基于FluidSIM 的剪板机气动回路仿真分析

吉林电子信息职业技术学院□李 赫

吉林石化公司□江海雷 李 晶

对于PDMS 等非金属材料的剪板机，其工作要求成本低，过载能自动保护，不需要很高的精密性，因此我们选择气压传动作为剪板机的传动控制系统。本文的主要研究内容是对设计的剪板机动作顺序气动控制回路在FluidSIM 软件中进行仿真验证。

1 建立X-D 状态图

剪板机工作的动作为送料—挡料—压料—剪切，每个动作分别由对应的气缸 A、B、C、D伸缩运动来完成，顺序为：气缸A 伸出—气缸B伸出—气缸 C 伸出—气缸 D 伸出—气缸 D 退回—气缸C 退回—气缸B 退回—气缸A 退回，数字“1”表示气缸活塞杆伸出，数字“0”表示气缸活塞杆缩回。用程序式表示则为：

q→A1→B1→C1→D1→D0→C0→B0→A0

其中q 代表手动启动信号，上述程序可以简化为：

A1B1C1D1D0C0B0A0

程序式中共有八个动作，这八个动作组成了剪板机气动系统的一个工作循环过程。

采取消障处理后的X-D 状态图（即信号-动作状态图） 如图1 所示。

图1 消障后的X-D 状态图

绘制的气动逻辑原理图如图2 所示。

图2 逻辑原理图

2 气动回路的搭建

在FluidSIM 软件的元件库中依据已经选好的各个执行元件和辅助元件找到合适的气缸和换向阀等主要元件，并按照逻辑原理图进行气动回路的搭建。合理选型和分配空间位置是必要的，在仿真软件中可以单独设置各气缸的输出力和伸出速度，其中各气缸的伸出速度可通过调节可调单向节流阀的阀门开度来控制。各个记忆元件选用的是二位五通双气控换向阀，传动管路用实线连接，控制线路用虚线连接，在简化气动回路之后，其搭建效果如图3所示。

图3 气动回路的搭建

3 气动回路的仿真

气动系统的工作过程要求当按下手动启动阀，气压信号切换至A1行程阀，此时由其发出的气压信号切换A 缸的主控换向阀，使A缸无杆腔有气，活塞杆在气压的推动下伸出，完成送料；当A 缸活塞杆全部伸出，行程阀B1有气压信号输入，并发出其气压信号，使B 缸主控换向阀动作，B 缸活塞杆伸出，完成挡料；行程阀 C1和C 缸做相同动作，完成压料；行程阀 D1和 D 缸做相同动作，完成剪切。当D 缸活塞杆全部伸出，行程阀D0有气压信号输入，并发出其气压信号，使D 缸主控换向阀动作，D 缸活塞杆退回；当 D 缸活塞杆全部退回，行程阀C0有气压信号输入，并发出其气压信号，使C 缸主控换向阀动作，C 缸活塞杆退回；行程阀B0和B 缸做相同动作；行程阀 A0和 A 缸做相同动作；当 A 缸活塞杆全部退回，至此，剪板机气动系统完成一个工作循环。

在FluidSIM 软件中将气动回路搭建完成后，即可对回路进行检查，待检查无误后启动仿真。主控换向阀动作后，通气管路将得到调整。仿真后，各气缸的状态效果图如图4 所示。

图4 各气缸状态图

4 结论

本文对气动控制系统中各气缸的工作行程程序进行了研究分析，绘制出消障处理后的X-D状态图和逻辑原理图，从而搭建出气动回路图。利用FluidSIM 软件完成模拟仿真，通过仿真状态分析，所设计的剪板机气压系统各项动作均能实现。