CN103962436A - 一种超塑成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超塑成形装置，包括机架、上模具、下模具、加热装置、气压气动装置、液压装置、操作装置和加热控制装置，所述加热装置包括下滑台、上滑台和若干个保温墙，上滑台、下滑台和保温墙形成了一个用于材料成形的密合空腔，并且上滑台、下滑台和保温墙上的隔热层能阻断热传导，保温墙上的隔热反射层能反射热辐射，因此超塑成形时不仅温度稳定、易控，而且热量损失少，节约能源。液压装置可以调整上滑台高度，以满足不同大小产品的生产需求，保温墙上设置有导向滚轮，可以方便的移动保温墙。可通过在操作装置上设定不同的参数，生产出不同类型的产品，本发明的超塑成形装置操作方便，工艺适应性强，可满足不同生产需求。

Description

一种超塑成形装置

技术领域

本发明涉及板材超塑成形加工技术领域，具体涉及一种超塑成形装置。

背景技术

超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。具有大延伸率，无缩颈，小应力，易成形的特点。超塑成形（SPF）是指利用某些金属或某些非金属或某些复合材料在特定条件下所呈现的超塑性进行锻压成形的方法。目前主要的超塑成形方法包括：超塑板材冲压（气压）成形，超塑挤压成形，超塑模锻成形及超塑扩散连接（DB）等。超塑成形（SPF）技术主要应用于航空、航天、宇航、轨道交通车辆、军工产品等领域的零部件生产。

超塑成形（SPF）技术是一种新型的成形技术，国外在60～70年代已有较完善的基础理论研究，但在工业制造领域应用起步较晚。目前国内在该项技术的研究主要集中在材料和成形工艺方面，针对各种超塑性材料形成了一些较为成熟的成形工艺，制造出了合格的制件。然而，相对于超塑成形（SPF）工艺研究成果，超塑成形设备方面就很少有关注。目前，国内用于超塑生产的超塑成形设备主要为两种类型：一是从欧美国家进口，主要集中在科研院所和军工企业；另一是针对特定工艺，利用现有压力加工设备平台进行加装改造，主要集中在民用产品生产企业。

上述超塑成形设备具有以下不足：

1、进口型：价格昂贵，受制于人，使用要求高。

2、加装改造型：针对特定工艺开发，工艺适应性不够灵活；生产效率和合格率较低；能量利用率较低，能耗大；无法即时调控超塑成形的关键参数，主要原因是受限于原有设备结构。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能耗低、产品合格率高且生产过程操作简单的超塑成形装置。

一种超塑成形装置，包括机架，还包括设置在所述机架内部的加热装置，以及设置在所述机架一侧的气压气动装置、液压装置、操作装置和加热控制装置，所述加热控制装置与所述加热装置连接。所述加热装置包括上滑台、下滑台和若干个保温墙，所述上滑台与所述下滑台之间有间距，所述上滑台和所述下滑台均包括：环形的第一保持架、设置在所述第一保持架内部且与所述第一保持架内圈贴合的第一隔热层、设置在所述第一隔热层一侧的加热安装块、以及若干个设置在所述加热安装块上的加热器。

