模冲伺服补偿系统及其工作过程技术领域
本发明涉及一种模冲伺服补偿系统及其工作过程，应用于粉末冶金技术领域。
背景技术
粉末冶金产品成型过程中，使用多层模冲成型时，模冲长度不一样，而模冲成型段成型
方向所受压强一致，根据弹性变形关系，模冲的弹性变形量不同。当上冲回程撤回压力时，
弹性变形大的下模冲将制品顶离弹性变形小的模冲，导致制品在脱模时因部分区域无有效
支撑而产生裂纹。导致废品的产生，为了消除此过程中弹性变形对产品的影响，需要针对变
形量小的模冲固定模板上设置独立的变形补偿系统来改善这种情况。
发明内容
本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种可实现高精度控制的模冲伺服补偿系统及其
工作过程。
为此本发明采用的技术方案是：本发明由人机交互界面、PLC运动控制器、液压伺
服泵系统、伺服比列阀、位置传感器、压力传感器等电气控制元件和液压缸体，模冲固定模
板组成；
所述PLC运动控制器一路连接伺服泵驱动，所述伺服泵驱动连接伺服泵，所述伺服泵连
接有压力传感器一；
所述PLC运动控制器另一路连接至由其控制的伺服比例阀，且连接有压力传感器二和
位移传感器，所述位移传感器用以检测模冲固定模板的位置。
模冲伺服补偿系统的工作过程，按照以下步骤进行：
1）系统上电初始化；
2）通过人机交互界面和PLC运动控制器启动伺服泵驱动系统，压力传感器实
时反馈系统压力给控制器，达到系统压力设定值后系统进入运行允许状态；
3）弹变补偿装置零点校准，位置传感器实时反馈固定冲模板的位置给PLC运动控
制器，当实际位置与人机交互界面显示位置产生偏差时自动校正零位；
4）系统运行，通过在人机交互界面上设定补偿位移量和预设工作压力，PLC运动控
制器根据位置传感器实时采集固定冲模板的位置，通过PID控制及速度前馈将实际检测
位置与程序设定位置进行比较，对伺服比例阀的开合度进行平滑线性控制，控制液压缸
体内的流量大小进而控制固定冲模板的实际位置，形成大闭环控制；
5）因固定冲模板所承受压力根据产品不同而有所区别，当实际位置无法达到预设位
置时，压力传感器实时反馈压力值给PLC运动控制器，通过PID控制将实际检测压力值与
程序设定值进行比较，对伺服比例阀的开合度进行闭环控制，控制液压缸体内的流量大
小进而保证补偿压力达到所需要求，保证最终产品的成型要求；
6）产品脱模完成后，PLC运动控制器控制伺服比例阀开合度，使固定冲模板快速
回到原点位置，准备下一周期的循环压制。
本发明的优点是：1）利用伺服液压驱动及位置传感器反馈位置闭环控制系统，可
实现高精度的压力、位置及同步控制，系统重复定位精度可达0.05mm。
2）利用伺服电机驱动的伺服泵，根据设定压力大小按需供油，在待机时电机无转
动，几乎不消耗电能，节能效果显著；精确控制伺服电机的扭矩和转速，实现高精度的压力
和流量控制；热平衡温度低，电机按需运转，温升和噪音都较小，液压元件寿命长。
附图说明
图1为本发明控制系统原理图。
图2为本发明控制系统图。
具体实施方式
如图1所示：本发明由人机交互界面、PLC运动控制器、液压伺服泵系统、伺服比列
阀、位置传感器、压力传感器等电气控制元件和液压缸体，模冲固定模板组成；
所述PLC运动控制器一路连接伺服泵驱动，所述伺服泵驱动连接伺服泵，所述伺服泵连
接有压力传感器一；
所述PLC运动控制器另一路连接至由其控制的伺服比例阀，且连接有压力传感器二和
位移传感器，所述位移传感器用以检测模冲固定模板的位置。
模冲伺服补偿系统的工作过程，按照以下步骤进行：
1）系统上电初始化；
2）通过人机交互界面和PLC运动控制器启动伺服泵驱动系统，压力传感器实
时反馈系统压力给控制器，达到系统压力设定值后系统进入运行允许状态；
3）弹变补偿装置零点校准，位置传感器实时反馈固定冲模板的位置给PLC运动控
制器，当实际位置与人机交互界面显示位置产生偏差时自动校正零位；
4）系统运行，通过在人机交互界面上设定补偿位移量和预设工作压力，PLC运动控
制器根据位置传感器实时采集固定冲模板的位置，通过PID控制及速度前馈将实际检测
位置与程序设定位置进行比较，对伺服比例阀的开合度进行平滑线性控制，控制液压缸
体内的流量大小进而控制固定冲模板的实际位置，形成大闭环控制；
5）因固定冲模板所承受压力根据产品不同而有所区别，当实际位置无法达到预设位
置时，压力传感器实时反馈压力值给PLC运动控制器，通过PID控制将实际检测压力值与
程序设定值进行比较，对伺服比例阀的开合度进行闭环控制，控制液压缸体内的流量大
小进而保证补偿压力达到所需要求，保证最终产品的成型要求；
6）产品脱模完成后，PLC运动控制器控制伺服比例阀开合度，使固定冲模板快速
回到原点位置，准备下一周期的循环压制。
如图2所示：弹性变形补偿系统采用闭环控制方式，使用闭环控制主要是因为它的
灵活性、准确性、速度可控性以及在不同负载变化下保持精确调节的能力。将反馈装置发送
的位置反馈信号和理想位置做比较。误差与比例增益（将位置误差单元转化为输出电压或
电流信号的比率）相乘对输出产生作用。误差越大，纠正这个误差的输出信号就越大。控制
器用积分（I）增益、微分（D）增益及前馈增益来提高比例（P）增益；图2所示的控制系统显示
了各种增益因素如何相互结合来完成精确的闭环控制。