一种超塑成形设备的控制与应用
3.扩散连接
用这种新的热加工方法可以制造钛合金 薄壁复杂结构件（飞机大型壁板、翼梁、舱 门、发动机叶片），并已经在航天、航空领 域得到应用，如波音747飞机上有70多个 钛合金结构件就是应用这种方法制造的。用 这种方法制成的结构件，与常规方法相比质 量小，刚度大，可减轻质量30％，降低成 本50％，提高加工效率20倍.
特点
无铸造组织，无熔焊缺陷；实现难焊材料的 连接；精度高，变形小；可进行大面积板及圆 柱的连接；采用中间层可减少残余应力。 无法进行连续式批量生产；时间长，成本高； 接合表面要求严格；投资大，工件尺寸受到限 制。 2014-2-16 2
扩散连接可以分为直接扩散连接和添加中间层的 扩散连接； 从是否产生液相角度又可分为固相扩散连接和液 相扩散连接； 从连接环境上，还可分为真空扩散连接和保护气 氛环境下的扩散连接。
扩 散 连 接
diffusion bonding
扩散连接特别适合异种金属材料、陶瓷、 金属间化合物、非晶态及单晶合金等新材料 的接合 广泛应用于航空、航天、仪表及电子等 国防部门，并逐步扩展到机械、化工及汽车 制造等领域
定义
相互接触的材料表面，在高温和压力的作用 下，被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形， 原子间产生相互扩散，在界面形成了新的扩散 层，从而形成可靠连接的接头。
扩散连接一般在真空、不活性气体（Ar、 N2）或大气气氛环境下进行。一般来说， 真空扩散连接的接头强度高于在不活性气 体和空气中连接的接头强度。计算和实验 结果表明，真空室内的真空度在常用的规 范范围内（1.33～1.33×10-3Pa），就 足以保证连接表面达到一定的清洁度，从 而确保实现可靠连接。
5
(2)接触表面激活阶段 不同材料的原子在 高温下相互扩散，晶 界发生迁移及微小孔 洞消失，在界面形成 不连续的结合层。
钢的超塑性与超塑性成形_施连杰
热加工技术钢的超塑性与超塑性成形Superplasticit y and Superplast ic Forming of Steel江苏大学机械工程学院(212013) 施连杰 刘延山 许晓静【摘要】超塑性成形是一种少无切削加工的先进制造技术。
综述了钢的超塑性和超塑性成形的特点与应用,提出了今后研究发展的方向。
关键词 钢 超塑性 超塑性成形Keywords steel,superplasticity,superplastic for ming 晶粒尺寸在10 m以下的材料,在一定的温度和应变速率下拉伸时,其伸长率可达到百分之几百到几千,而变形抗力小至1～10M Pa的现象称为超塑性。
由于超塑性在各种金属中的普遍性及其加工技术在许多领域的实用性,受到人们的广泛重视。
超塑性成形是应用材料在一定条件(温度、变形速度、组织等)下的超塑性能,经大变形加工成模具型腔制造复杂工件的方法。
与塑性成形相比,超塑性成形的流动应力可降低1～2个数量级,对模具的损耗大大减小,可在吨位较小的设备上成形较大的工件,成形后工件中不存在残余应力,尺寸稳定,抗腐蚀能力、屈服强度、低疲劳等,机械性能均显著提高。
应用超塑性成形可以一步成形出形状复杂的工件,尺寸精度一般可达到LT8～10级以上,表面粗糙度可达到R a0.2～0.8 m,公差与精密机加工相近,表面质量能达到用试样精密反印法获得的镜面粗糙度,棱角沟槽清晰,倾角半径小于0.1～0.7mm,一般无需后续研磨或抛光加工;可节约材料50%以上,节约工时50%～90%;由于晶粒细化到12～16级,模具寿命可提高3～6倍,甚至10倍以上。
还可修旧利废,重新超塑成形得到原来的尺寸和精度,重新使用。
