基于普通液压机改造的板材成对液压成形控制系统研究--《广东工业大学》2005年硕士论文
基于普通液压机改造的板材成对液压成形控制系统研究
【摘要】：液压成形技术就是采用水、油或其它液体介质传递压力,使坯料在液体介质压力作用下紧贴刚性凸模或凹模成形。液压成形具有模具成本低、模具制造周期短、成形极限高等特点,与传统工艺相比,液压成形后的零件精度高、表面质量好。液压成形特别适合于形状复杂、成形难度大、精度要求较高的薄板零件的拉深成形。
板材成对液压成形工艺是近年来在单件液压成形基础上发展起来的一种新工艺。它在具有单件液压成形优点的同时,提高了成形效率,减少了成形设备,使得加工成本更低,特别适合于诸如摩托车油箱一类由上、下壳体构成的箱体型零件的成形。
与传统板材成形相比,板材液压成形技术的工艺难度大,设备结构复杂。在国外,液压成形通常有专用的液压成形设备,但其价格昂贵,超过国内很多厂家的购买力。
针对这种情况,本文在实验室YH28-100/180-SM双动薄板拉伸液压机的基础上,提出了基于普通液压机改造的板材成对液压成形装备的方案,并对控制系统进行了重点研究。首先,从所改造的普通液压拉伸机原理、成对液压成形模具、密封系统、成形力液压系统及变压边力等几个方面出发,较为详细的介绍了改造的总体方案;其次,提出了该方案对原液压机的液压系统和控制系统进行了必要的改进设计,增设了可达60MPa的成形力液压系统和计算机控制系统,能够根据CAE模拟分析提供的最佳工艺参数,实现复杂薄板件的成对液压成形工艺。最后,对成形力和压边力的控制策略进行了研究,并通过Matlab进行仿真分析,结果表明模糊自适应PID控制可以有效地改善液压成形控制系统的性能。
本文所研究成果丰富了液压成形装备的理论,为研制专用液压成形装备打下了一定的基础。
【学位授予单位】：广东工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2005【分类号】：TG393
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大型弯头液压成形的理论分析与实验研究
优质期刊推荐回转壳体正负成形理论及汽车桥壳胀形工艺的研究--《燕山大学》2002年博士论文
回转壳体正负成形理论及汽车桥壳胀形工艺的研究
【摘要】：
回转壳体制件，如三通(四通)管接头、自行车中轴、波纹管、波形套、汽车桥壳等，广泛用于机械、电子、航空航天、交通运输等部门。目前，有关回转壳体正负成形理论的研究，有些方面(如壳体的推压缩径——负成形的机理)不完善，有些方面(如壳体的复合胀形——正成形的机理)还未涉及，而生产实践却迫切需要理论的深入研究。
本文针对汽车桥壳复合液压胀形(该工艺是指选择适当尺寸的管坯首先进行机械缩径将其端部直径减至零件图要求，再进行轴向压缩复合液压胀形将中间部分扩张成形)的试验研究中存在的问题，对回转壳体的正负成形理论进行了探讨；基于研究成果，形成了汽车桥壳液压胀形的工艺技术，并经实验研究得以完善。
本文分析了回转壳体正负成形的力学模型，基于应力屈服条件对回转壳体的变形进行了分类；提出了壳体变形的应变屈服条件，给出了极限成形应变的应变轨迹解法；分析了壳体自由推压缩径变形(负成形)，求解了缩径应力，给出了极限推压缩径成形系数的求解公式；推导出壳体缩径时等效应变与Lode应力参数β的关系式，给出了缩径后的几何参数与β的关系表达式；推导出壳体复合胀形(正成形)极限成形应变的解析公式，提出了胀形力参量的匹配构想，确定了经向应变与纬向应变的比值范围；研究了纬向小圆角复合胀形(正成形)的机理，推导出小圆角处的应力平衡方程，给出了胀形力参量的匹配条件；分析了回转壳体复合缩径—胀形(正负成形)工艺，推导出变形区的应力平衡方程，给出了应力场的求解公式。
本文提出广义滑移线的概念，将经典滑移线的概念从塑性变形体内最大剪应力的迹线拓展到变形体内某一平面上主剪应力的迹线；推导出轴对称变形问题的广义滑移线方程及已知一个主应力时三维变形问题的广义滑移线方程，将仅能求解塑性平面变形问题和部分平面应力问题的经典滑移线法拓展到能求解一般轴对称问题和部分三维变形问题；基于推导的广义滑移线方程，求解了汽车桥壳复合液压胀形时的塑性应力场和弹性应力场。
