桿件液壓成形技術(shù)

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1、文獻綜述專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學生姓名鄭健健班級B機制031學號0310110101指導教師吳乃領(lǐng)5文獻綜述1引言桿件液壓成形技術(shù)是用桿材作為坯料，通過對桿腔內(nèi)施加液體壓力、軸向施加負荷作用，使其在給定模具型腔內(nèi)發(fā)生塑性變形，桿壁與模具內(nèi)表面貼合，從而得到所需形狀零件的技術(shù)。它主要用于制造空心零件，由于該工藝屬于無切削加工，材料且零件集成度好，因此在國內(nèi)外受到了廣泛重視。目前德國、美國、日本等國都對該技術(shù)做了大量研究，并逐步開始應用于航空、航天、汽車、化工、機械、民用等領(lǐng)域。特別是最近幾年來，由于汽車工業(yè)輕量化、安

2、全性、經(jīng)濟性等方面的要求，采用桿件液壓成形技術(shù)制造的桿狀零件相比傳統(tǒng)沖壓、焊接工藝具有工序少、成本低，零件重量輕，零件強度剛度好，裝配精度高等優(yōu)點，因此受到汽車制造業(yè)的廣泛關(guān)注。2成型工藝過程與設(shè)備桿件液壓成形工藝過程要求液壓成形設(shè)備既能提供預成形壓力、合模力、內(nèi)高壓壓力、端面密封、軸向進給等，又能實現(xiàn)密封、內(nèi)壓力與軸向進給匹配關(guān)系的精確控制，因此對設(shè)備控制方面的要求很高。當前液壓壓力機設(shè)備的控制系統(tǒng)主要有以繼電器、可編程控制器和工控機為主的幾種類型。以壓力繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型，這種類型的液壓機其電路簡單，相應的控

3、制功能也較簡單。它主要用于成形工藝過程簡單、對控制要求不高，單機工作，適應性不強的場合，比較適合于對產(chǎn)品精度要求不高的大批量生產(chǎn)?？删幊炭刂破鞯目刂葡到y(tǒng)，目前正廣泛被應用的新型工業(yè)自動控制系統(tǒng)。它不僅可以進行數(shù)字邏輯控制，而且還可對模擬量進行控制。可編程控制器與繼電器相比有更高的穩(wěn)定性和靈活性。但與工業(yè)控制機的精度和靈活性還是有一定的差距。在桿件液壓成形中的內(nèi)壓力與軸向進給需按照事先設(shè)定的任意曲線高精度地實時變化，并且考慮到時間延時，采用PLC并不能完全滿足控制的要求。應用工業(yè)控制計算機的高性能液壓控制系統(tǒng)，這種控制方

4、式是一種采用全計算機反饋控制方式。它是以單片機作為主控處理單元，通過與外圍的接口器件（如專用的A/D和D/A轉(zhuǎn)換板）相連或直接應用一種所謂的數(shù)字閥實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的實時控制，同時把各種傳感器組成一個閉環(huán)式的回路，通過反饋控制系統(tǒng)，達到精確地控制液壓系統(tǒng)動作的目的。這種控制思路的主要優(yōu)勢：具有非常友好的人機對話界面，操作簡單，控制精度高，延時小，特別適合于對精度和延時要求較高的高速化生產(chǎn)，同時通過工控機還可瞬時地逐個地調(diào)整各影響工作參數(shù)的數(shù)值，可大大縮短由于調(diào)整參數(shù)所帶來的滯后時間。不光如此，應用工控機還可通過軟件調(diào)整來進

5、行故障診斷和消除噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，具有良好控制功能的超高壓桿件液壓成形設(shè)備在已國外開始應用。國內(nèi)關(guān)于桿件液壓成形技術(shù)的研究起步較晚，特別是關(guān)于液壓成形設(shè)備方面的研究更少。為開展桿件液壓成形技術(shù)及其制造設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的研究，很有必要開展桿件液壓成形壓力機的研制工作。53桿件液壓成形液壓壓力機的研制根據(jù)桿件液壓成形工藝過程特點，采用計算機控制的桿件液壓成形液壓機應具有如下基本功能：(1)主缸提供一定的壓力，滿足成形過程中合模力的要求，并能利用主缸實現(xiàn)桿坯預成形。在預成形過程中可以利用計算機控制主缸下行的速度、位置

6、。需要時還可控制其下行速度、位置與內(nèi)壓力大小變化相配合，實現(xiàn)在桿腔內(nèi)有一定內(nèi)壓力條件下的預成形，避免預成形時桿坯被壓潰。(2)采用左右兩個側(cè)壓缸，實現(xiàn)桿件端面推力、軸向進給量的要求，以滿足成形過程中密封、進給等工藝動作。可以方便的調(diào)節(jié)控制左右側(cè)壓缸推力、進給量大小，保證工件質(zhì)量。(3)工作臺上按照一定角度布置一個平衡缸，用于成形帶支桿類的桿件時起平衡作用。平衡缸壓力的大小可以根據(jù)成形中成形支桿高度的變化預先設(shè)定實現(xiàn)控制。(4)增壓器實現(xiàn)系統(tǒng)高壓的要求，在成形不同材料時可以方便地進行高、低壓力源的切換?？梢苑奖愕卣{(diào)節(jié)控制

7、輸出壓力的大小，以滿足成形過程中對脹形內(nèi)壓力要求。(5)通過壓力傳感器、位移傳感器，可以顯示、記錄和打印成形過程中的工藝參數(shù)。(6)采用液壓機構(gòu)實現(xiàn)液壓機工作時，滑塊速度的調(diào)節(jié)。綜合上面的功能要求，該壓力機主要有機架、兩個側(cè)壓缸、增壓器、液壓伺服系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)組成等幾大部分，各個部分相互關(guān)聯(lián)也相對獨立。經(jīng)上海交通大學車身制造技術(shù)中心研制，湖州機床有限公司制造，由計算機控制的桿件液壓成形液壓壓力機被成功開發(fā)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。該壓力機能夠?qū)崿F(xiàn)桿件液壓成形過程中預成形、端面密封、內(nèi)高壓充

8、液、軸向進給以及內(nèi)高壓壓力與軸向進給量之間匹配關(guān)系的良好控制。3.1工作原理5進行桿件液壓脹形時，在工作臺上放置并調(diào)整和固定好模具，先將桿坯放入下模腔內(nèi)（直桿、預彎或預成形后的桿），設(shè)定好工藝參數(shù)，開啟壓力機；兩側(cè)壓缸分別驅(qū)動擠壓頭同時前進，到第一個位置設(shè)定值后停止，為將桿腔內(nèi)的空氣排出以便建立高內(nèi)壓環(huán)境，擠壓頭還沒全部封死桿口時