近年来,超塑性成形的研究十分活跃。
超塑性材料 1.Fe-C合金在Fe-C合金系中,一般认为含碳量低于0.8%的亚共析钢不可能出现高的超塑性效应,主要是因为在650℃以上碳化物数量减少而使铁素体晶粒迅速长大,因此,增加渗碳体的百分含量可以有效地抑制晶粒长大。
(完整word版)塑性成形方法
第五节其它塑性成形方法随着工业的不断发展，人们对金属塑性成形加工生产提出了越来越高的要求，不仅要求生产各种毛坯,而且要求能直接生产出更多的具有较高精度与质量的成品零件.其它塑性成形方法在生产实践中也得到了迅速发展和广泛的应用，例如挤压、拉拔、辊轧、精密模锻、精密冲裁等。
一、挤压挤压：指对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用,使其发生塑性变形从挤压模具的模口中流出,或充满凸、凹模型腔，而获得所需形状与尺寸制品的塑性成形方法.挤压法的特点：（1)三向压应力状态，能充分提高金属坯料的塑性，不仅有铜、铝等塑性好的非铁金属,而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也可以采用挤压工艺成形。
在一定变形量下，某些高碳钢、轴承钢、甚至高速钢等也可以进行挤压成形。
对于要进行轧制或锻造的塑性较差的材料，如钨和钼等，为了改善其组织和性能，也可采用挤压法对锭坯进行开坯。
(2）挤压法可以生产出断面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变断面的零件。
(3）可以实现少、无屑加工，一般尺寸精度为IT8～IT9,表面粗糙度为Ra3。
2～0。
4μ m,从而(4）挤压变形后零件内部的纤维组织连续，基本沿零件外形分布而不被切断,从而提高了金属的力学性能.（5）材料利用率、生产率高；生产方便灵活，易于实现生产过程的自动化.挤压方法的分类：1．根据金属流动方向和凸模运动方向的不同可分为以下四种方式：(１)正挤压金属流动方向与凸模运动方向相同，如图2—69所示。
(２）反挤压金属流动方向与凸模运动方向相反,如图2—70所示.（３）复合挤压金属坯料的一部分流动方向与凸模运动方向相同，另一部分流动方向与凸模运动方向相反，如图2—71所示。
（４)径向挤压金属流动方向与凸模运动方向成90°角，如图2—72所示。
图2-69 正挤压图2—70 反挤压图2—71 复合挤压图2-72 径向挤压2．按照挤压时金属坯料所处的温度不同，可分为热挤压、温挤压和冷挤压三种方式：(１）热挤压变形温度高于金属材料的再结晶温度。
第四章扩散焊
4.3扩散焊工艺参数
图９-１５ 压力对接头弯曲强度的影响
4.3扩散焊工艺参数
3、焊接时间
又称保温时间，需要的保温时间与温度、压力、中间扩散层 厚度、接头成分及组织均匀化要求密切相关，也受材料表面 状态和中间层材料的影响。
4.3扩散焊工艺参数
图９-１３ 扩散连接时间对铜／钢 接头性能的影响
4.3扩散焊工艺参数
4.5典型材料的扩散焊及其应用 4.5.4陶瓷扩散焊
陶瓷材料的扩散连接
１.陶瓷扩散连接的主要问题 ２.SiC陶瓷的扩散连接 ３.Al2O3陶瓷与金属的扩散连接
4.5典型材料的扩散焊及其应用
１.陶瓷扩散连接的主要问题
(１)界面存在很大的热应力 陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属材料连接 时，由于陶瓷与金属的线膨胀系数差别很大，在扩散连接或使用 过程中，加热和冷却时必然产生热应力，由于热应力的分布极不 均匀，使接合界面产生应力集中，造成接头的承载性能下降。 (２)容易生成脆性化合物 由于陶瓷与金属的物理化学性能差别 很大，连接时除存在着键型转换以外，还容易发生各种化学反应， 在界面生成各种碳化物、氮化物、硅化物、氧化物以及多元化合 物。
