CN102357630A - 热模模锻的数控成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热模模锻的数控成形方法，其特征在于采用如下步骤：首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，步骤为：①将吨位仪安装在螺旋压力机的机身上，模具安装到螺旋压力机上；②输入电机角速度ωc；③控制电机动作，检测到电机角速度值等于输入的电机角速度ωc时，控制电机匀速，实施打击；④根据吨位仪显示的压力值F，按公式
Figure DDA0000085545980000011
计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C；其次把模具闭合，用加热器加热模具后，电机驱动滑块带动上模上行，将加热的坯料放于螺旋压力机模具之间，实施数控成形，步骤为：①输入运行数据Ed、Fd，②、由
Figure DDA0000085545980000012
计算所需的电机的角速度ω的值，③进行锻压件的数控成形，用这种方法加工工件，工件精度高、加工余量小，节能高效。

Description

热模模锻的数控成形方法
技术领域
本发明提供一种热模模锻的数控成形方法，属于机械工业技术领域。
背景技术
目前的模锻有锤上模锻、曲柄压力机模锻、平锻机模锻、摩擦压力机模锻等，由于模具处于冷态，变形金属激冷造成流动阻力和变形抗力的增加、变形内部不均匀、组织性能有差异。等温锻造需要把模具加热。但变形速度慢，生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种变形速度快，生产效率高的采用螺旋压力机的力能精确控制的热模模锻的数控成形方法。其技术方案为：
一种热模模锻的数控成形方法，其特征在于采用如下步骤：
首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，模具包括上模和下模，具体步骤为：①将吨位仪安装在螺旋压力机的机身上，把上模和下模安装到螺旋压力机上；②输入电机角速度ωc和螺旋压力机转动惯量J；③把模具闭合、加热到300℃，滑块上行到起始点，控制电机动作，待检测到电机角速度值等于输入的电机角速度ωc时，控制部件控制电机匀速，随后实施打击；④根据吨位仪显示的压力值F，按公式
Figure BDA0000085545960000011
计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C；
其次，将加热到1000℃的坯料放置于螺旋压力机上模、下模之间，实施热模模锻的数控成形，具体步骤为：①输入运行数据Ed、Fd，②、控制部件根据公式
Figure BDA0000085545960000012
计算所需的电机转速ω的值，③进而控制电机动作，当检测到电机转速值等于所需的电机转速ω时，控制电机以ω转速匀速，滑块下行，实施打击，使坯料按工件的变形功Ed、工件的变形抗力Fd成形后，得到工件，④打击结束后，电机反转，滑块回程，达到上止点时，控制部件控制电机减速、制动器制动，完成一个工作循环；
上述公式中：ωc为电机角速度，推荐取值3π；上述公式中Fd为工件的变形抗力，Ed为工件的变形功。
所述的热模模锻的数控成形方法，螺旋压力机包括电机、控制部件、传动机构和安装在机身上的工作机构，其中控制部件与电机连接，电机输出轴通过传动机构连接工作机构，增设了加热机构，包括加热器和温度传感器，其中加热器安装在模具的外围，温度传感器安装在模具和加热器之间，温度传感器的输出端和加热器的控制端接控制部件。
所述的热模模锻的数控成形方法，控制部件包括电机控制器、制动器、角位移传感器、可编程控制器和触摸屏，其中制动器和角位移传感器均安装在电机的输出轴上，电机控制器的输出端接电机的输入端，电机控制器的输入端分别接角位移传感器、可编程控制器和触摸屏的输出端，可编程控制器的输出端接制动器和加热器的控制端，可编程控制器的输入端接温度传感器和触摸屏。
所述的热模模锻的数控成形方法，传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传动包括主动带轮、传动带和从动带轮，齿轮传动包括齿轮轴和从动齿轮，主动带轮固定安装在电机的输出轴上，从动带轮固定安装在齿轮轴上，从动齿轮固定安装在工作机构上。