所述加热安装块与所述第一保持架之间有间距，所述上滑台上的所述加热器与所述下滑台上的所述加热器对向设置。

所述保温墙包括：靠近所述机架外部一侧的第二保持架、靠近所述机架内部一侧的隔热反射层、以及设置在所述第二保持架和所述隔热反射层之间的第二隔热层。

所述保温墙设置在所述下滑台和所述上滑台的外侧，且所述上滑台、所述下滑台和所述保温墙形成一个闭合的空腔。

进一步，所述超塑成形装置还包括上模具和下模具，所述上模具设置在所述上滑台的下侧，所述下模具设置在所述下滑台的上侧。

进一步，所述机架的上端具有上横梁，所述上横梁上设置有油缸，所述油缸具有柱塞，所述油缸与所述液压装置连接。

进一步，所述上滑台的上侧设置有滑块，所述滑块与所述柱塞的下端连接。

进一步，所述下滑台的下侧设置有承载装置，所述承载装置的下侧设置有滑轮。

进一步，所述机架的内部设置有若干个立柱，所述立柱上设置有若干条导轨。

进一步，所述第二保持架上设置有若干个导向滚轮。

进一步，所述导向滚轮与所述导轨对应连接。

进一步，所述加热装置还包括若干个第一法兰和若干个第二法兰。

进一步，所述第二法兰的两端分别与所述承载装置以及所述下滑台上的所述加热安装块连接，所述第一法兰的两端分别与所述滑块以及所述上滑台上的所述加热安装块连接。

气压气动装置，主要包括气体发生装置、气阀、气缸、管路和气压气动表，气压气动装置的作用，就是当材料在加热装置内超塑成形时，提供气体，以保证加热装置内的气流量和气压强度。

液压装置，主要由液压泵、阀门、马达、管路、油箱和指示表组成，主要是用来控制油缸的工作。

操作装置，主要包括各类传感器（温度、气压压力、变形速率等等），工控机，集控软件，触控界面和操作按钮。各类传感器用于采集炉内温度分布数据、模具内气压数据和流量数据等等即时信息；工控机和集控软件接收传感器采集的数据，进行分析处理比对，处理工艺人员设定工艺数据，对加热器、各类液压阀、气阀发出控制信号控制动作，警报信息的输出等；触控界面是人机交互的界面，用于成形工艺方案的选择和设定，各类参数的设置和调整，用于操作方式的选择切换。

加热控制装置，主要是用来控制加热装置的工作状态，使加热装置开始加热或者停止加热。

本发明具有的有益效果：

保温墙、上滑台和下滑台形成了一个封闭的空腔，可以防止热量的散失，保温墙上的第二隔热层、以及上滑台和下滑台上的第一隔热层都是用阻热耐高温材料制成的，可以阻断热传导，另外保温墙上的隔热反射层是用阻燃性耐高温材料组成，并且表面镀有热辐射反射材料，具有一定的反射热辐射能力，因此不仅使得材料成型时温度稳定、易控，也可以防止板料在成形时热量散发，节约了能源，提高了生产效率。

上滑台通过第一法兰与滑块连接，而滑块是与油缸的柱塞连接的，因此，通过控制液压装置，可以调整上滑台的高度，即调整了上滑台与下滑台的间距，可以根据生产需要，安装不同大小的模具，生产不同大小的产品。

保温墙上的导向滚轮与立柱上的导轨对应连接，因此保温墙可以上下移动，以保证保温墙与上下滑台形成的空腔的密闭性。

承载装置下端设置有滑轮，因此可以将下滑台移出机架，便于下滑台安装模具和设备维护。

通过加热控制装置来控制加热装置的工作，对材料进行加热；气压气动装置、液压装置和操作装置，用来控制和调节整个超塑成形过程，使得操作方便、灵活，工艺适应性强，可满足不同生产需求。

附图说明

图1为本发明超塑成形装置的结构示意图；

图2为本发明加热装置的结构示意图；

图3为图2的俯视结构示意图；

图4为图3的局部放大图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。

如图1所示，一种超塑成形装置，包括机架2、加热装置1、上模具17、下模具14、气压气动装置3、液压装置4、操作装置5和加热控制装置6。气压气动装置3提供超塑成形时需要的气体、并且控制给气过程和给气量。操作装置5包括各类传感器，用于采集超塑成形时的温度、气压变形速率等数据，并进行分析对比，输出警报信息，设定参数等。加热控制装置6与加热装置1连接，并且控制加热装置1的运行，以控制加热过程。加热装置1设置在机架2的内部，气压气动装置3、液压装置4、操作装置5和加热控制装置6均设置在机架2的一侧。机架2包括上横梁21、下横梁22、滑块13和若干个立柱24，上横梁21上设置有油缸23，油缸23具有柱塞231，油缸23与液压装置4连接，因此油缸23的工作受液压装置4的控制。结合图3和图4所示，立柱24上设置有若干条导轨25，本实施例中，机架2为立方体结构，立柱24总共有4根，均匀设置在机架2内部的4个角上。

