1、鈦合金薄壁結構大型超塑成型擴散連接裝備研制 方案匯報 匯報人：2014年11月天津市天鍛壓力機有限公司天津市天鍛壓力機有限公司TIANJIN TIANDUAN PRESS CO.,LTD.1一、整體技術方案概述二、壓機系統三、加熱系統四、隔熱系統五、水冷系統六、氬氣、真空系統七、電控系統目錄2整體技術方案概述第一部分整體布局1功能與組成2主要參數33設備整體布局俯視圖41.1設備的整體布局設備整體布局三維示意圖1.2設備的功能與組成 設備的主要功能是利用自帶的加熱系統將常溫下工藝塑性低的鈦合金進行加熱，加熱到950時鈦合金軟化，四周的爐門關閉進行保溫，在保溫的狀態下滑塊下行完成上、下模具的閉合

2、，進而成形高精度鈦合金構件的成形設備。1.2.1設備的功能鈦合金超塑成形設備51.2設備的功能與組成1.2.2設備的組成保溫系統液壓站水冷系統加熱系統主機電控系統該設備由以下幾個自系統組成液壓機系統：主機、液壓站加熱平臺:金屬加熱平臺、隔熱陶瓷平臺 加熱管、熱電偶等保溫系統：前門、后門、側門、輔助裝置 水冷系統：水冷平臺、冷卻水監測裝置氬氣、真空系統：真空控制氣路、 氬氣控制氣路電控系統：上位機系統、下位機系統、 溫度控制系統等 61.3設備的主要參數 序號 項目 單位 參數 1. 公稱力 KN 5000 2. 回程力 KN 500 3. 滑塊行程 mm 900 4. 壓機開口 mm 1000

3、 5. 滑塊快下速度 mm/min 1000 6. 滑塊工作速度 mm/s 0.5-2 7. 滑塊回程速度 mm/min 1000 8. 有效工作臺面 mm 18001350 9. 移動工作臺承載 KN 100 10. 移動工作臺速度 mm/s 100 11. 移動工作臺行程 mm 2300 12. 移動工作臺重復定位精度 mm 0.1 13. 壓機壓力控制精度 1 14. 氬氣工作壓力 MPa 4 15. 真空壓力 Pa 600 16. 氬氣壓力控制精度 MPa 2 7壓機系統第二部分第二部分主機系統1液壓系統282.1主機系統2.1.1機身結構 設備主機結構采用組合框架式結構，通過超壓預緊

4、的方法，利用四條拉桿及上下鎖母將上、下橫梁以及左右支柱鎖緊形成封閉框架，減小設備加壓時機身的變形量。拉桿與鎖母上橫梁立柱下橫梁機身機身結構結構92.1主機系統2.1.2導向裝置導向裝置結構示意圖 設備采用上置式導柱導向結構，導套與導柱間為楔鐵式調整機構，通過調節楔鐵墊片的高度達到導柱橫向移動目的，這樣在保證滑塊導向的同時，有效的避開滑塊工作的高溫區域。方形導柱每面都有楔鐵式調整機構，上下共16個，從而保證了導柱與導套間隙的調整。102.1主機系統2.1.2移動工作臺 鈦合金等溫熱成形工藝要求在高溫狀態下工作，移動工作臺移入主機后，通過定位錐銷對移動工作臺進行定位保證其重復定位精度，滿足設備成形

5、工藝的要求。工作臺采用下置式頂起鎖緊油缸結構，有效的避開了高溫工作區域，延長了油缸密封的使用壽命。11定位裝置示意圖2.2液壓系統液壓原理圖 液壓傳動系統是由能量轉換裝置、能量調節控制裝置、輔助裝置及液壓附件，借助電氣系統的控制完成各種動作的循環。液壓系統控制的主要動作：滑塊的下行與回程移動工作臺的移入與移出工作臺的起落與加緊前后保溫爐門的升降122.2液壓系統2.2.1壓力控制 本套系統采用壓力補償伺服控制單元結合兩組不同量程的高精度壓力傳感器用于實現對壓機的壓力控制以及檢測。同時通過電控系統的閉環控制，建立與模具內氣體壓力相對應的耦合關系實現對壓力的穩定控制。13壓力控制單位原理圖壓力控制

6、單位2.2液壓系統2.2.2速度控制 本套系統通過采用大排量低壓泵與小排量高壓泵串聯的形式，當滑塊快下時通過低壓泵給滑塊上腔供油，從而實現滑塊的快速下行。通過采用小排量泵和小通徑、小流量比例流量控制閥的控制方式，從而實現壓機的微速控制。14高壓泵低壓泵加熱系統第三部分加熱系統組成1加熱系統工作原理2加熱平臺3加熱管與熱電偶4153.1加熱系統組成16設備上、下加熱平臺加熱系統軸測圖加熱系統結構示意圖3.2加熱系統工作原理 金屬加熱平臺沿機床前后方向，貼近平臺上表面均布多條貫穿孔，以安置電加熱管及熱電偶，每個平臺上布置18個加熱區域和18個測溫點及18個控溫保護熱電偶，以確保爐膛溫度均勻。在加熱