图９-９ 典型结构的超塑性扩散连接 a)单层加强构件 b)双层加强结构 c)多层夹层结构(三层) 1—上模密封压板 2—超塑性成形板坯 3—加强板 4—下成形模具 5—超塑性成形件 6—外层超塑性成形板坯 7—不连接涂层区(钇基或氮化硼) 8—内层板坯 9—超塑性成形的两层结构件 10—中间层板坯
11—超塑性成形的三层结构件
4.5典型材料的扩散焊及其应用
陶瓷扩散连接的主要问题
(３)界面化合物很难进行定量分析 在确定界面化合物时，由于 一些轻元素(Ｃ、Ｎ、Ｂ等)的定量分析误差较大，需制备多种标 准试件进行标定。 (４)缺少数值模拟的基本数据 由于陶瓷和金属钎焊及扩散连接 时，界面容易出现多层化合物，这些化合物层很薄，对接头性能 影响很大。
金属材料成型_3.6超塑性成型
5）超塑性无模拉拔成形
利用超塑性材料在超塑性状态下对温度的敏感性，只在被加工 的棒料或管材外部加设感应加热圈，并在棒料或管材的两端施加载 荷，当感应圈移动时，就会形成横截面周期变化，甚至非周期变化 的棒形零件，或者是变壁厚的管形零件。
TWO
2
超塑性成型工艺特点
1)金属塑性大为提高,过去认为只能采用铸造成形而不能锻造成形 的镍基合金，也可进行超塑性模锻成形，因而扩大了可锻金属的种类。
图3-36 飞机上采用的部分SPF、SPF/DB构件
FOUR
4
超塑性成型重点企业
Luxfer 的集团公司 Superform USA 及其附属公司 Superform Aluminium 是全球最大的铝、镁和钛超塑成型零件供 应商，主要为航空航天、汽车、卡车、铁路、医疗系统和建筑行 业提供零件。Airstair 是一种内置于小型飞机门内的四级楼梯，需 要制造有23 个焊接部件的铝组件。但 Superform USA 使用 PA M - S TA M P 对 该 组 件 进 行 了 整 体 设 计 ， 实 现 了 更 轻 量 、 刚 性 和 低成本的解决方案。
图3-35 径向辅助压力拉深原理示意
4）超塑性挤压成形
将毛坯直接放入模具内一起加热到最佳的超塑性温度，保持恒 温，以恒定的慢速加载、保压，在封闭的模具中进行压缩成形的工 艺。它是利用超塑性合金在变形中的极低变形抗力进行挤压成形， 故所使用的模具简单，寿命高，对变形程度大的零件，可一次成形， 省去了中间退火程序，工序得到简化。它可成形零件和模具。
近年来，我国新机研制及改进机型中，前缘襟翼、鸭翼、整体壁板和 腹鳍等大尺寸钛合金构件采用SPF/DB技术。针对型号对金属防热结构的 需求，航天材料及工艺研究所开展了钛合金波纹板SPF 技术研究，成功 制备出TC4 钛合金防热瓦等热结构部件。
试论塑性加工在机械制造中的运用
试论塑性加工在机械制造中的运用摘要:现代塑性加工是原材料生产与最终产品制造之间的零部件生产的主要行业之一,是制造业的一个重要组成部分。
随着国民经济的健康持续发展,塑性加工技术迎来了空前的发展机遇,同时也面临诸多挑战根据制造行业越来越高的要求,结合现代化技术,首先介绍了几种当前常用的塑性加工技术,并分析研究塑性加工技术的发展状况,然后结合实例对塑性加工技术进行了分析。
关键词:塑性加工技术液压成形精密锻造激光冲压采用锻造、轧制、挤压或弯曲等方法,通过“力”与“热”的处理,可按照要求使金属的尺寸和形状发生变化,以获得最终制品,此过程即为塑性加工。
金属塑性加工技术年代久远,可上溯至青铜时期,在工业尤其是机械制造行业起着重要作用。
