对超高压管材液压成形控制系统的研制

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3期(总第166期)机械工程与自动化NO．32011年6月MECHANICALENGINEERING＆AUTOMAT10NJun．文章编号：1672—6413(2011)03—0090．03超高压管材液压成形控制系统的研制孟艳敏，林小波(1．佛山广播电视大学，广东佛山528000；2．东北大学机械工程学院，辽-7沈阳1looo4)摘要：介绍了管材液压成形工艺，根据液压成形原理，自主研制出具备高压发生器、阀门管路等配件的超高压液压系统，同时通过可编程控制器实现对电磁元件的控制，有效地解决了管材在液压成形过程中的端口密封、进给补料等关键问题

2、，为管材液压成形的实验研究奠定了基础。关键词：管材；液压成形；超高压；液压控制系统中图分类号：TP273文献标识码：A0引言如图1所示，管材液压成形的工艺过程可分为3管材液压成形是一种以液体介质代替模具传递力个阶段：①填充阶段，将管材放入下模内，然后以实现金属塑性加工成形的方法，是利用管内液体产闭合上模，锁模后向管材内充入液体直至填充满，并生的高压(工作压力通常为100MPa～400MPa，最排除管内气体，同时将管的两端用水平冲头密封；②高达1000MPa)使金属管坯变形成为具有三维形状成形阶段，管材内充满液体并密封好后，通过增压缸零件的现代塑性加工技术，属于液力成形的范畴

3、。的作用对管内液体加压，使管材逐渐胀形，同时两端国际上能够提供管材液压成形成套技术与设备的冲头按照设定曲线向内推进补料，在内压和轴向补料制造商多数集中在欧洲，其中，以德国舒勒公司、的联合作用下使管材基本贴靠模具内壁，此时除过渡SPS公司和瑞典AP&T公司为主要代表⋯。这些公司区圆角外的大部分区域已经成形；③整形阶段，继续的成套液压成形设备价格昂贵，对于一般的实验研究提高成形压力使过渡区圆角完全贴模成形为所需的工而言，大大超出了实验经费的要求。哈尔滨工业大学件。是国内最早开展内高压成形技术研究和设备研制的单位，但是国内其他研究机构或高校在此方面的研究投入相对过少，主要是高压发

4、生器、阀门管路配件等的自动化水平还较低。本文针对国内相关制造技术不足头的现状，自行研制了成形超高压液压系统，开发数据测试采集及闭环控制系统。1管材液压成形工艺特点管材液压成形又称内高压成形，是在传统液压胀形工艺的基础上发展起来的一种先进的现代塑性加工技术，是以无缝管件、焊接管件、异形截面的挤压型(b)成形阶段管为原料，通过专门的液压设备向管材内注入液体并逐渐增加管内液体的压力，同时在管材的两端施加轴向的载荷进行补料。在两种外力的共同作用下使管材在给定的型腔内发生塑性变形，最终管壁与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零(c)整形阶段件。图l液压成形原理图收稿

5、日期：2011．03．30作者简介：孟艳敏(1967-)，女，辽宁鞍山人，工程师，硕士，主要研究方向：计算机控制与自动化。学兔兔www.xuetutu.com2011年第3期盂艳敏，等：超高压管材液压成形控制系统的研制·9l·2管材液压成形系统的设计乳化液压力的逐渐增大，管材开始胀形，管材的轴向2．1双介质供油回路的设计收缩打破了管材端口处原有的受力平衡。本设计在超超高压液压系统是液压成形设备必不可少的重要高压工作回路上设置了一条支路，通过溢流阀14、组成部分，管材液压成形过程能否顺利进行并最终生电磁换向阀l3与分配液压缸15的A腔接通。当受力产出合格的工件在很大程度上取决

6、于液压系统的设平衡被打破时，液压油通过支路进入A腔，此时两计。本文设计的超高压液压系统主要用于管材液压成水平缸的活塞杆在液压油的推动下及时进给，直至在形的实验研究。系统采用了液压油和乳化液的双介质端口处建立新的受力平衡。两端冲头的及时进给既保供油系统，其主要原因是：①在系统的高压端，成形证了对管材端口的密封，也及时地完成了补料，防止过程中管材内的油液在密封不佳的情况下会有少许的了管壁的过分减薄，保证了管材的成形质量。泄漏，这样会对试验台造成污染；②用于实验的管材体积较小，所以填充到管材内的液体比较少，在实验结束后如果回收，净化过滤会比较繁琐；③超高压部分如果采用液压油，从长

7、远的角度看，会大大提高实验成本，而乳化液作为水基溶液同样可以实现管材的胀形，并且其价格要比液压油低廉，所以在管材液压成形过程中采用了乳化液作为液体介质；④在系统的低压端，各种液压电磁阀需要黏度和纯度较高的液压油作为液体介质，这样既能使控制精度提高，又可以增加电磁阀的使用寿命。双介质供油回路如图2所示，液压系统工作时的动作次序为：在两端冲头进给到接触管端口时，电磁换向阀2的左侧电磁铁3DT以及换向阀3左侧的电磁铁1DT通电，液压油进入充液缸5的低压端推动活塞进给。此时充液缸5的高压腔的乳化液在活塞杆l，4一溢流阀；2