超高壓管材液壓成形控制系統(tǒng)的研制

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第3期(總第166期)機(jī)械工程與自動(dòng)化NO．32011年6月MECHANICALENGINEERING＆AUTOMAT10NJun．文章編號(hào)：1672—6413(2011)03—0090．03超高壓管材液壓成形控制系統(tǒng)的研制孟艷敏，林小波(1．佛山廣播電視大學(xué)，廣東佛山528000；2．東北大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼-7沈陽(yáng)1looo4)摘要：介紹了管材液壓成形工藝，根據(jù)液壓成形原理，自主研制出具備高壓發(fā)生器、閥門(mén)管路等配件的超高壓液壓系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)可編程控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁元件的控制，有效地解決了管材在液壓成形過(guò)程中的端口密封、進(jìn)給補(bǔ)料等關(guān)鍵問(wèn)題，為管材

2、液壓成形的實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：管材；液壓成形；超高壓；液壓控制系統(tǒng)中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言如圖1所示，管材液壓成形的工藝過(guò)程可分為3管材液壓成形是一種以液體介質(zhì)代替模具傳遞力個(gè)階段：①填充階段，將管材放入下模內(nèi)，然后以實(shí)現(xiàn)金屬塑性加工成形的方法，是利用管內(nèi)液體產(chǎn)閉合上模，鎖模后向管材內(nèi)充入液體直至填充滿，并生的高壓(工作壓力通常為100MPa～400MPa，最排除管內(nèi)氣體，同時(shí)將管的兩端用水平?jīng)_頭密封；②高達(dá)1000MPa)使金屬管坯變形成為具有三維形狀成形階段，管材內(nèi)充滿液體并密封好后，通過(guò)增壓缸零件的現(xiàn)代塑性加工技術(shù)，屬于液力成形的范疇。的作用對(duì)管內(nèi)液

3、體加壓，使管材逐漸脹形，同時(shí)兩端國(guó)際上能夠提供管材液壓成形成套技術(shù)與設(shè)備的沖頭按照設(shè)定曲線向內(nèi)推進(jìn)補(bǔ)料，在內(nèi)壓和軸向補(bǔ)料制造商多數(shù)集中在歐洲，其中，以德國(guó)舒勒公司、的聯(lián)合作用下使管材基本貼靠模具內(nèi)壁，此時(shí)除過(guò)渡SPS公司和瑞典AP&T公司為主要代表?。這些公司區(qū)圓角外的大部分區(qū)域已經(jīng)成形；③整形階段，繼續(xù)的成套液壓成形設(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)于一般的實(shí)驗(yàn)研究提高成形壓力使過(guò)渡區(qū)圓角完全貼模成形為所需的工而言，大大超出了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的要求。哈爾濱工業(yè)大學(xué)件。是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展內(nèi)高壓成形技術(shù)研究和設(shè)備研制的單位，但是國(guó)內(nèi)其他研究機(jī)構(gòu)或高校在此方面的研究投入相對(duì)過(guò)少，主要是高壓發(fā)生器、閥門(mén)管路配件等的自

4、動(dòng)化水平還較低。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)制造技術(shù)不足頭的現(xiàn)狀，自行研制了成形超高壓液壓系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)測(cè)試采集及閉環(huán)控制系統(tǒng)。1管材液壓成形工藝特點(diǎn)管材液壓成形又稱內(nèi)高壓成形，是在傳統(tǒng)液壓脹形工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的現(xiàn)代塑性加工技術(shù)，是以無(wú)縫管件、焊接管件、異形截面的擠壓型(b)成形階段管為原料，通過(guò)專門(mén)的液壓設(shè)備向管材內(nèi)注入液體并逐漸增加管內(nèi)液體的壓力，同時(shí)在管材的兩端施加軸向的載荷進(jìn)行補(bǔ)料。在兩種外力的共同作用下使管材在給定的型腔內(nèi)發(fā)生塑性變形，最終管壁與模具型腔內(nèi)壁貼合，得到形狀與精度均符合技術(shù)要求的中空零(c)整形階段件。圖l液壓成形原理圖收稿日期：2011．03．30作者簡(jiǎn)

5、介：孟艷敏(1967-)，女，遼寧鞍山人，工程師，碩士，主要研究方向：計(jì)算機(jī)控制與自動(dòng)化。學(xué)兔兔www.xuetutu.com2011年第3期盂艷敏，等：超高壓管材液壓成形控制系統(tǒng)的研制·9l·2管材液壓成形系統(tǒng)的設(shè)計(jì)乳化液壓力的逐漸增大，管材開(kāi)始脹形，管材的軸向2．1雙介質(zhì)供油回路的設(shè)計(jì)收縮打破了管材端口處原有的受力平衡。本設(shè)計(jì)在超超高壓液壓系統(tǒng)是液壓成形設(shè)備必不可少的重要高壓工作回路上設(shè)置了一條支路，通過(guò)溢流閥14、組成部分，管材液壓成形過(guò)程能否順利進(jìn)行并最終生電磁換向閥l3與分配液壓缸15的A腔接通。當(dāng)受力產(chǎn)出合格的工件在很大程度上取決于液壓系統(tǒng)的設(shè)平衡被打破時(shí)，液壓油通過(guò)支

6、路進(jìn)入A腔，此時(shí)兩計(jì)。本文設(shè)計(jì)的超高壓液壓系統(tǒng)主要用于管材液壓成水平缸的活塞桿在液壓油的推動(dòng)下及時(shí)進(jìn)給，直至在形的實(shí)驗(yàn)研究。系統(tǒng)采用了液壓油和乳化液的雙介質(zhì)端口處建立新的受力平衡。兩端沖頭的及時(shí)進(jìn)給既保供油系統(tǒng)，其主要原因是：①在系統(tǒng)的高壓端，成形證了對(duì)管材端口的密封，也及時(shí)地完成了補(bǔ)料，防止過(guò)程中管材內(nèi)的油液在密封不佳的情況下會(huì)有少許的了管壁的過(guò)分減薄，保證了管材的成形質(zhì)量。泄漏，這樣會(huì)對(duì)試驗(yàn)臺(tái)造成污染；②用于實(shí)驗(yàn)的管材體積較小，所以填充到管材內(nèi)的液體比較少，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后如果回收，凈化過(guò)濾會(huì)比較繁瑣；③超高壓部分如果采用液壓油，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看，會(huì)大大提高實(shí)驗(yàn)成本，而乳化液作為水基

7、溶液同樣可以實(shí)現(xiàn)管材的脹形，并且其價(jià)格要比液壓油低廉，所以在管材液壓成形過(guò)程中采用了乳化液作為液體介質(zhì)；④在系統(tǒng)的低壓端，各種液壓電磁閥需要黏度和純度較高的液壓油作為液體介質(zhì)，這樣既能使控制精度提高，又可以增加電磁閥的使用壽命。雙介質(zhì)供油回路如圖2所示，液壓系統(tǒng)工作時(shí)的動(dòng)作次序?yàn)椋涸趦啥藳_頭進(jìn)給到接觸管端口時(shí)，電磁換向閥2的左側(cè)電磁鐵3DT以及換向閥3左側(cè)的電磁鐵1DT通電，液壓油進(jìn)入充液缸5的低壓端推動(dòng)活塞進(jìn)給。此時(shí)充液缸5的高壓腔的乳化液在活塞桿l，4一溢流閥；2