管件冲压工艺及模具设计课程设计文档格式.docx

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结论：

适合落料和弯曲。

3冲压工艺方案的制定

3.1方案种类

该零件包括落料、弯曲两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案

①先落料，再一次弯曲成型

②先落料，一次弯曲成波浪形，再二次弯曲成型

③直接弯曲成型

3.2方案比较

方案一先进行落料，把落好的料进行一次性弯曲成形，此方案的优点是工序少，操作简单，误差较小，但是一次性弯曲成形容易容易产生裂痕和回弹，影响工件的强度和精度；

方案二同样是先落料，先弯曲成一个波浪形的工件，再进行进一步弯曲，一定程度减少了工件的裂痕和回弹，保证工件的强度和精度，缺点是工序多；

方案三用的模具是复合模具，模具复杂，不易生产，不能保证工件的强度和精度，优点是操作简单，生产周期短。

3.3方案确定

制件的精度没有要求，按IT14级算，用普通的生产方法就可以达到要求，可以看出生产精度要求的不高，为保证制件的精度和减少回弹，综上所述，选择方案二。

4模具结构形式的论证及确定

制件的加工分为落料和弯曲两道工序，分别由三套模具依次加工，落料模具选用冲裁后侧导向模架，落料件为长方形，四周有倒角，模具选用单工序，横向送料，弹性卸料，向下直接出件的结构形式。

该结构是导柱式，导柱式冲裁模的导向比导板模的可靠，其精度高，寿命长、是实用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高。