继续结合图1和图2所示，加热装置1包括下滑台18、上滑台10、若干个保温墙12、若干个第一法兰105和若干个第二法兰100。本实施例中，保温墙12、第一法兰105和第二法兰100的数量均为四个。上滑台10的上方设置有滑块13，下滑台18的下方设置有承载装置11。上滑台10和下滑台18对向设置且两者之间有间距，但是上滑台10和下滑台18的结构实际上是相同的，均包括：第一隔热层102、第一保持架101、加热安装块103和若干个加热器104，第一保持架101为环形结构，优选的是四方环形结构，第一隔热层102设置在第一保持架101的内部且与第一保持架101的内圈贴合，第一保持架101起到固定第一隔热层102的作用，加热安装块103设置在第一隔热层102的一侧，且加热安装块103与第一保持架101之间有间距，加热器104设置在加热安装块103上，上滑台10上的加热器104与下滑台18上的加热器104对向设置，上滑台10和下滑台18上的加热器104均为24个。第一隔热层102由阻热耐高温材料组成，隔断热传导，起隔热保温作用。保温墙12设置在上滑台10和下滑台18的外侧，且保温墙12、上滑台10和下滑台18形成了一个密闭的空腔，而这个空腔就是材料进行超塑成形的区域。

继续参照图2所示，上滑台10的上方设置有滑块13，下滑台18的下方设置有承载装置11。第一法兰105的一端与滑块13连接，另一端与上滑台10上的加热安装块103连接，并且第一法兰105上下贯穿上滑台10上的第一隔热层102，第一法兰105将上滑台10很好的固定在滑块13上，以便于上下移动上滑台10，调整上滑台10和下滑台18的间距，适应不同的生产需要。同理，第二法兰100的一端与承载装置11连接，另一端与下滑台18上的加热安装块103连接，第二法兰100也上下贯穿下滑台18上的第一隔热层102，第二法兰100将下滑台18很好的固定在承载装置11上，并且承载装置11的下侧设置有滑轮111，以便于将下滑台18移进和移出机架2，安装模具和进行设备修理维护。

上模具17设置在上滑台10的下侧，下模具14设置在下滑台18的上侧，在超塑成形时，上模具17与下模具14闭合，材料在它们内部成形。保温墙12包括：第二保持架123、隔热反射层120和第二隔热层121，第二保持架123位于保温墙12上靠近机架2外部的一侧，隔热反射层120位于保温墙12上靠近机架2内部的一侧，第二隔热层121设置在第二保持架123和隔热反射层120之间，第二隔热层121的组成材料以及作用与第一隔热层102相同，隔热反射层120主要由阻燃性耐高温材料组成，阻燃性耐高温材料表面镀有一层热辐射反射材料，可以反射热量，减少热辐射造成的热量损失，节约了能源。第二保持架123上设置有若干个导向滚轮122，导向滚轮122与立柱16上的导轨25对应连接，因此保温墙12可以沿着导轨25上下移动，以保证在对不同的材料超塑成形时，保温墙12与上滑台10和下滑台18均能形成一个密闭的空腔，并且其中的一个保温墙12同时也相当于整个加热装置的门，向上移动开启后，可以移进和移出下滑台18。