7、管與平臺中間放置了壓縮性能較好的隔熱棉，有效的補償了加熱管之間的間隙。加熱平臺三維示意圖17加熱平臺分區示意圖加熱平臺溫度控制3.3加熱平臺金屬加熱平臺三維示意圖金屬加熱平臺圖紙 金屬加熱平臺由四塊加熱板構成。在加熱板上布置有兩種直徑規格的貫穿深孔，用于安裝加熱管與熱電偶。 “T”型槽布置在每兩塊加熱平臺之間，用于安裝模具。18“T”型槽結構示意圖3.4加熱管與熱電偶 加熱管采用“L”形的三段式加熱管，所謂三段式電加熱棒就是通過在單支電加熱管上實現三個區域進行獨立升溫、獨立控溫。 熱電偶主要用于各溫區的溫度控制和溫度保護，熱電偶結構采用“L”形的雙K偶封裝，均勻的分布在上、下平臺上。加熱管結構

8、示意圖熱電偶結構示意圖19隔熱系統第四部分隔熱系統組成1承壓隔熱陶瓷平臺2隔熱陶瓷3保溫爐門4204.1隔熱系統組成 隔熱系統由承壓陶瓷、隔熱陶瓷、保溫門、支架及隔熱附件等組成，其作用是為加熱工作室保溫及加熱工作室與外部環境的隔離。支架保溫爐門承壓陶瓷隔熱陶瓷214.2承壓陶瓷平臺承壓陶瓷結構示意圖 承壓隔熱陶瓷平臺起著保溫隔熱的作用，可以有效的提高設備的保溫性，降低能耗。隔熱平臺也是設備的主要承力部件。為了防止在使用過程中整體陶瓷平臺的破裂，超塑設備的陶瓷平臺進行了分塊設計，上、下平臺各分為8塊。224.3保溫爐門 保溫門由框架及隔熱耐火材料組成。框架與隔熱耐火材料使用高溫螺栓連接在一起，形

9、成保溫門。保溫門安裝在支架上，前后左右各一個，這樣與上下平臺一起形成了一個密閉工作室。23保溫爐門結構示意圖水冷系統第五部分水冷系統組成1冷卻水柜2水冷板3245.1水冷系統組成 水冷系統由冷卻水源、過濾器、流量傳感器、溫度傳感器、管道等組成。同時在液壓站冷卻水出口處設有溫度傳感器，用于檢測液壓站液壓油的溫度。設備冷卻水路原理圖25水冷板水冷柜5.2冷卻水柜 本設備水冷系統采用的是集中控制的方式，即流量檢測、溫度檢測、流量調節等都集中在冷卻水控制柜中進行控制及檢測。冷卻水柜結構示意圖265.3水冷板 水冷板共兩塊分別設置于壓機的滑塊和工作平臺上。冷卻水流過上下水冷板的內部通道，將高溫區域傳導散

10、發的熱量帶走，起到保護壓機整體機身框架的作用。27水冷板結構示意圖氬氣、真空系統第六部分28296、氬氣、真空系統 氬氣系統是復雜零部件超塑成形和超塑成形/擴散連接的重要硬件設施。由減壓閥、過濾器、比例閥、蓄能器、壓力傳感器、氣路換向閥等組成。 控制氣路上的小流量比例閥和壓力變送器用于實現壓力閉環控制，使模腔內成形氣壓可以按預定的pt（壓力時間）曲線連續調節，壓力控制精度2%。氬氣、真空系統原理圖電控系統第七部分電控系統組成1上位機2溫度控制3下位機4307.1電控系統組成電氣原理圖電氣系統分為上位機系統、溫度控制系統和下位機系統三部分電控系統實現的功能：壓機的手動或半自動溫度控制壓力控制31

11、7.2上位機 上位機：采用研華工控機，配以研華的通訊卡以及數據采集卡。 通訊卡：用來與PLC、溫度控制儀表、電流檢測儀表通訊。 數據采集卡：采集傳感器數據。327.2上位機 軟件開發：以VB為基礎自主開發多種軟件模塊：人機交互界面模塊、數據采集存儲模塊、控制算法模塊、數據通訊模塊，故障診斷模塊。337.2溫度控制溫控表為溫控系統的核心部件，采用PID控制對溫度信號進行實時采集和控制。三相電流檢測儀表通過電流檢測有效保護加熱系統中的加熱管及固態繼電器等核心元件，與上位機RS485通訊。固態繼電器進行加熱管的通斷控制，并設計了快速熔斷器保護電路。347.3溫度控制 用于加熱系統溫度控制的智能儀表選用島電1系列，一共套，每套控制三組溫控區域。與上位機同時采用RS485通訊。上位機除了管理、分析、保存參數外，可根據設