它广泛用于生产批量、精度要求高的冲裁件。

根据制件的生产批量决定模具类型，一般来说，小批量生产时，应力求模具结构简单、生产周期短、成本低，宜采用单工序模；

大批量生产时，模具费用在冲裁件成本中所占比例相对较小，可选用复合模或级进模。

对于尺寸精度要求，复合模具的冲压高于级进模，而级进模又高于单工序模，该落料件构简单，模具结构简单，尺寸精度没有特别要求，适合采用单工序。

5排样图设计及材料利用率计算

①弯曲件展开长度,如图2所示。

查表中性层

K=0.5t=1mmR=9

得

=9.5mm

图2

如图展开长L=53.59+4.99*2=63.57②搭边和排样,确定后排样图如图3所示。

工件间：

a=2mm

侧面：

a1=1.5mm

条料宽度b

b=（Dmax+2a）

=（63.57+2×

2）

A

=67.57

=67.57mm

步距h

h=30+1.5=31.5mm图3

③材料利用率

面积A=（67.57-4）*30=1907.1mm2

一个步距内的材料利用率η为：

=1907.1÷

（67.57×

31.5）×

100％

=89.60%

查板材标准，宜选1*1000mm*2000mm的钢板，每张钢板可剪裁为15张条料（70mm×

2000mm），每张条料可冲63个工件，则η总为：

=

×

100％

=88.34%

即每张板材的材料利用率为88.34%

工件间a

侧面a1

材料利用率η总

2mm

1.5mm

63.57mm

88.34%

6一次弯曲数值计算

（1）

回弹值计算：

r=10t=1e=103*

=110MParp=9.69mm

（2）

弯曲力计算

Fz=

Fz==

=794.1

（3）

压力机的选择

根据弯曲力，选择压力机型号为J23-3.15,此压力机的主要参数：

标称压力31.5KN

最大封闭高度120mm

封闭高度调节量25mm

电动机功率0.55KW

（4）

凸凹模间隙

Z=tmax+xt=t+

+xt

Z=1+0.05=1.05

（5）

凹凸模工作部分的尺寸与公差

Lp=（L+0.5

）

Ld=（Lp+2z）

Lp=5.56

Ld+7.66

（6）

凹模的外形尺寸

根据制件尺寸，选择凹模尺寸，选B*L*H=100*100*26

（7）凸模外形尺寸

根据制件尺寸，选择凹模尺寸，选B*L*H=50*50*28

（8）模架的选择

根据制件的需要，模架选后侧导柱模架，B*L=100*100。

上模座选116*116*30，下模座选116*116*30

（9）导柱导套

根据需要，选导柱32*210‘选导柱32*140

7模具总体结构设计

该落料模具选用后侧滑动导向模架，横向送料，弹性卸料，向下直接出件的结构形式。

模具主要零件包括模炳、凸模座，凸模、卸料板、凹模、下模座，标准件的选用有圆柱螺钉，定位螺钉，导料螺钉，连接销，和防转销。

模具结构，上模座、和凸模固定板由4根圆柱螺钉和2根连接销连接起来，固定凸模，再通过4根较长的螺钉将其和橡胶体、卸料板固定起来，组成上模；

下模由4根螺钉和2根销钉将凹模板、下垫板和下模座连接。

工作原理，该模具为横向送料，通过2个导料螺钉定位送料的方向，由1个定位螺钉固定送料的步距，控制材料的利用率，使落料工序顺利进行；

压力通过压力式模炳传递到上模，再通过凸模和凹模板的作用落料成型；

卸料方式为弹性卸料，通过橡胶弹性体和卸料板的作用进行卸料的步骤；

出料的方式是向下直接落料。

8主要零部件的设计

1下模坐结构

②凸模结构

③上模座结构

④模炳结构

⑤凹模结构

9整理

，弯曲模结构设计注意事项：

（1）,模具结构的复杂程度 

模具结构是否与冲件批量相适应 

（2）,模 

架 

对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置 

（3）,对称弯曲件 

对称弯曲件的凸模圆角和凹模圆角应分别作成两侧相等 

（4）,小型的一侧弯曲件，有时可用同时弯两件变成对称弯曲，以防止冲件滑动，冲件在弯后切开 

（5）,毛 

坯 

位 

置 

落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧 

（6）,弯曲件卸下 

u形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置 

（7）,校正弯曲 

校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的u形弯曲模，其（8）,凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应 

（9）,安全操作 

放入和取出工件，必须方便、安全 

（10）,便于修模 

弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改 

（11）,提高弯曲件的精度 

提高弯曲件精度的工艺措施有减少回弹、防止裂纹以及克服弯曲件偏移 

弯曲工艺的原则 

a.先中间弯曲再两边弯曲 

b.b.前一次弯曲要考虑后次的定位 

c.后次弯曲考虑前一次的变形 

根据本设计的特点采用一次弯曲成形的工艺

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。

近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。

导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。

尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。

致谢

感谢老师来点名，感谢同学认真的计算，认真的画图，感谢大家的热情解答，使我对管件弯曲模的设计有了长足的进步。

感谢前人的热情总结，是他们的辛勤汗水使我们省了大把的功夫。

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东北大学出版社

电厂分散控制系统故障分析与处理

作者：

单位：

摘要：

归纳、分析了电厂DCS系统出现的故障原因，对故障处理的过程及注意事项进行了说明。

为提高分散控制系统可靠性，从管理角度提出了一些预防措施建议，供参考。

关键词：

DCS　故障统计分析　预防措施

随着机组增多、容量增加和老机组自动化化改造的完成，分散控制系统以其系统和网络结构的先进性、控制软件功能的灵活性、人机接口系统的直观性、工程设计和维护的方便性以及通讯系统的开放性等特点，在电力生产过程中得到了广泛应用，其功能在DAS、MCS、BMS、SCS、DEH系统成功应用的基础上，正逐步向MEH、BPC、ETS和ECS方向扩展。

但与此同时，分散控制系统对机组安全经济运行的影响也在逐渐增加；

因此如何提高分散控制系统的可靠性和故障后迅速判断原因的能力，对机组的安全经济运行至关重要。

本文通过对浙江电网机组分散控制系统运行中发生的几个比较典型故障案例的分析处理，归纳出提高分散系统的可靠性的几点建议，供同行参考。

1　考核故障统计

浙江省电力行业所属机组，目前在线运行的分散控制系统，有TELEPERM-ME、MOD300，INFI-90，NETWORK-6000，MACSⅠ和MACS-Ⅱ，XDPS-400，A/I。

DEH有TOSAMAP-GS/C800，DEH-IIIA等系统。

笔者根据各电厂安全简报记载，将近几年因分散控制系统异常而引起的机组故障次数及定性统计于表1

表1　热工考核故障定性统计

2　热工考核故障原因分析与处理

根据表1统计，结合笔者参加现场事故原因分析查找过程了解到的情况，下面将分散控制系统异常（浙江省电力行业范围内）而引起上述机组设备二类及以上故障中的典型案例分类浅析如下：