所述的热模模锻的数控成形方法，工作机构包括螺杆、上螺母、下螺母和滑块，其中螺杆的上端连接传动机构，螺杆中部通过上螺母连接机身，螺杆下部通过下螺母连接滑块。
所述的热模模锻的数控成形方法，电机采用开关磁阻电机或可逆电机。
所述的热模模锻的数控成形方法，角位移传感器采用旋转变压器或霍尔传感器，制动器采用盘式制动器。
所述的坯料、工件、锻压件分别为同一物件在变形前、变形中、变形后的不同名称。
本发明与现有技术相比，其优点为：
1、本发明采用螺旋压力机数控速度成形，锻压件的成形参数通过输入数据精确控制，用这种方法加工锻压件，锻压件精度高、加工余量小，节能高效。属于优质、高效、节能、省力的塑性成形新技术，适应可持续发展的方向，能满足对精密成形技术提出的更高要求，实现工业界的“净成形”的奋斗目标。
2、本发明可用于各种金属工件的成形。
附图说明
图1是本发明涉及的螺旋压力机实施例的结构示意图。
图中：1、电机控制器  2、制动器  3、角位移传感器  4、电机  5、主动带轮  6、传动带  7、从动带轮  8、齿轮轴  9、从动齿轮  10、上螺母  11、螺杆  12、下螺母  13、滑块  14、上模  15、吨位仪  16、下模  17、垫板  18、机身  19、可编程控制器  20、触摸屏  21、加热器  22、温度传感器  23、工件
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
电机4采用开关磁阻电机，角位移传感器3采用旋转变压器，制动器2采用盘式制动器，控制部件包括电机控制器1、制动器2、角位移传感器3、可编程控制器19和触摸屏20，其中制动器2和角位移传感器3均安装在电机4的输出轴上，电机控制器1的输出端接电机4的输入端，电机控制器1的输入端分别接角位移传感器3、可编程控制器19和触摸屏20的输出端，可编程控制器19的输出端接制动器2的控制端，可编程控制器19的输入端接触摸屏20。
传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传动包括主动带轮5、传动带6和从动带轮7，齿轮传动包括齿轮轴8和从动齿轮9，主动带轮5固定安装在电机4的输出轴上，从动带轮7固定安装在齿轮轴8上，从动齿轮9固定安装在工作机构上。
工作机构包括螺杆11、上螺母10、下螺母12和滑块13，其中螺杆11的上端连接传动机构，螺杆11中部通过上螺母10连接机身18，螺杆11下部通过下螺母12连接滑块13；模具包括上模14和下模16；在模具的外围有加热机构，加热机构包括加热器21和温度传感器22，其中加热器21安装在模具的外围，温度传感器22安装在模具和加热器21之间，温度传感器22的输出端连接可编程控制器19的输入端，加热器21的控制端连接可编程控制器19的输入端。
实施例中，电机角速度ωc为10s-1、螺旋压力机转动惯量J为100kgm2、工件23的变形抗力Fd为5×106N、工件23的变形功Ed为10×103J，具体成形过程为：
首先测定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，具体步骤为：①将吨位仪15安装在螺旋压力机的机身18上，把上模14和下模16安装到螺旋压力机上；②通过触摸屏20输入电机角速度ωc和螺旋压力机转动惯量J值，分别为10s-1和100kgm2；③把模具闭合、加热到300℃，滑块上行到起始点，通过电机控制器1控制电机4动作，待角位移传感器3检测到电机角速度值等于输入的电机角速度ωc时，电机控制器1控制电机4匀速，随后实施打击，吨位仪15显示的压力值F为4×106N；④根据吨位仪15显示的压力值F，按公式
Figure BDA0000085545960000031
计算螺旋压力机和模具的综合刚度值为1.6×109Nm-1。
将加热到1000℃的坯料放置于螺旋压力机上模14、下模16之间，实施热模模锻的数控成形，具体步骤为：①输入运行数据：工件23的变形抗力Fd为5×106N，工件23的变形功Ed为10×103J，②、控制部件根据公式
