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1、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 摘 要 镁合金零件在汽车、电子产品中具有巨大的应用潜力，国内外的镁合金应用正以平均每年 15%以上的惊人速度增长。目前 90以上的镁合金结构件都是用铸造技术生产的， 而镁合金铸件中又有 90以上是通过压铸生产的。 但是镁合金高温熔体极易氧化、燃烧，产生烧损、形成夹杂，严重影响铸件质量，并易产生安全事故。因此镁合金冷室压铸机需要镁合金熔化保温输送系统与之相配套。 目前国外研制生产压铸镁合金熔化浇注设备的厂家较多，国内在这方面起步较晚，尚无成熟的产品投入生产，大多需要进口。 本课题针对这种
2、现状，通过设计一套叶片式轴流泵镁液输送系统，根据流体输送试验，得到了定量输送的数学模型，由此开发出基于 PLC 控制的定量输送系统。镁液输送实际应用表明本输送系统定量精确，输送误差在5以内。本系统可以有效的防止镁合金高温熔体在浇注输送过程中的氧化、燃烧、烧损、夹杂，对保证压铸件的质量，降低压铸设备成本，发展我国的压铸业具有重要的现实意义。 本文根据输送系统的输送目的和要求，选择制定了镁合金定量输送的硬件系统，整个系统主要包括动力装置、机械装置、电气控制装置三大部分：采用变频器变频控制三相异步电机作为本系统的动力装置； 使用叶片式轴流泵作为本系统的机械执行装置；电气控制部分采用 PLC 作为上位
3、控制机，并使用工业液晶触摸屏作为交互式的人机界面。 开发出了基于 PLC 变频控制的系统软件。整个软件系统包括一个主程序及五个子程序，子程序分别是自由端口初始化子程序、输送公式子程序、发送命令子程序、连续输送子程序、运行时间子程序。人机界面使用 WinCC flexible 组态软件进行组态设计。 本定量输送系统通过改变变频器频率从而改变电机的转速 N，结合改变每次的输送时间 T，从而实现输送不同流量的目的。由此得到了定量输送的流量数学模型Q1=f(N，T); 探讨了不同角度的叶片转子对输送量的影响,通过试验证明了 15叶片转子的输送精度要高于 20的叶片转子。 华 中 科 技 大 学 硕 士
4、 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II 通过实际镁液的输送检验试验，得到了水模拟输送公式中的输送量 Q1与镁液输送量 Q2呈比例的关系 Q2=kQ1，修正完善了定量输送模型。 本定量输送系统通过自动化控制，实现使镁液输送供料量在500g/次5000g/次范围内可调或连续输送，重量定量精度误差达到5%以内。 关键词关键词：镁合金;定量输送;数学模型;PLC控制;轴流泵;软件 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III Abstract Abstract The magnesium alloy parts
5、have a great potential to be used in automobile and electronic products, and the application of magnesium alloys grows at 15% every year in the world. Over 90 of the magnesium alloy parts are produced by casting technology nowadays. While 90 of the casting magnesium alloy parts are produced by die-c
6、asting. However, molten magnesium alloys are prone to be oxidized，combusted, and bring burning loss and inclusions, which will badly affect the quality of the parts, and result in unsafety accidents. As a result, the cold chamber die casting machine has to be equipped with melting and transportation
7、 system of magnesium alloys. Nowadays, there are several companys oversea which produce the relative equipments. In domestic, the development of this field is much laggard, and most of the system unites are import. In this paper, a delivery system based on a vanaxial pump for magnesium alloys melt h
8、as been designed. The mathematic models have been deduced out based on the fluid dosing experiments, and the control system was developed based on Programmable Logic Controller (PLC). The application of this system in transportation of molten magnesium alloys confirmed that it could precisely dose M
9、g alloy melt, and the error could be controlled within 5%. This system can prevents the molten magnesium alloys from oxidization, combustion, melting loss, and inclusions efficiently during the casting process. This system is important to assure the quality of the casting and reduce the cost of die
10、casting, and, it is useful to the development of the die-cast industry in our country. Firstly, based on the purpose and requirements of the transportation, the hardware system has been set up. The whole system includes driving device, mechanical device and electrical-controlling device. The frequen
11、cy conversion driving system is used as power device. Vanaxial pump is chosed as mechanical device; and Programmable Logic Controller (PLC) is adopted as the upper controlling-device. LCD touch panel is chosed as Human Machine Interface (HMI). The controlling software of this system is created. The
12、whole software consists of one 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IV main program and five subprograms, and they are free-port initialization subprogram, transporting formulae subprogram, transmitting subprogram, continuous transporting formulae, and running-time subprogram. “WinCC flex
13、ible” is used as the configuration software to configurate the Human Machine Interface. In order to deliver dosing amount precisely, speed of the electromotor is altered through changing the frequency of the transducer, and running-time of the electromotor is also controlled. A mathematic model Q1=f
14、(N，T)has been deduced out based on the fluid dosing experiments. The effect of different degrees of the vane-rotor on the dose has been discussed, and the testing results indicate that the dosing- precise of 15degree of the vane-rotor is much higher than the 20one. According to the examination test,
15、 the relationship between dosing amount Q1 ,which is used in water simulation formulas, and Q2 ,which is used in magnesium alloys simulation formulas, is achieved, and it is Q2=kQ1. Through the automatic controlling, this delivery system can achieve the goal that the dose of transportation can be al
16、tered from 500g to 5000g each time, and the error could be controlled within 5%. Key words: magnesium alloys;quantitative dose;mathematic model; Programmable Logic Controller (PLC);Vanaxial pump; software 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和