基于回转壳体正负成形理论的研究成果，指导了汽车桥壳的复合液压胀形工艺实践，确定了桥壳端部缩径及中间部分复合液压胀形的成形方案，设计了推压缩径模具和滑动式复合胀形模具；制定了桥壳端部缩径成形的工艺参数和中部复合液压胀形的工艺参数，并通过实验研究得以完善。研究成果已用于生产实践。
对回转壳体正负成形理论的探讨，完善了壳体的推压缩径(负成形)机理，填补了壳体复合胀形(正成形)理论研究上的空白，研究成果除用于汽车桥壳的复合液压胀形外，推广到汽车波形套复合缩径—胀形工艺实践。
研究液压胀形汽车桥壳成形技术，用先进的、科学的液压胀形新工艺制造汽车桥
燕山大学工学博士学位论文
壳，将引起桥壳制造技术上的变革，有助于我国汽车行业在加入WTO后处于有利的
竞争地位，同时会产生显著的经济和祉会效益。
【学位授予单位】：燕山大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2002【分类号】：TG394
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液压挖掘机配重新型工艺方案简述
　　摘 要：液压挖掘机结构型配重以其经济、环保等特性正逐渐取代整体铸造配重。结构型配重是指通过一定工艺手段成型壳体，在壳体内腔浇灌特定比例混合物，并且在工艺方案实施时加强过程管理控制，利用新型工艺方案加工而成配重。 中国论文网 http://www.xzbu.com/4/view-6989263.htm　　关键词：结构型配重；浇灌；过程管理 　　0 引言 　　配重是液压挖掘机重件之一，随着社会进步，工业发展，越来越多公司对其制造提出了新的要求。现阶段液压挖掘机整体铸造配重已经不符合经济、环保等生产要素。伴随企业对生产成本的控制，结合国家对企业环保的要求，很多厂家已经采用结构型配重，降低成本。所谓结构型配重是指利用板材通过模具成型、焊接等手段成型配重壳体，在壳体内腔灌装混凝土、生产废钢等达到设计要求，从而合理利用废弃资源，降低能源消耗，控制生产成本，达到高效、经济、环保等生产要求。 　　配重外观因参与整机造型，故必须模具成型。铸造型配重存在以下几方面缺点：①铸造工艺繁琐，耗时较长。铸造时熔炼废弃钢材能源消耗较大，并且工艺方案对于铸造时产生的热量控制困难，冷却后精度亦不容易保证。②环保、经济性差。③设计改进对工艺方案影响巨大。 　　该优化方案利用模具成型外壳，通过焊接筋板加强刚度，然后添加背板，以形成相对封闭的仓。通过该思路，可以减少能源消耗，最大限度地降低设计变更带来的影响。由传统的热铸加工改为新型工艺（模具成型、焊接）加工。 　　1 结构型配重内腔浇灌工艺方案简述 　　1.1 浇灌总要求以液压挖掘机9.2吨重配重为例，根据设计，壳体内腔体积约为1.5m3，配重壳体成型总重0.65T。经理论计算，综合比重5.7T/m3。以常规生铁为例，其比重约为7-7.8T/m3，水泥比重3.6-4.2T/m3。参考发现，因其综合比重较大，故灌装技术方案难度较大，需要进行部分实验及详细理论计算核实最终浇灌工艺方案。 　　1.2 实测结构性型配重壳体内腔体积。因添加筋板等工艺手段，为保证强度与质量，壳体体积与理论计算值存在误差。所以有必要以排水法实测壳体。具体操作如下：垫高壳体，用木楔堵住底部八个排水孔，记录水表读数，然后通过塑料软管接通水表与壳体，进行灌水，待水灌满至壳体上部浇灌口读取水表读数，计算内腔体积。 　　1.3 确定浇灌混合物最终配比。考虑此次填充料重量与体积参数，决定采用钢丸（直径3mm）、水泥、及生铁块（体积要求≤0.001m3）进行浇灌。