[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于漸進(jìn)成形的帶溫度測(cè)量功能的成形工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610208192.4
• 申請(qǐng)日: 2016-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105710204B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小強(qiáng);張永生;李東升
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B21D31/00
• 分類(lèi)號(hào): B21D31/00;B21D37/16
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛(ài)華

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于板料漸進(jìn)成形的溫度測(cè)量裝置，屬于機(jī)械領(lǐng)域的金屬板料成形技術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】

漸進(jìn)成形技術(shù)是依據(jù)分層制造思想，把三維零件二維化，利用成形工具頭，沿著輪廓等高線逐層擠壓出所需零件形狀，具有無(wú)模具(或使用簡(jiǎn)單模具)和低成本等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于常溫難成形的鎂合金、鈦合金等板料的加工必須使用熱漸進(jìn)成形才能實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外對(duì)熱漸進(jìn)成形的研究大都采取溫度開(kāi)環(huán)控制方法，對(duì)溫度這一成形參數(shù)不能精確控制。為實(shí)現(xiàn)溫度的閉環(huán)控制，必須使用溫度測(cè)量裝置，現(xiàn)有溫度測(cè)量方法存在成本高、控制復(fù)雜、存在時(shí)間延遲等缺點(diǎn)。本發(fā)明解決了熱漸進(jìn)成形加工區(qū)溫度測(cè)量問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述技術(shù)困難，本發(fā)明的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的帶溫度測(cè)量功能的成形工具頭，實(shí)現(xiàn)熱漸進(jìn)成形的溫度閉環(huán)控制。

本發(fā) 明提供一種用于漸進(jìn)成形的帶溫度測(cè)量功能的成形工具，它包括成形工具柄、成形工具頭、紅外熱電偶、隔熱套及溫度控制器；

所述成形工具柄和成形工具頭均設(shè)有內(nèi)孔；成形工具柄與成形工具頭的內(nèi)孔相通；所述成形工具柄與成形工具頭可以為一體結(jié)構(gòu)；所述成形工具柄與成形工具頭可以做成獨(dú)立結(jié)構(gòu)，通過(guò)焊接或螺紋固定方式連接；如果成形工具柄與成形工具頭不為一體結(jié)構(gòu)，成形工具頭使用耐高溫、耐磨材料如硬質(zhì)合金，成形工具柄使用高強(qiáng)度、高剛度材料如軸承鋼。

所述成形工具柄為圓柱形，與機(jī)床主軸連接，使成形工具頭與機(jī)床主軸保持固定的位置關(guān)系；

所述成形工具頭為半球形或帶倒圓角的圓柱形，可以實(shí)現(xiàn)成形工具頭與板料的光滑接觸，提高成形零件的表面質(zhì)量；

所述紅外熱電偶安裝在成形工具柄內(nèi)孔中，紅外熱電偶可以透過(guò)成形工具柄與成形工具頭的內(nèi)孔測(cè)量板料溫度；

所述隔熱套安裝在成形工具柄與紅外熱電偶之間，保護(hù)紅外熱電偶不被損壞，隔熱套的材料可以選用陶瓷、云母、玻璃纖維、石棉、氣凝膠氈；

所述溫度控制器通過(guò)導(dǎo)線與紅外熱電偶連接，溫度控制器采集紅外熱電偶的數(shù)據(jù)即板料溫度，通過(guò)對(duì)比采集的溫度與設(shè)定的加工溫度得到調(diào)節(jié)量并輸出給加熱裝置，實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制。

本發(fā)明提供一種用于漸進(jìn)成形的帶溫度測(cè)量功能的成形工具，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、成本低；所述紅外熱電偶可以一直跟隨成形工具運(yùn)動(dòng)，測(cè)量板料變形區(qū)附近溫度，無(wú)需對(duì)溫度測(cè)量位置進(jìn)行額外控制；利用紅外熱電偶測(cè)溫不存在熱傳遞造成的時(shí)間延遲；直接測(cè)量板料溫度，不存在等效測(cè)量帶來(lái)的誤差；成形工具柄采用剛度好、低成本材料，成形工具頭采用高硬度、耐高溫的材料，性能好、成本低。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下：

1.成形工具頭；2.成形工具柄；3.紅外熱電偶；4.隔熱套；5.導(dǎo)線；

6.溫度控制器。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)例。

如圖1所示，本實(shí)例的一種用于漸進(jìn)成形的帶溫度測(cè)量功能的成形工具，包括成形工具頭1、成形工具柄2、紅外熱電偶3、隔熱套4、導(dǎo)線5和溫度控制器6。所述成形工具柄2和成形工具頭1均設(shè)有內(nèi)孔；所述成形工具柄2使用低成本、高剛度材料，所述成形工具頭1使用高硬度、耐高溫材料；所述成形工具柄2和成形工具頭1通過(guò)焊接連接；所述紅外熱電偶3安裝在成形工具柄2孔內(nèi)，紅外熱電偶3發(fā)射的紅外線可以透過(guò)成形工具頭1的內(nèi)孔；所述隔熱套4安裝在紅外熱電偶3與成形工具柄2之間，保護(hù)紅外熱電偶不被高溫?fù)p壞；

成形工具安裝在漸進(jìn)成形機(jī)床主軸上，板料安裝在成形工裝上，開(kāi)始加工后機(jī)床主軸帶動(dòng)成形工具沿設(shè)定的零件等高線方式的軌跡運(yùn)動(dòng)，使成形工具不斷擠壓板料。本發(fā)明中的成形工具應(yīng)用在熱漸進(jìn)成形中，板料處于整體高溫或變形區(qū)域局部高溫，如鈦合金板料加工溫度在500℃左右，對(duì)于溫度測(cè)量只需測(cè)量變形區(qū)域溫度。本發(fā)明成形工具中的紅外熱電偶可以測(cè)量成形工具正下方板料的局部溫度，測(cè)得溫度的區(qū)域與變形區(qū)域的距離為不超過(guò)成形工具半徑的小距離，可以用測(cè)得的溫度等效變形區(qū)域溫度。可以通過(guò)試驗(yàn)總結(jié)出變形區(qū)域溫度與測(cè)量區(qū)域溫度的差值關(guān)系，用測(cè)量區(qū)域溫度加上上述差值得到板料變形區(qū)域更加精確的溫度。溫度控制器得到變形區(qū)域溫度后通過(guò)對(duì)比設(shè)定加工溫度得到調(diào)節(jié)量并發(fā)送給加熱裝置，加熱裝置通過(guò)調(diào)節(jié)加熱功率調(diào)節(jié)溫度，最終實(shí)現(xiàn)溫度的閉環(huán)控制。