经过长期的演变改进,该技术日臻成熟,与高科技的融合使得该技术应用范围不断扩大,与焊接、切削等方法不同,塑性加工在不影响原材料性能的前提下使其发生塑性变形,材料利用率高,产品的质量较好,在工业制造中有着广泛应用,本文就其在机械制造中的实际应用进行了分析。
1 目前常用的几种塑性加工技术在高科技的推动下,现代化塑性加工融合计算机技术,变得更为复杂,涉及人工智能、数控加工、激光成形等诸多领域,相关设备日新月异,加工工艺频繁更新,在机械制造业发挥着重要作用。
1.1 新能源塑性成形技术超声振动塑性加工技术在原来的工艺中融合超声波技术,主要通过施加高频振动减少模具和坯料间的摩擦力,进而降低设备荷载,减弱坯料变形受到的阻力,而且精度更高,对产品的质量也极为有利。
在冲压、拉拔等工艺中应用较多,是当前一种重要的塑性加工技术。
金属材料多具有导电性,在交变电磁场的作用下,会有感生电流产生,电磁成形技术即利用这一特性,使得坯料在电磁场中受力,做高速运动,进而与单面凹模贴膜发生塑性变形,该技术成形速度较快,在管板或管材的快速连接、薄彩板成形中较为适用。
利用激光热应力同样可以引起金属材料的塑性形变,因金属承受的热应力是有极限的,当激光在金属板上扫描时,会产生高温,一旦超过了金属的承受范围,便会发生形变。
钛合金舵体超塑成形_扩散连接工艺研究
摘 要
超塑成形/扩散连接（Superplastic forming/diffusion bonding，简称 SPF/DB）技术可以在一 次成形过程中制造多层板复合整体结构，成形的多层板结构具有弯曲刚度大、承载稳定性高、 表面和外形质量好、结构重量小以及良好的能量吸收和疲劳性能等优点，并且大大降低了生产 成本，故目前已成为制造飞行器舵翼类零件的重要方法。 然而，传统的超塑成形/扩散连接工艺存在着一系列问题，主要表现在：止焊剂涂敷困难、 成形零件热暴露时间长及零件成品率低等。用激光焊接代替一部分扩散连接的方法能够解决传 统工艺的不足，大大提高制件成品率及成形件的力学性能，因此开展激光焊接与超塑成形/扩散 连接组合工艺的研究，具有重要意义。本文针对某 TC4 钛合金舵体零件进行深入的激光焊接、 超塑成形/扩散连接的工艺研究，主要进行了如下研究： 基于材料超塑成形和扩散连接的基本原理，结合相关理论，利用有限元软件 ABAQUS 对 某 TC4 钛合金舵体的超塑成形过程进行了模拟，对构件的壁厚分布、应力情况做出了预测，获 得了优化的等应变速率下的压力-时间曲线，为超塑成形/扩散连接工艺的气压加载提供了参考 依据。 在对钛合金舵体超塑成形过程进行模拟仿真分析基础上，研究了两层 0.6mm 厚的 TC4 钛 合金板的激光穿透焊接工艺，确定了优化的焊接参数，并成功焊接了四层板结构的中间两层芯 板。随后进行了四层结构的超塑成形/扩散连接工装准备，并进行了相关的超塑成形 /扩散连接 试验，研制成功了合格的舵体样件。 对舵体零件的质量检测表明：舵体零件外观形貌完好，内部加强筋完全直立，壁厚分布均 匀，扩散连接区域的微观组织没有明显长大，总体焊合率达 95%以上。 通过以上研究表明， 本文采用的激光预焊芯板的超塑成形/扩散连接的新工艺是制造中空复 合夹层结构的一种可行方法，能够解决传统超塑成形/扩散连接工艺中存在的诸多问题，具有很 大优势及发展前景。 关键词：TC4 钛合金舵体，激光焊接，超塑成形/扩散连接，多层结构，有限元模拟
第6章 塑性及超塑变形机理
第6章 超塑性及超塑变形机理6.1 超塑性的概念6．1．1 超塑性及其宏观变形特征关于超塑性的定义，目前尚未有一个严格确切的描述。
通常认为超塑性是指材料在拉伸条件下，表现出异常高的伸长率而不产生缩颈与断裂现象。
当伸长率≥δ100％时，即可称为超塑性。