2.1　测量模件故障典型案例分析

测量模件“异常”引起的机组跳炉、跳机故障占故障比例较高，但相对来讲故障原因的分析查找和处理比较容易，根据故障现象、故障首出信号和SOE记录，通过分析判断和试验，通常能较快的查出“异常”模件。

这种“异常”模件有硬性故障和软性故障二种，硬性故障只能通过更换有问题模件，才能恢复该系统正常运行；

而软性故障通过对模件复位或初始化，系统一般能恢复正常。

比较典型的案例有三种：

（1）未冗余配置的输入/输出信号模件异常引起机组故障。

如有台130MW机组正常运行中突然跳机，故障首出信号为“轴向位移大Ⅱ”，经现场检查，跳机前后有关参数均无异常，轴向位移实际运行中未达到报警值保护动作值，本特利装置也未发讯，但LPC模件却有报警且发出了跳机指令。

因此分析判断跳机原因为DEH主保护中的LPC模件故障引起，更换LPC模件后没有再发生类似故障。

另一台600MW机组，运行中汽机备用盘上“汽机轴承振动高”、“汽机跳闸”报警，同时汽机高、中压主汽门和调门关闭，发电机逆功率保护动作跳闸；

随即高低压旁路快开，磨煤机B跳闸，锅炉因“汽包水位低低”MFT。

经查原因系＃1高压调门因阀位变送器和控制模件异常，使调门出现大幅度晃动直至故障全关，过程中引起＃1轴承振动高高保护动作跳机。

更换＃1高压调门阀位控制卡和阀位变送器后，机组启动并网，恢复正常运行。

（2）冗余输入信号未分模件配置，当模件故障时引起机组跳闸：

如有一台600MW机组运行中汽机跳闸，随即高低压旁路快开，磨煤机B和D相继跳闸，锅炉因“炉膛压力低低”MFT。

当时因系统负荷紧张，根据SOE及DEH内部故障记录，初步判断的跳闸原因而强制汽机应力保护后恢复机组运行。

二日后机组再次跳闸，全面查找分析后，确认2次机组跳闸原因均系DEH系统三路“安全油压力低”信号共用一模件，当该模件异常时导致汽轮机跳闸，更换故障模件后机组并网恢复运行。

另一台200MW机组运行中，汽包水位高Ⅰ值，Ⅱ值相继报警后MFT保护动作停炉。

查看CRT上汽包水位，2点显示300MM，另1点与电接点水位计显示都正常。

进一步检查显示300MM的2点汽包水位信号共用的模件故障，更换模件后系统恢复正常。

针对此类故障，事后热工所采取的主要反事故措施，是在检修中有针对性地对冗余的输入信号的布置进行检查，尽可能地进行分模件处理。

（3）一块I/O模件损坏，引起其它I/O模件及对应的主模件故障：

如有台机组“CCS控制模件故障"

及“一次风压高低”报警的同时，CRT上所有磨煤机出口温度、电流、给煤机煤量反馈显示和总煤量百分比、氧量反馈，燃料主控BTU输出消失，F磨跳闸（首出信号为“一次风量低”）。

4分钟后CRT上磨煤机其它相关参数也失去且状态变白色，运行人员手动MFT（当时负荷410MW）。

经检查电子室制粉系统过程控制站（PCU01柜MOD4）的电源电压及处理模件底板正常，二块MFP模件死机且相关的一块CSI模件（（模位1-5-3，有关F磨CCS参数）故障报警，拔出检查发现其5VDC逻辑电源输入回路、第4输出通道、连接MFP的I/O扩展总线电路有元件烧坏（由于输出通道至BCS（24VDC），因此不存在外电串入损坏元件的可能）。

经复位二块死机的MFP模件，更换故障的CSI模件后系统恢复正常。

根据软报警记录和检查分析，故障原因是CSI模件先故障，在该模件故障过程中引起电压波动或I/O扩展总线故障，导致其它I/O模件无法与主模件MFP03通讯而故障，信号保持原值，最终导致主模件MFP03故障（所带A-F磨煤机CCS参数），CRT上相关的监视参数全部失去且呈白色。