Figure BDA0000085545960000041
计算该工件23成形所需的电机转速ω的值18.9s-1，③进而控制电机4动作，当检测到电机转速等于18.9s-1时，控制电机4匀速，滑块13下行，实施打击，使坯料按工件23的变形功Ed、工件23的变形抗力Fd成形后，得到锻压件；④打击结束后，电机4反转，滑块13回程，达到上止点时，控制部件控制电机4减速、制动器2制动，温度传感器22的温度值输出给可编程控制器19，可编程控制器19控制加热器21的开断，完成一个工作循环。

Claims (7)

1.一种热模模锻的数控成形方法，其特征在于采用如下步骤：
首先确定螺旋压力机和模具综合刚度的数值，模具包括上模(14)和下模(16)，具体步骤为：①将吨位仪(15)安装在螺旋压力机的机身(18)上，把上模(14)和下模(16)安装到螺旋压力机上；②输入电机角速度ωc和螺旋压力机转动惯量J；③把模具闭合、加热到300℃，滑块上行到起始点，控制电机(4)动作，滑块下行，待检测到电机角速度值等于输入的电机角速度ωc时，控制部件控制电机(4)匀速，随后实施打击；④根据吨位仪(15)显示的压力值F，按公式
Figure FDA0000085545950000011
计算螺旋压力机和模具的综合刚度值C；
其次，将加热到1000℃的坯料放置于螺旋压力机的上模(14)、下模(16)之间，实施热模模锻的数控成形，具体步骤为：①输入运行数据Ed、Fd，②、控制部件根据公式
Figure FDA0000085545950000012
计算所需的电机转速ω的值，③进而控制电机(4)动作，当控制器(2)检测到电机转速值等于所需的电机转速ω时，控制电机(4)以ω转速匀速，滑块(13)下行，实施打击，使坯料按工件(23)的变形功Ed、工件(23)的变形抗力Fd成形后，得到工件(23)，④打击结束后，电机(4)反转，滑块(13)回程，达到上止点时，控制部件控制电机(4)减速、制动器(2)制动，完成一个工作循环；
上述公式中：ωc为电机角速度，推荐取值3π；Fd为工件(23)的变形抗力，Ed为工件(23)的变形功。
2.如权利要求1所述的热模模锻的数控成形方法，其特征在于：螺旋压力机包括电机(4)、控制部件、传动机构和安装在机身(18)上的工作机构，其中控制部件与电机(4)连接，电机(4)输出轴通过传动机构连接工作机构，增设了加热机构，包括加热器(21)和温度传感器(22)，其中加热器(21)安装在模具的外围，温度传感器(22)安装在模具和加热器(21)之间，温度传感器(22)的输出端和加热器(21)的控制端接控制部件。
3.如权利要求2所述的热模模锻的数控成形方法，其特征在于：控制部件包括电机控制器(1)、制动器(2)、角位移传感器(3)、可编程控制器(19)和触摸屏(20)，其中制动器(2)和角位移传感器(3)均安装在电机(4)的输出轴上，电机控制器(1)的输出端接电机(4)的输入端，电机控制器(1)的输入端分别接角位移传感器(3)、可编程控制器(19)和触摸屏(20)的输出端，可编程控制器(19)的输出端接制动器(2)和加热器(21)的控制端，可编程控制器(19)的输入端接温度传感器(22)和触摸屏(20)。
4.如权利要求2所述的热模模锻的数控成形方法，其特征在于：传动机构是指皮带传动和齿轮传动，其中皮带传动包括主动带轮(5)、传动带(6)和从动带轮(7)，齿轮传动包括齿轮轴(8)和从动齿轮(9)，主动带轮(5)固定安装在电机(4)的输出轴上，从动带轮(7)固定安装在齿轮轴(8)上，从动齿轮(9)固定安装在工作机构上。
5.如权利要求2所述的热模模锻的数控成形方法，其特征在于：工作机构包括螺杆(11)、上螺母(10)、下螺母(12)和滑块(13)，其中螺杆(11)的上端连接传动机构，螺杆(11)中部通过上螺母(10)连接机身(18)，螺杆(11)下部通过下螺母(12)连接滑块(13)。
6.如权利要求1所述的热模模锻的数控成形方法，其特征在于：电机(4)采用开关磁阻电机或可逆电机。
7.如权利要求3所述的热模模锻的数控成形方法，其特征在于：角位移传感器(3)采用旋转变压器或霍尔传感器，制动器(2)采用盘式制动器。
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