实际上，有的超塑材料其伸长率可达到百分之几百，甚至达到百分之几千，如在超塑拉伸条件下Sn-Bi 共晶合金可获得1950％的伸长率，Zn-AI 共晶合金的伸长率可达3200％以上。
也有人用应变速率敏感性指数m 值来定义超塑性，当材料的m 值大于0．3时，材料即具有超塑性。
超塑性的产生首先取决于材料的内在条件，如化学成分、晶体结构、显微组织(包括晶粒大小、形状及分布等)及是否具有固态相变(包括同素异晶转变，有序-无序转变及固溶-脱溶变化等)能力。
在上述内在条件满足一定要求的情况下，在适当的外在条件(通常指变形条件)下将会产生超塑性。
金属材料在超塑性状态下的宏观变形特征，可用大变形、小应力、无缩颈、易成形等来描述。
1) 大变形 超塑性材料在单向拉伸时伸长率占极高，目前已有占达8000％以上的报道。
超塑性材料塑性变形的稳定性、均匀性要比普通材料好得多，这就使材料成形性能大为改善，可以使许多形状复杂，难以成形构件的一次成形变为可能。
2) 小应力 材料在超塑性变形过程中的变形抗力很小，它往往具有粘性或半粘性流动的特点，在最佳超塑变形条件下，超塑流变应力σ通常是常规变形的几分之一乃至几十分之一。
例如，Zn-22％Al 合金在超塑变形时的流动应力不超过2MPa ，钛合金板料超塑成形时，其流动应力也只有几十兆帕甚至几兆帕。
3) 无缩颈 一般具有一定塑性变形能力的材料在拉伸变形过程中，当出现早期缩颈后，由于应力集中效应使缩颈继续发展，导致提前断裂。
超塑性材料的塑性流变类似于粘性流动，没有(或很小)应变硬化效应，但对变形速度敏感，有所谓“应变速率硬化效应”，即变形速度增加时，材料的变形抗力增大(强化)。
液压成型机原理、结构与应用
机械具有独立的动力机构和电气系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种工作方式：机械的工作压力、
1、用途
四柱液压机属于锻压机械中的一种，要紧作用确实是金属加工行业。产品普遍合用于：轻工、航空、船舶、冶金、仪表、电器、不锈钢制品、钢结构建造及装璜行业，也合用于可塑性材料的压制工艺，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷(热)挤压金属成型、薄板拉伸和横压、弯压、翻透、校正等工艺。四柱液压机具有独立的动力机构和电器系统，采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种操作方式。
图1液压成型机结构
四柱油压机是一种通过专用液压油做为工作介质，液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。通过液压泵作为动力源，靠泵的作使劲使液压油通过液压管路进入油缸/活
塞，然后油缸/活塞里有几组相互配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液压油不能泄露。将油压能转化为机械能油压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。油压装置是由油压泵，油压缸，油压控制阀和油压辅助元件机。液压机的规格一样用公称工作力(千牛)或者公称吨位(吨)表示。锻造用液压机多是水压机，吨位较高。为减小设备尺寸，大型锻造水压机时常使用较高压强(35兆帕摆布)，有时也采用100兆帕以上的超高压。其他用途的液压机一样采用6~25兆帕的工作压强。油压机的吨位比水压机低。
实验二液压成型机原理、造及操作方式；
2、了解并把握液压成型的大体工艺及要紧工艺参数；
二、实验概述：
