论文部分内容阅读
航空、航天及汽车等工业领域,对产品结构的轻量化要求较高。内高压成形技术是适应结构轻量化而发展起来的先进制造技术,是一种生产复杂截面薄壁金属构件的先进塑性成形技术,具有生产成本低、材料利用率高和零件质量轻等优点。成形设备是实施该技术的基础,设备的性能极大地影响产品质量。液压系统是内高压成形机的关键系统之一,是设备其它系统设计的基础。欧、美等国较早开始研发并产业化内高压成形机,但其设备价格较为昂贵。国内相关设备研发起步较晚,目前尚无国际知名品牌。国内研发的设备,大多仅有两个轴向进给缸且合模力不可变,设备性能及能量利用效率均有待提高。因此,研发并产业化经济实用、节能高效的三侧缸内高压成形机,具有重要的理论和经济价值。 本文课题来源于广东省研发与产业化基金项目。为开发中小型三侧缸内高压成形机液压系统,本文主要研究内容为: (1)设计公称合模力10 MN、合模力可变、三侧缸轴向进给、高低压组合式充液胀形且最高压力达300 MPa、带退料背压下缸的内高压成形机液压系统,并对系统主要部件进行设计或选型。 (2)使用AMESim软件对电液伺服阀、恒压变量泵等关键元件进行建模与动静态仿真分析;随后分别建立合模压力机、充液胀形、轴向进给和下缸退料四个子系统仿真模型并进行仿真测试;在以上研究的基础上建立整机液压系统仿真模型,并应用工程实例进行仿真以测试系统的主要性能,理论验证设计是否合理可行。 (3)在以上设计的基础上,结合内高压成形技术的发展趋势,创新设计三种设备—多功能自动化内高压成形机、胀形压力脉动加载的内高压成形机和电动静液作动内高压成形机。 研究结论为: (1)本文设计的内高压成形机液压系统,实现了可变合模力,提高了能量利用效率;三侧缸轴向进给扩大了设备的工艺适用范围;高低压组合式增压胀形设计,保证胀形压力控制精度的同时减小了设备的尺寸。 (2)仿真研究表明:本文建立的恒压变量泵、电液伺服阀的仿真模型正确,精度合适;合模压力机全流程动作正确,快速运动速度达标,合模时冲击较小,合模液压力控制精度高,保压可靠,卸荷速度快;胀形压力控制精度不低于0.5 MPa,压力动态响应特性较好,充液时间短;轴向进给系统可以实现多种成形工艺,位移精度不低于0.05 mm,同步精度较高;下缸可以实现顶料和动态背压两种功能;工程实例成形中,系统合模压力、胀形压力和轴向进给位移三项指标的控制精度均达到设计要求,整机液压系统设计合理可行。 (3)本文液压系统的设计思路及方法,对工程实际中内高压设备的设计具有重要的指导作用;三种新型内高压成形机的设计,对未来相关设备研发具有一定的参考价值。