鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)大型超塑成形擴(kuò)散連接裝備研制課件

1、鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)大型超塑成型擴(kuò)散連接裝備研制 方案匯報(bào) 匯報(bào)人：2014年11月天津市天鍛壓力機(jī)有限公司天津市天鍛壓力機(jī)有限公司TIANJIN TIANDUAN PRESS CO.,LTD.1一、整體技術(shù)方案概述二、壓機(jī)系統(tǒng)三、加熱系統(tǒng)四、隔熱系統(tǒng)五、水冷系統(tǒng)六、氬氣、真空系統(tǒng)七、電控系統(tǒng)目錄2整體技術(shù)方案概述第一部分整體布局1功能與組成2主要參數(shù)33設(shè)備整體布局俯視圖41.1設(shè)備的整體布局設(shè)備整體布局三維示意圖1.2設(shè)備的功能與組成 設(shè)備的主要功能是利用自帶的加熱系統(tǒng)將常溫下工藝塑性低的鈦合金進(jìn)行加熱，加熱到950時(shí)鈦合金軟化，四周的爐門關(guān)閉進(jìn)行保溫，在保溫的狀態(tài)下滑塊下行完成上、下模具的閉合

2、，進(jìn)而成形高精度鈦合金構(gòu)件的成形設(shè)備。1.2.1設(shè)備的功能鈦合金超塑成形設(shè)備51.2設(shè)備的功能與組成1.2.2設(shè)備的組成保溫系統(tǒng)液壓站水冷系統(tǒng)加熱系統(tǒng)主機(jī)電控系統(tǒng)該設(shè)備由以下幾個(gè)自系統(tǒng)組成液壓機(jī)系統(tǒng)：主機(jī)、液壓站加熱平臺:金屬加熱平臺、隔熱陶瓷平臺 加熱管、熱電偶等保溫系統(tǒng)：前門、后門、側(cè)門、輔助裝置 水冷系統(tǒng)：水冷平臺、冷卻水監(jiān)測裝置氬氣、真空系統(tǒng)：真空控制氣路、 氬氣控制氣路電控系統(tǒng)：上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)、 溫度控制系統(tǒng)等 61.3設(shè)備的主要參數(shù) 序號 項(xiàng)目 單位 參數(shù) 1. 公稱力 KN 5000 2. 回程力 KN 500 3. 滑塊行程 mm 900 4. 壓機(jī)開口 mm 1000

3、 5. 滑塊快下速度 mm/min 1000 6. 滑塊工作速度 mm/s 0.5-2 7. 滑塊回程速度 mm/min 1000 8. 有效工作臺面 mm 18001350 9. 移動(dòng)工作臺承載 KN 100 10. 移動(dòng)工作臺速度 mm/s 100 11. 移動(dòng)工作臺行程 mm 2300 12. 移動(dòng)工作臺重復(fù)定位精度 mm 0.1 13. 壓機(jī)壓力控制精度 1 14. 氬氣工作壓力 MPa 4 15. 真空壓力 Pa 600 16. 氬氣壓力控制精度 MPa 2 7壓機(jī)系統(tǒng)第二部分第二部分主機(jī)系統(tǒng)1液壓系統(tǒng)282.1主機(jī)系統(tǒng)2.1.1機(jī)身結(jié)構(gòu) 設(shè)備主機(jī)結(jié)構(gòu)采用組合框架式結(jié)構(gòu)，通過超壓預(yù)緊

4、的方法，利用四條拉桿及上下鎖母將上、下橫梁以及左右支柱鎖緊形成封閉框架，減小設(shè)備加壓時(shí)機(jī)身的變形量。拉桿與鎖母上橫梁立柱下橫梁機(jī)身機(jī)身結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)92.1主機(jī)系統(tǒng)2.1.2導(dǎo)向裝置導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖 設(shè)備采用上置式導(dǎo)柱導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)套與導(dǎo)柱間為楔鐵式調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)楔鐵墊片的高度達(dá)到導(dǎo)柱橫向移動(dòng)目的，這樣在保證滑塊導(dǎo)向的同時(shí)，有效的避開滑塊工作的高溫區(qū)域。方形導(dǎo)柱每面都有楔鐵式調(diào)整機(jī)構(gòu)，上下共16個(gè)，從而保證了導(dǎo)柱與導(dǎo)套間隙的調(diào)整。102.1主機(jī)系統(tǒng)2.1.2移動(dòng)工作臺 鈦合金等溫?zé)岢尚喂に囈笤诟邷貭顟B(tài)下工作，移動(dòng)工作臺移入主機(jī)后，通過定位錐銷對移動(dòng)工作臺進(jìn)行定位保證其重復(fù)定位精度，滿足設(shè)備成形