2.2　主控制器故障案例分析

由于重要系统的主控制器冗余配置，大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。

主控制器“异常”多数为软故障，通过复位或初始化能恢复其正常工作，但也有少数引起机组跳闸，多发生在双机切换不成功时，如：

（1）有台机组运行人员发现电接点水位计显示下降，调整给泵转速无效，而CRT上汽包水位保持不变。

当电接点水位计分别下降至甲-300mm，乙-250mm，并继续下降且汽包水位低信号未发，MFT未动作情况下，值长令手动停炉停机，此时CRT上调节给水调整门无效，就地关闭调整门；

停运给泵无效，汽包水位急剧上升，开启事故放水门，甲、丙给泵开关室就地分闸，油泵不能投运。

故障原因是给水操作站运行DPU死机，备用DPU不能自启动引起。

事后热工对给泵、引风、送风进行了分站控制，并增设故障软手操。

（2）有台机组运行中空预器甲、乙挡板突然关闭，炉膛压力高MFT动作停炉；

经查原因是风烟系统I/O站DPU发生异常，工作机向备份机自动切换不成功引起。

事后电厂人员将空预器烟气挡板甲1、乙1和甲2、乙2两组控制指令分离，分别接至不同的控制站进行控制，防止类似故障再次发生。

2.3　DAS系统异常案例分析

DAS系统是构成自动和保护系统的基础，但由于受到自身及接地系统的可靠性、现场磁场干扰和安装调试质量的影响，DAS信号值瞬间较大幅度变化而导致保护系统误动，甚至机组误跳闸故障在我省也有多次发生，比较典型的这类故障有：

（1）模拟量信号漂移：

为了消除DCS系统抗无线电干扰能力差的缺陷，有的DCS厂家对所有的模拟量输入通道加装了隔离器，但由此带来部分热电偶和热电阻通道易电荷积累，引起信号无规律的漂移，当漂移越限时则导致保护系统误动作。

我省曾有三台机组发生此类情况（二次引起送风机一侧马达线圈温度信号向上漂移跳闸送风机，联跳引风机对应侧），但往往只要松一下端子板接线（或拆下接线与地碰一下）再重新接上，信号就恢复了正常。

开始热工人员认为是端子柜接地不好或者I/O屏蔽接线不好引起，但处理后问题依旧。

厂家多次派专家到现场处理也未能解决问题。

后在机组检修期间对系统的接地进行了彻底改造，拆除原来连接到电缆桥架的AC、DC接地电缆；

柜内的所有备用电缆全部通过导线接地；

UPS至DCS电源间增加1台20kVA的隔离变压器，专门用于系统供电，且隔离变压器的输出端N线与接地线相连，接地线直接连接机柜作为系统的接地。

同时紧固每个端子的接线；

更换部份模件并将模件的软件版本升级等。

使漂移现象基本消除。

（2）DCS故障诊断功能设置不全或未设置。

信号线接触不良、断线、受干扰，使信号值瞬间变化超过设定值或超量程的情况，现场难以避免，通过DCS模拟量信号变化速率保护功能的正确设置，可以避免或减少这类故障引起的保护系统误动。

但实际应用中往往由于此功能未设置或设置不全，使此类故障屡次发生。

如一次风机B跳闸引起机组RB动作，首出信号为轴承温度高。

经查原因是由于测温热电阻引线是细的多股线，而信号电缆是较粗的单股线，两线采用绞接方式，在震动或外力影响下连接处松动引起轴承温度中有点信号从正常值突变至无穷大引起（事后对连接处进行锡焊处理）。

类似的故障有：

民工打扫现场时造成送风机轴承温度热电阻接线松动引起送风机跳闸；

轴承温度热电阻本身损坏引起一次风机跳闸；

因现场干扰造成推力瓦温瞬间从99℃突升至117℃，1秒钟左右回到99℃，由于相邻第八点已达85℃，满足推力瓦温度任一点105℃同时相邻点达85℃跳机条件而导致机组跳闸等等。