利用实验数据计算，浇灌混合物综合比重取5.7T/m3，最终配比方案如下（用W代替重量）： 　　W水：W水泥=1：2 　　W水泥混合物：W钢丸=1：3 　　根据上述实验数据，可以计算得到钢丸与水、水泥最终混合物（后面均以“特定混合物”代替）综合比重约为4.22-4.4T/m3，此处计算以最小值4.2 T/m3计算，生铁块比重取值7.5 T/m3计算：假设V1为特定混合物体积，V2为生铁块体积，则列方程式如下所示： 　　4.2V1+7.5V2=8.55 　　V1+V2=1.5 　　计算得到：V1=0.82m3；V2=0.68m3 　　则特定混合物重量为3.444T，生铁块重量为5.106T。以实验配比计算需要钢丸重量2.583T，水泥574kg（取50kg/包，即12包 ）。 　　1.4 浇灌工艺方案。①将配重水平放置（安装座朝下），分别从各填充孔添加混制好的水泥与钢珠混合物，约300kg，然后填入生铁块一层（间隙需要用小体积铁块尽量填实），再浇入混合物一层，震动泵震实，如此堆积（堆积时要尽量使两端重量均匀，保证配重中心线达到要求），直到填充至内腔配重安装孔上端面平行，要求称重达到1.83T（若重量低于预测值，则需要添加小块铁块增重），详细记录过程各数据，及时填写下述表1（配重浇灌过程控制卡一）、表2（配重浇灌过程控制卡二）。②在第一步基础上整齐摆放一层生铁块，间隙用小铁块填实，加入混合物（堆积时要尽量使两端重量均匀，保证配重中心线达到要求），震实至配重高度1/2处，称重要求达到3.97T（若重量低于预测值，则需要添加小块铁块增重），详细记录过程各数据，及时填写表1、2；如此重复，按照表1、2要求，详细记录各称量位置处重量，并及时调整填充方法，直至最终浇灌结束。③清理现场，整理记录数据。④待72h水泥凝结之后，去除填充口砂石，封堵填充口。再次称重，记录相关数据，待检查合格之后交库。 　　表1 　　[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][测量位置 　　755mm 　　606mm 　　457mm 　　308mm 　　159mm 　　5mm][理想重量 　　2.5T 　　1.5T 　　1.5T 　　1.36T 　　1.26T 　　1.06T][占比 　　27.2 　　16.4 　　16.4 　　14.8 　　13.7 　　11.5][体积m3 　　0.5 　　0.3 　　0.297 　　0.27 　　0.25 　　0.21][称量重量][填充料记录][备注][配重浇灌过程控制卡一][备注][①测量位置是指从浇灌口至浇灌平面距离； 　　②占比是指每层填充体积占总体积比例 ] 　　表2 　　[＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&][测量位置 　　755mm 　　606mm 　　457mm 　　308mm 　　159mm 　　5mm 　　备注][理想重量 　　2.5 　　4 　　5.5 　　6.86 　　8.12 　　9.2][称量记录][调整][调整方案][调整后变化][备注][配重浇灌过程控制卡二][测量位置是指从浇灌口至浇灌平面距离] 　　2 结构性配重加工工艺方案过程控制重点 　　① 在保证重量达到图纸要求时，要使构件重心处于合理位置，壳体两侧需均匀添加填充混合物。②因该配重综合比重较大，添加废铁体积不宜过大，并且每层与每层之间间隔要保证水泥浆填充。实验完毕需要做碰撞实验进行验证。③浇灌过程中要及时称重，并记录相关数据。与过程控制卡不符时，及时调整填充方案，保证质量合格。④在浇灌过程中，注意搅拌机、抱钳、起吊工作安全事宜。 　　3 结束语 　　该工艺方案难点之处在于浇灌过程控制及调整方案。因生铁块可以采用企业产生的废弃钢料代替，故其体积及外形难以控制，因而以过程控制卡完全制约实际填充流程，存在不确定因素。可以根据企业的实际情况制定相关标准如：废钢体积要求、浇灌层高度、水泥层厚度、搅拌混合物配比等，以更好的解决企业实际情况。 　　作者简介：杨彦明，男，1987年6月生，甘肃金昌人，甘肃农业大学工学院2006届毕业生，现就职于贵州詹阳动力重工有限公司产品开发部从事工艺技术工作。
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