5、工藝的要求。工作臺采用下置式頂起鎖緊油缸結(jié)構(gòu)，有效的避開了高溫工作區(qū)域，延長了油缸密封的使用壽命。11定位裝置示意圖2.2液壓系統(tǒng)液壓原理圖 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是由能量轉(zhuǎn)換裝置、能量調(diào)節(jié)控制裝置、輔助裝置及液壓附件，借助電氣系統(tǒng)的控制完成各種動(dòng)作的循環(huán)。液壓系統(tǒng)控制的主要?jiǎng)幼鳎夯瑝K的下行與回程移動(dòng)工作臺的移入與移出工作臺的起落與加緊前后保溫爐門的升降122.2液壓系統(tǒng)2.2.1壓力控制 本套系統(tǒng)采用壓力補(bǔ)償伺服控制單元結(jié)合兩組不同量程的高精度壓力傳感器用于實(shí)現(xiàn)對壓機(jī)的壓力控制以及檢測。同時(shí)通過電控系統(tǒng)的閉環(huán)控制，建立與模具內(nèi)氣體壓力相對應(yīng)的耦合關(guān)系實(shí)現(xiàn)對壓力的穩(wěn)定控制。13壓力控制單位原理圖壓力控制

6、單位2.2液壓系統(tǒng)2.2.2速度控制 本套系統(tǒng)通過采用大排量低壓泵與小排量高壓泵串聯(lián)的形式，當(dāng)滑塊快下時(shí)通過低壓泵給滑塊上腔供油，從而實(shí)現(xiàn)滑塊的快速下行。通過采用小排量泵和小通徑、小流量比例流量控制閥的控制方式，從而實(shí)現(xiàn)壓機(jī)的微速控制。14高壓泵低壓泵加熱系統(tǒng)第三部分加熱系統(tǒng)組成1加熱系統(tǒng)工作原理2加熱平臺3加熱管與熱電偶4153.1加熱系統(tǒng)組成16設(shè)備上、下加熱平臺加熱系統(tǒng)軸測圖加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3.2加熱系統(tǒng)工作原理 金屬加熱平臺沿機(jī)床前后方向，貼近平臺上表面均布多條貫穿孔，以安置電加熱管及熱電偶，每個(gè)平臺上布置18個(gè)加熱區(qū)域和18個(gè)測溫點(diǎn)及18個(gè)控溫保護(hù)熱電偶，以確保爐膛溫度均勻。在加熱

7、管與平臺中間放置了壓縮性能較好的隔熱棉，有效的補(bǔ)償了加熱管之間的間隙。加熱平臺三維示意圖17加熱平臺分區(qū)示意圖加熱平臺溫度控制3.3加熱平臺金屬加熱平臺三維示意圖金屬加熱平臺圖紙 金屬加熱平臺由四塊加熱板構(gòu)成。在加熱板上布置有兩種直徑規(guī)格的貫穿深孔，用于安裝加熱管與熱電偶。 “T”型槽布置在每兩塊加熱平臺之間，用于安裝模具。18“T”型槽結(jié)構(gòu)示意圖3.4加熱管與熱電偶 加熱管采用“L”形的三段式加熱管，所謂三段式電加熱棒就是通過在單支電加熱管上實(shí)現(xiàn)三個(gè)區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立升溫、獨(dú)立控溫。 熱電偶主要用于各溫區(qū)的溫度控制和溫度保護(hù)，熱電偶結(jié)構(gòu)采用“L”形的雙K偶封裝，均勻的分布在上、下平臺上。加熱管結(jié)構(gòu)