本实验中为Y32型三梁四柱液压机，电器采用可编程控制器，液压系统采用先进的插装阀或者滑阀系统控制，实行按钮集中控制的液压机。其压力、速度和行程可依照工艺需要进行调剂，并能完成压制成型和定程成型两种工艺方式。一样四柱液压机可分为:上缸式四柱油压机，下缸式四柱油压。
钣金成形技术在航空航天中的应用
钣金成形技术在航空航天中的应用摘要：随着我国航天科技的飞速发展，我国航天工业对金属板材的需求越来越高，迫切需要开展新型金属板材冲压工艺的研究。
文章对钣金成型工艺进行了简要的概括，对先进钣金成型技术及应用进行了分析，希望以此为实现先进钣金成型技术在航空制造领域中的科学应用给予便利条件。
关键词：钣金成形技术；航空制造领域；超塑成形技术引言：钣金成形工艺是我国航空航天和武器装备等生产中的核心技术，是推动我国国防装备升级和提高其综合综合实力的核心技术。
板材冲压加工是航天工业中的一项关键技术，随着航天工业的发展，其对板材的性能、强度和重量都有了较高的要求。
1.钣金成形工艺概述在航空制造中，板金零件是一种非常关键的零件，在飞机机身组成中占有大约70%比例，在飞机整体制作的劳动量中，零件的制作大约占15%，并且还具有零件种类多、刚性小及结构复杂等特性，这些特性会对飞机的生产周期和飞机整体质量造成直接的影响。
钣金件的种类主要有两种，一种是直线型弯曲件，另一种是复杂廓形的零件。
在制造的时候，一般都会使用多处理机CNC的压弯机，这样就可以不停地、自动地对滑块位置、后挡架等位置进行测量，并与所给的位置进行比较，可以方便地进行自动修正。
采用CNC控制，可以预先选择液压缸的压力，并可以调整后挡车的转速，从而达到程序的自动化。
对于具有复杂轮廓的构件，其成型过程也比较复杂，因此，以蒙皮拉形器和喷射抛射器为主。
蒙皮拉形机的操作要点，就是要保证适当的张力，张力必须控制在材料的极限强度和屈服强度之间，否则就会提前出现金属的疲劳。
在这当中，喷丸成型技术就是利用高速弹丸对金属钢板的表面进行冲击，使金属钢板的表面和下层的金属在高速弹丸的冲击下发生塑性变形，对其进行拉伸，推动钢板进行弯曲成型，从而形成所需要的轮廓的一种成型方式。
2.先进钣金成形技术分析及应用2.1超塑成形技术/扩散连接技术基于超塑性成形所需的应力状态、温度状态和微观结构等因素，可将超塑性成形划分为三大类：相变型、细晶型和其他型式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第５２卷第３期 锻压装备与制造技术
Ｖｏ１．５２ Ｎｏ．３ ＣＨＩＮＡ ＭＥＴＡＬＦＯＲＭＩＮＧ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲｌＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１７年６月
Ｊｕｎ．２０１７
一
种超塑成形设备的控制与应用
潘信强，刘红梅，顾玉宏
（合肥海德数控液压设备有限公司，安徽合肥２３０６０１）
摘要：超塑成形是制造难变形材料复杂零部件的一种精密成形技术，超塑成形设备通过温度加热和测控系统以及成形速度和压
力控制系统，使特殊材料在温度和气压作用下发生超塑变形。
关键词：超塑成形；应变速率；精密气体；温度控制
中图分类号： 文献标识码：Ａ
ＤＯＩ：１０．１６３１６６．ｉｓｓｎ．１６７２—０１２１．２０１７．０３．０１９ 文章编号：１６７２—０１２１（２０１７）０３—００６８－０２
１ 采用数值模型研究超塑成形工艺
超塑成形工艺可大幅减轻构件质量，降低制造
成本。在凹模胀形中，压边圈下的材料不能向模腔补
料，模腔内材料的变形依赖于板厚变薄。对复杂深腔
类零件，成形过程中板料各点的应力状态均不相同
且随时间变化，导致成形件壁厚均匀性差，改善壁厚