进行超塑成形时，先检查整个成形装置正常后，在控制装置5上按照要求设定好温度、气压压力和变形速率等参数，启动液压装置4，移动上滑台10，调整上模具17的位置并使上模具17与下模具14处于分开状态，移动保温墙12，使得保温墙12、上滑台10与下滑台18之间形成的空腔是密闭的；调整完毕后，启动加热控制装置6，使加热装置1开始工作，达到参数设定的温度后进行保温，使温度稳定在设定值的上下5℃；打开一面保温墙12，将材料放入下模具14内，继续启动液压装置4，移动上滑台10，直至上模具17与下模具14合拢；当温度达到设定值后，打开气压气动装置3，根据已经设定好的气流量和气压参数提供气体；超塑成形完成后，取出成形件，然后送料进下模具14，下一个工作循环开始。

当产品的大小改变，更换了上模具17和下模具14时，只需通过液压装置4调整上滑台10与下滑台18的间距即可；当需要生产不同性能的产品，只需通过重新设定操作装置5的参数即可。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种超塑成形装置，包括机架（2），其特征在于，还包括设置在所述机架（2）内部的加热装置（1），以及设置在所述机架（2）一侧的气压气动装置（3）、液压装置（4）、操作装置（5）和加热控制装置（6），所述加热装置（1）与所述加热控制装置（6）连接，

所述加热装置（1）包括上滑台（10）、下滑台（18）和若干个保温墙（12），

所述上滑台（10）与所述下滑台（18）之间有间距，所述上滑台（10）和所述下滑台（18）均包括：环形的第一保持架（101）、设置在所述第一保持架（101）内部且与所述第一保持架（101）内圈贴合的第一隔热层（102）、设置在所述第一隔热层（102）一侧的加热安装块（103）、以及若干个设置在所述加热安装块（103）上的加热器（104），

所述加热安装块（103）与所述第一保持架（101）之间有间距，所述上滑台（10）上的所述加热器（104）与所述下滑台（18）上的所述加热器（104）对向设置，

所述保温墙（12）包括：靠近所述机架（2）外部一侧的第二保持架（123）、靠近所述机架（2）内部一侧的隔热反射层（120）、以及设置在所述第二保持架（123）和所述隔热反射层（120）之间的第二隔热层（121），

所述保温墙（12）设置在所述下滑台（18）和所述上滑台（10）的外侧，且所述上滑台（10）、所述下滑台（10）和所述保温墙（12）形成一个闭合的空腔。

2.根据权利要求1所述的超塑成形装置，其特征在于，还包括上模具（17）和下模具（14），所述上模具（17）设置在所述上滑台（10）的下侧，所述下模具（14）设置在所述下滑台（18）的上侧。

3.根据权利要求1所述的超塑成形装置，其特征在于，所述机架（2）的上端具有上横梁（21），所述上横梁（21）上设置有油缸（23），所述油缸（23）与所述液压装置（4）连接，所述油缸（23）具有柱塞（231）。

4.根据权利要求3所述的超塑成形装置，其特征在于，所述上滑台（10）的上侧设置有滑块（13），所述滑块（13）与所述柱塞（231）的下端连接。

5.根据权利要求1所述的超塑成形装置，其特征在于，所述所述下滑台（18）的下方设置有承载装置（11），所述承载装置（11）的下侧设置有滑轮（111）。

6.根据权利要求1所述的超塑成形装置，其特征在于，所述机架（2）的内部设置有若干个立柱（24），所述立柱（24）上设置有若干条导轨（25）。

7.根据权利要求1所述的超塑成形装置，其特征在于，所述第二保持架（123）上设置有若干个导向滚轮（122）。

8.根据权利要求6或7所述的超塑成形装置，其特征在于，所述导向滚轮（122）与所述导轨（25）对应连接。

9.根据权利要求1所述的超塑成形装置，其特征在于，所述加热装置（1）还包括若干个第一法兰（105）和若干个第二法兰（100）。

10.根据权利要求9所述的超塑成形装置，其特征在于，所述第二法兰（100）的两端分别与所述承载装置（11）以及所述下滑台（18）上的所述加热安装块（103）连接，所述第一法兰（105）的两端分别与所述滑块（13）以及所述上滑台（10）上的所述加热安装块（103）连接。