8、示意圖熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖19隔熱系統(tǒng)第四部分隔熱系統(tǒng)組成1承壓隔熱陶瓷平臺2隔熱陶瓷3保溫爐門4204.1隔熱系統(tǒng)組成 隔熱系統(tǒng)由承壓陶瓷、隔熱陶瓷、保溫門、支架及隔熱附件等組成，其作用是為加熱工作室保溫及加熱工作室與外部環(huán)境的隔離。支架保溫爐門承壓陶瓷隔熱陶瓷214.2承壓陶瓷平臺承壓陶瓷結(jié)構(gòu)示意圖 承壓隔熱陶瓷平臺起著保溫隔熱的作用，可以有效的提高設(shè)備的保溫性，降低能耗。隔熱平臺也是設(shè)備的主要承力部件。為了防止在使用過程中整體陶瓷平臺的破裂，超塑設(shè)備的陶瓷平臺進(jìn)行了分塊設(shè)計(jì)，上、下平臺各分為8塊。224.3保溫爐門 保溫門由框架及隔熱耐火材料組成?？蚣芘c隔熱耐火材料使用高溫螺栓連接在一起，形

9、成保溫門。保溫門安裝在支架上，前后左右各一個(gè)，這樣與上下平臺一起形成了一個(gè)密閉工作室。23保溫爐門結(jié)構(gòu)示意圖水冷系統(tǒng)第五部分水冷系統(tǒng)組成1冷卻水柜2水冷板3245.1水冷系統(tǒng)組成 水冷系統(tǒng)由冷卻水源、過濾器、流量傳感器、溫度傳感器、管道等組成。同時(shí)在液壓站冷卻水出口處設(shè)有溫度傳感器，用于檢測液壓站液壓油的溫度。設(shè)備冷卻水路原理圖25水冷板水冷柜5.2冷卻水柜 本設(shè)備水冷系統(tǒng)采用的是集中控制的方式，即流量檢測、溫度檢測、流量調(diào)節(jié)等都集中在冷卻水控制柜中進(jìn)行控制及檢測。冷卻水柜結(jié)構(gòu)示意圖265.3水冷板 水冷板共兩塊分別設(shè)置于壓機(jī)的滑塊和工作平臺上。冷卻水流過上下水冷板的內(nèi)部通道，將高溫區(qū)域傳導(dǎo)散

10、發(fā)的熱量帶走，起到保護(hù)壓機(jī)整體機(jī)身框架的作用。27水冷板結(jié)構(gòu)示意圖氬氣、真空系統(tǒng)第六部分28296、氬氣、真空系統(tǒng) 氬氣系統(tǒng)是復(fù)雜零部件超塑成形和超塑成形/擴(kuò)散連接的重要硬件設(shè)施。由減壓閥、過濾器、比例閥、蓄能器、壓力傳感器、氣路換向閥等組成。 控制氣路上的小流量比例閥和壓力變送器用于實(shí)現(xiàn)壓力閉環(huán)控制，使模腔內(nèi)成形氣壓可以按預(yù)定的pt（壓力時(shí)間）曲線連續(xù)調(diào)節(jié)，壓力控制精度2%。氬氣、真空系統(tǒng)原理圖電控系統(tǒng)第七部分電控系統(tǒng)組成1上位機(jī)2溫度控制3下位機(jī)4307.1電控系統(tǒng)組成電氣原理圖電氣系統(tǒng)分為上位機(jī)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)三部分電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能：壓機(jī)的手動(dòng)或半自動(dòng)溫度控制壓力控制31

11、7.2上位機(jī) 上位機(jī)：采用研華工控機(jī)，配以研華的通訊卡以及數(shù)據(jù)采集卡。 通訊卡：用來與PLC、溫度控制儀表、電流檢測儀表通訊。 數(shù)據(jù)采集卡：采集傳感器數(shù)據(jù)。327.2上位機(jī) 軟件開發(fā)：以VB為基礎(chǔ)自主開發(fā)多種軟件模塊：人機(jī)交互界面模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊、控制算法模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊，故障診斷模塊。337.2溫度控制溫控表為溫控系統(tǒng)的核心部件，采用PID控制對溫度信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制。三相電流檢測儀表通過電流檢測有效保護(hù)加熱系統(tǒng)中的加熱管及固態(tài)繼電器等核心元件，與上位機(jī)RS485通訊。固態(tài)繼電器進(jìn)行加熱管的通斷控制，并設(shè)計(jì)了快速熔斷器保護(hù)電路。347.3溫度控制 用于加熱系統(tǒng)溫度控制的智能儀表選用島電1系列，一共套，每套控制三組溫控區(qū)域。與上位機(jī)同時(shí)采用RS485通訊。上位機(jī)除了管理、分析、保存參數(shù)外，可根據(jù)設(shè)