均匀性是超塑成形研究的重要内容之一。目前，改善
壁厚均匀性实用的超塑成形技术主要有正反胀形
法、动模成形法等。成形压力是影响超塑胀形过程的
主要工艺参数之一。以Ｂａｅｋｏｆｅｎ方程的Ｍｉｓｅｓ条件
为前提导出的铝合金材料本构关系为
＝
２ｔ＿ｔｅ
式中： ——应变速率敏感性指数，也是衡量材料超
塑性能的重要指标之一。超塑性材料具有对应变速
率的高度敏感性，应变速率敏感性指数１１，值与应变
速率密切相关，对应于 值最大时的应变速率即为
材料的最佳应变速率 。超塑成形过程中必须控制
材料应变速率在超塑性范围内，同时尽量使材料应
变速率在 附近，此时材料超塑性能最佳。
实践中发现，采用最大应变速率恒定法进行压力
优化控制，亦即以材料的最佳变速率 作为实际变 形过程中工件最大应变速率的目标值，控制成形过 程工件最大应变速率恒定，并以此进行压力迭代，计 算Ｐ－Ｔ曲线。在工艺控制软件研制过程中，还针对有 模具约束的复杂边界条件约束下工艺设计困难问 收稿日期：２０１７一Ｏ１—０５；修订日期：２０１７—０２—２７ 作者简介：潘信强（１９８２一），男，助工，从事电气机械设备设计研发。 Ｅ—ｍａｉｌ：１６７３８８９５＠ｑｑ．ｔｏｍ 题，考虑到实际零件的需要，设计了专用的压力控制 及厚度预测模块，可自动计算并输出Ｐ＿ 曲线和厚 度分布曲线，并最终形成下面气压和时间最优控制 曲线，如图１所示。 山 宝 （Ｘ１０２ｓ） 图１气压和时间工艺曲线 ２超塑成形设备的应用控制 ２．１基于工控机和ＰＬＣ的主从控制方法 电气控制系统采用工控机和ＰＬＣ主从控制方 法，实现超塑成形设备位移和压力闭环精密控制。从 工控机对压制力值进行设定和显示，工控机向ＰＬＣ 发出工作指令，ＰＬＣ控制整个机床协调有序动作，同 时ＰＬＣ检测各系统状况，返回到工控机，在屏幕上实 时显示机床的工作状态。工控机记录加工数据，完成
数据存储，便于工艺分析。ＰＬＣ选用西门子新型产品
和温度控制模块。ＰＬＣ对各种开关量、温度传感器、
气压闭环控制等控制量进行控制。
在液压系统中设置有压力传感器，与ＰＬＣ构成
闭环控制系统，实现主缸压力精密控制，控制精度达
到±１．６％。压力控制过程如下：首先从显示器对压力
值进行数字设定，传人ＰＬＣ进行数据转换和计算，直
接控制数据，经数模（Ｄ／Ａ）转换，由模拟量输出通道
６８—
潘信强，等：一种超塑成形设备的控制与应用
输 一个电 值，到信Ｉ 放大 ，经过１）Ｉ１）计算，输
一
个电乐值给比例电磁铁，电压值 川 磁铁ｌ『及力
成正比，比例阀的压力随电磁铁吸力改变爪力实际
值经力传感器采样后，进入模拟量输入通道，十Ｉｌ数转
换后与没定值进行比较，并输ｌ叫Ｊ信号，小断采样、比
较、控制、输ｆｌＩ控制，为一带负反馈闭环控删系统
反馈系统如罔２所示 、
２ ＪＪ Ｊ 馈糸境
机位移控制采爿ｊ化 传感器和ＰＩ 【：卡勾成闭环
控制系统，位移传感器选川巴鲁犬产品， 定』 发装
在主机 动尺滑块安装存动梁ｆ ，将Ｊｔ（Ｏｔ 实ｌＪｌ『
传递到Ｉ １ Ｃ模拟量模块，｝）ｌＪＣ经ＰＩＤ控川 ．输¨｛给
比例伺服 ，实现动梁ｆ 移的精密控制，币复定化精
度０．０２ｒａｍ，保证了每次超 成形合模位 的准确一
２，２精密模具温度在线控制系统设计
热ＪＩ 机采用电加热管』ＪＪｌＩ热模具，逦过阳加热板
内插入电力［１热管，使加热板ＪＪＩＩ热，住加热板１人Ｊ没 多
点热电阻元件来测控加热板温度。加热板采『ｌ Ｊ＼从
控制技术，电加热管的 局运用１广计算机热场效啦
分析，采用４６路温度控制 ，调节确 Ｊ 人 干Ｊ｛＿ＪＪｌ１
热板的热均匀性。加热控制系统具有自删ｉ．ｆ，－ｆ…Ｌ…，Ｌ￣ｎ丁
自动优选ＰＩＤ参数，保 ｒ大台＿＿面加热板的控 ＾精
