高频感应弯板成形试验台设计

　　1 引言

　　国内外学者对高频感应弯板成形的数值模拟进行了相对较多的研究，而对高频感应弯板成形试验研究较少。究其原因，主要是缺少高频感应弯板成形试验设备，所以开发相关试验设备已成为试验研究的当务之急[1-3]。

　　对高频感应弯板成形试验台进行设计，以便验证高频感应弯板成形的数值模拟的正确性，进而研究高频感应弯板成形工艺规律。

　　试验台通过调节加热时间和板料进给速度以适应不同厚度、不同材料、不同折弯角度的板料成形需要;通过调节线圈和板料间距离来控制感应加热热效率，以适应待成形板料的厚度变化。

　　2 试验台总体设计

　　试验台主要由感应加热线圈及感应炉、工作台、龙门支架及线圈高度调节装置五、移动式夹持装置、驱动系统及其控制装置五部分组成，如图1 所示。感应加热炉的作用是为感应线圈提供高频变化的交变电流，并调节交变电流的大小和加热时间的长短[4-5]。为了适应感应线圈高度调节的需要，试验台龙门支架上设计有线圈高度调节装置。驱动系统用来驱动滑块以及固定于上面的夹持装置，从而带动板料移动。利用控制装置对驱动系统进行控制，使用步进电机带动丝杠进而带动滑块和板料移动，进而实现正反向移动式加热。

　　3 试验台驱动系统

　　试验台的驱动是由步进电机直接带动丝杠实现的，通过改变输入电流频率来调节电机的转速，步进电机只有周期性误差而无累积误差，使得步进电机在位置和速度控制上较精确[6]。选用南京某电机厂生产的57BYGH110-4 型步进电机。为了与步进电机配套使用，选择HSM2615 型步进电机驱动器，工作电压为40V，工作电流为3A。根据使用要求，选用36V、4A 的开关电源。

　　4 电机控制系统

　　基于步进电机的特性，选用某公司的ATMEL89S51/52 系列单片机对其进行控制。将步进电机的输入端和单片机的输出口P0 相连，编写程序。通过调节P0 口的输出电平和输出频率来控制步进电机的转向和转速。利用单片机和步进电机驱动器对步进电机控制，如图2 所示。

　　4.1 驱动系统控制模块

　　为了实现步进电机的控制，选用S51AVR 开发板为平台来开发步进电机控制系统。(1)开发板主要部件有AM89S51/S52 单片机、6 位LED 显示器、6 只按键(SW1～SW6)、8 个指示灯(L1～L8)、AT89S51/S52 在线编程接口、1 路蜂鸣器及其它扩展接口。

　　(2)步进电机控制电路，如图3 所示。

　　按键SW1~SW6 分别接到AT89S51/S52 的P0.0~P0.5;按键的中断端口为P3.2;LED1~LED6 也连接在P0.0~P0.5 上;LED1~LED5 的字型码由74ALS164 来控制;芯片74ALS164 的输入信号由AT89S51/S52 的P0.6 和P0.7 来控制;P1 口与小灯相连，控制小灯的暗与亮;步进电机的A、B、C、D 分别与P3.4、P3.5、P3.6、P3.7 相连。