预防此类故障的办法，除机组检修时紧固电缆和电缆接线，并采用手松拉接线方式确认无接线松动外，是完善DCS的故障诊断功能，对参与保护连锁的模拟量信号，增加信号变化速率保护功能尤显重要（一当信号变化速率超过设定值，自动将该信号退出相应保护并报警。

当信号低于设定值时，自动或手动恢复该信号的保护连锁功能）。

（3）DCS故障诊断功能设置错误：

我省有台机组因为电气直流接地，保安1A段工作进线开关因跳闸，引起挂在该段上的汽泵A的工作油泵A连跳，油泵B连锁启动过程中由于油压下降而跳汽泵A，汽泵B升速的同时电泵连锁启动成功。

但由于运行操作速度过度，电泵出口流量超过量程，超量程保护连锁开再循环门，使得电泵实际出水小，B泵转速上升到5760转时突然下降1000转左右（事后查明是抽汽逆止阀问题），最终导致汽包水位低低保护动作停炉。

此次故障是信号超量程保护设置不合理引起。

一般来说，DAS的模拟量信号超量程、变化速率大等保护动作后，应自动撤出相应保护，待信号正常后再自动或手动恢复保护投运。

2.4　软件故障案例分析

分散控制系统软件原因引起的故障，多数发生在投运不久的新软件上，运行的老系统发生的概率相对较少，但一当发生，此类故障原因的查找比较困难，需要对控制系统软件有较全面的了解和掌握，才能通过分析、试验，判断可能的故障原因，因此通常都需要厂家人员到现场一起进行。

这类故障的典型案例有三种：

（1）软件不成熟引起系统故障：

此类故障多发生在新系统软件上，如有台机组80%额定负荷时，除DEH画面外所有DCS的CRT画面均死机（包括两台服务器），参数显示为零，无法操作，但投入的自动系统运行正常。

当时采取的措施是：

运行人员就地监视水位，保持负荷稳定运行，热工人员赶到现场进行系统重启等紧急处理，经过30分钟的处理系统恢复正常运行。

故障原因经与厂家人员一起分析后，确认为DCS上层网络崩溃导致死机，其过程是服务器向操作员站发送数据时网络阻塞，引起服务器与各操作员站的连接中断，造成操作员站读不到数据而不停地超时等待，导致操作员站图形切换的速度十分缓慢（网络任务未死）。

针对管理网络数据阻塞情况，厂家修改程序考机测试后进行了更换。

另一台机组曾同时出现4台主控单元“白灯”现象，现场检查其中2台是因为A机备份网停止发送，1台是A机备份网不能接收，1台是A机备份网收、发数据变慢（比正常的站慢几倍）。

这类故障的原因是主控工作机的网络发送出现中断丢失，导致工作机发往备份机的数据全部丢失，而双机的诊断是由工作机向备份机发诊断申请，由备份机响应诊断请求，工作机获得备份机的工作状态，上报给服务器。

由于工作机的发送数据丢失，所以工作机发不出申请，也就收不到备份机的响应数据，认为备份机故障。

临时的解决方法是当长时间没有正确发送数据后，重新初始化硬件和软件，使硬件和软件从一个初始的状态开始运行，最终通过更新现场控制站网络诊断程序予以解决。

（2）通信阻塞引发故障：

使用TELEPERM-ME系统的有台机组，负荷300MW时,运行人员发现煤量突减，汽机调门速关且CRT上所有火检、油枪、燃油系统均无信号显示。

热工人员检查发现机组EHF系统一柜内的I/OBUS接口模件ZT报警灯红闪，操作员站与EHF系统失去偶合，当试着从工作站耦合机进入OS250PC软件包调用EHF系统时，提示不能访问该系统。

通过查阅DCS手册以及与SIEMENS专家间的电话分析讨论，判断故障原因最大的可能是在三层CPU切换时，系统处理信息过多造成中央CPU与近程总线之间的通信阻塞引起。

根据商量的处理方案于当晚11点多在线处理，分别按三层中央柜的同步模件的SYNC键，对三层CPU进行软件复位：

先按CPU1的SYNC键，相应的红灯亮后再按CPU2的SYNC键。

第二层的同步红灯亮后再按CPU3的同步模件的SYNC键，按3秒后所有的SYNC的同步红灯都熄