度．．电』Ｊｎ热仔在温度容易耗散，耗电功率火，温度不
容易恒定 经过 ｊ用，’１探讨，往丰饥设汁 ｝ｌ＿采取ｊ
以下力‘窠：先在＝｝三机滑块卡ｕ＿Ｊ一作台ｍ 放一
１８００ｒａｍ×２５００ｒａｎ１、厚度１ＯＯｍｍ的隔热板，保证ｌ』ＪｆＩ热
过程中热量不传递到主机 避免主机产 卜热 形、
该隔热板采用进Ｉ Ｉ隔热材＊：Ｖｄｌ０成。
第３期
３加热炉的 汁
隔热饭Ｉ 奠装而寸火砖，耐火砖Ｆ是加热板，
３所爪加热板 饭 结构， 有７ＪＩＩ热速度怏、７Ｊｆｌ
热均 好等优 ，ＪＪｌ Ｊ热饭内＿Ｊ 下各 置４６组 度
ｆ 感 ，测 ｌＪＪｌＩ热扳的温度，保证 度均匀 ．将传感
数｛１ ÷输入温 制 １１ １１中，进行综合判断，刈 电阻丝
进ｆ 制．实 ＪＪＩ１热板的恒温，ｒ｝１『Ｊｆ１热饭濉度传递纠
Ｊ Ｌ｝ ，最终实脱 和被加１ 什的温度精密控制
动梁 １范… ． 机四周安装保湍层．ｆ“ｔ
、
耐火砖 、发装扳等构成，防止炉１人Ｊ温度敞火．．
汁Ｉｌ 考虑 线路的发热问题，所有线路
川热防护僻 ，提高ｊ 设备的 Ｉｆ靠性
３ 结论
小殳所述趟 成肜波备的研制足综合机械、电
捌、汁算机、梢惭愉测、液压伺服等多学科知识
的 …）Ｌ…－．Ｉ ｆ系统此 胬的研制Ｉ Ｊ‘解决大 铝合金
薄＾ 构件超 Ｊ Ｉｃ肜的多项关键技术问题，并ｆＩ『捉
ｒ
趟 成形ｌ ｒｔ勒化水半，捉岛广：品质量，具仃很
的ｆ，；Ｌｆｔ］ ｔ
参考文献：
ＩＩ ｌ・眦 ｌ ，ＩｉＩ 蹄Ｉ ｆ；｝（‰ｃ ｋ一＃ｅｎ）超 Ｐ｝ 小构力稚』℃【ＭＩ湖ｆ钉：
ＩＩ Ｉ妇人 』｝｛Ｊ扳｝ ２０（１１
２ｌ』Ｋ 缸、 液 述Ｊ业控制技术ＩＭｌ—Ｅ京：机械Ｉ 、ｌ Ｉ ，２０Ｉ４
Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
ＰＡＮ ＸＩ『１（１ｉａｎｇ．１ ｆ【．ｔｌｏｎｇｍｅｉ，（：Ｌ＿、 ｕｈｏｌ
（Ｈｅｆｅｉ Ｈａｌ ｅｌｅ Ｈｙｄｒａｕ１ｉ￣‘Ｉ）ｒ （）．．Ｉ ｉｄ．．｝ｈ ｉ ２３（】６（）Ｉ．、ｎｈｕｉ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｉｔｔｅｒｐｌａｓｔｉｃ ｉｌｌｉ，ｌｇ（ＳＰＦ）ｉｓ ａ ｌｌｒｔ－ｒｉｓｉｏｎ ｍｉｎｇ… ｈｎｏｌｏｇ）“＇ｒ，ｎａｋｉｎｇ（＇ＯｌｌｌＩ１ Ｊｃｘ ｐａｌｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｉ—
ｃｕｈ—ｔｏ－＆ Ｉ－【）ｒｉｌｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＳＩ Ｆ ｒ（１ｕｉｐｍｅｎｔ ｌｌｉｌ’ｏｕｇｈ ｌｅｌｌｌｐｔ Ｉ‘ＩｌＩｔＩＩ’ｔ ｈｅａｌｉｎｇ ＬＩＩ１‘Ｉ Ｉｌｌ（ＨＩ “Ｊ１‘ｉｉｉｇ ａｌ１￣ｔ‘’ｏｉｌｈ‘ｏｌ ｓ） ｓｔｅｎ１． Ｏ－ ＊ｌｓ
ｆｉ）ｒｍｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｔｎ’ （‘Ｏｌｌｌｒｏｌ ｓｙｓｔ＋ ｌＩＩ （１…ａｆ ｐ ｌ …￡ｉＮ ｌ’ｉａｌｓ ｉｔｌ Ｐ Ｉｌｌ［）ｅｉ’ａｔｕ１ 川１（Ｊ ＩＩＦｅＳＳＨｌ’ｅ ｔｌｌｌ（ｔｅｒ
ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ（）ｆ ｓｕｔｌｅｒｐｌａｓｔｉ｛‘１）ｅｌｏｌ’ｎｌａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｌｉ’ａｌｌ１ ｒａｔｅ： Ｐ【。ｉｓｉｏｎ ｇａｓ；Ｔｅｌｌｌｐｅｒａｈｌｌ （ ＩＩＩＩｌｌ‘ｏｌ