使D 缸主控換向閥動作，D 缸活塞桿退回；當 D 缸活塞桿全部退回，行程閥C0有氣壓信號輸入，并發(fā)出其氣壓信號，使C 缸主控換向閥動作，C 缸活塞桿退回；行程閥B0和B 缸做相同動作；行程閥 A0和 A 缸做相同動作；當 A 缸活塞桿全部退回，至此，剪板機氣動系統(tǒng)完成一個工作循環(huán)。

在FluidSIM 軟件中將氣動回路搭建完成后，即可對回路進行檢查，待檢查無誤后啟動仿真。主控換向閥動作后，通氣管路將得到調(diào)整。仿真后，各氣缸的狀態(tài)效果圖如圖4 所示。

圖4 各氣缸狀態(tài)圖

4 結(jié)論

本文對氣動控制系統(tǒng)中各氣缸的工作行程程序進行了研究分析，繪制出消障處理后的X-D狀態(tài)圖和邏輯原理圖，從而搭建出氣動回路圖。利用FluidSIM 軟件完成模擬仿真，通過仿真狀態(tài)分析，所設(shè)計的剪板機氣壓系統(tǒng)各項動作均能實現(xiàn)。