摩擦焊接技术是一种高效而低能耗的绿色先进制造技术,在航空航天装备、刀具、机器、石化装备、汽车制造等行业中得到广泛应用。摩擦焊可分为搅拌摩擦焊、惯性摩擦焊、线性摩擦焊等几种,其中线性摩擦焊是适应性和性能非常突出的一种焊接方式,现广泛应用于机械装备制造、化工装备制造、航空航天等诸多领域。线性摩擦焊的焊接原理是通过两个工件在法向正压力作用下沿接触端面方向作相对高频运动,快速摩擦产生的高温使焊接区域接触的金属表面发生塑性变化,加之持续的顶锻作用,焊接区域的金属开始相互扩散与再结晶,使两工件焊接的目标得以实现。与其他以往的焊接技术相比,线性摩擦焊具有非常明显的优势。这种焊接技术突破了旋转摩擦焊技术要求焊接截面形状为圆形的局限,焊接材料的形状扩展到板与板、管与钢坯、回转件与钢坯等等,线性摩擦焊以其应用范围广泛、焊接质量高以及工艺绿色环保等众多优点而逐步发展壮大起来。有关线性摩擦焊电液伺服系统技术的研究在国内已初现成效。加快开展线性摩擦焊接技术的基础研究和应用必将推动我国技术装备制造水平和航空发动机制造业快速发展,是非常必要和有实际意义的。本文针对线性摩擦焊设备的顶锻部分电液伺服控制系统进行了设计,通过合理的硬件和软件设计达到了系统的技术指标。本文完成的主要工作有:1.介绍了线性摩擦焊的研究背景、应用领域以及工作原理,介绍了本次研究的系统的整体结构以及技术要求。2.按照设计目标和任务进行液压缸和伺服阀的参数计算,并对传感器、控制器、板卡等元件进行了选型。3.通过对系统的结构特性和工作原理的分析,得出了两种控制方案。4.对系统的顶锻伺服系统进行数学建模,分析电液伺服阀和液压缸的动态特性,得到了顶锻系统的传递函数。5.对两种控制方案分别进行了软件仿真,通过分析对比从中选出了较为符合要求的一种。最终确定顶锻控制系统为长短行程两个液压缸串联共同控制,顶锻长缸采用位移闭环控制,顶锻短缸采用力和位移双闭环控制。6.在硬件平台成功开发的基础上,进行控制系统的开发。依据控制功能确定硬件组成,顶锻控制系统硬件主要由顶锻长缸、顶锻短缸、长缸伺服阀、长缸比例压力阀、短缸伺服阀、短缸比例压力阀、长缸磁致伸缩位移传感器、长缸两腔压力传感器、短缸磁致伸缩位移传感器、短缸两腔压力传感器、DELTA RMC150E型运动控制器等组成。软件部分,顶锻控制程序通过RMC运动控制器对长缸、短缸进行位置控制、力控制,并采集长缸和短缸的位置数据、力数据。该系统可单独控制顶锻液压缸运动,也可接收上位机指令进行顶锻部分的控制操作,并返回相关状态信息。本文以实现线性摩擦焊顶锻系统的功能和技术指标为目标,通过理论研究、系统设计和仿真分析、硬件搭建、软件编制,成功设计了线性摩擦焊顶锻伺服控制系统。