[發明專利]一種旋壓成型中旋壓力的控制方法及其應用的控制系統

在審

• 申請號: 202010573690.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111672959A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張建利
• 申請（專利權）人: 傲墾數控裝備（蘇州）有限公司
• 主分類號: B21D22/14
• 分類號: B21D22/14;B21D37/00;B30B15/26
• 代理公司: 蘇州市小巨人知識產權代理事務所(普通合伙) 32415
• 代理人: 凌立

本發明公開了一種旋壓成型中旋壓力的控制方法，各旋壓輪以預設軌跡作為驅動目標，對材料進行多個道次的旋壓成型，各旋壓輪分別通過X軸伺服驅動單元和Y軸伺服驅動單元的聯動驅動控制進行曲線插補實現位置控制；在至少最后一個道次的旋壓中，以旋壓輪與驅動旋轉模具之間的間距為0作為驅動目標，對旋壓輪執行壓力控制和位置控制的雙重模式，其中，當旋壓輪受到的推力達到預設目標壓力時，對旋壓輪進行壓力控制，確保旋壓輪與驅動旋轉模具之間的間距為0；本發明還涉及了該控制方法應用的控制系統；本發明通過設置特定的控制方法和控制系統有效提高了旋壓成型的技術水平和成型效率。

技術領域

本發明屬于旋壓成型工藝領域，具體涉及一種旋壓成型中旋壓力的控制方法，本發明還涉及了該控制方法應用的控制系統。

背景技術

旋壓成型技術是無屑加工的典型代表工藝，在軍工、航空航天、風電、石油化工等領域都有廣泛應用，當前尤其在軍工方面導彈彈體、炮彈彈體、彈頭、彈殼等成型、航空方面發動機蒙皮、槳帽、噴口、醫藥化工等的大型罐體、醫藥料筒類零件成型方面都具有很廣闊的應用前景。然而國內關于旋壓成型工藝方面的研究在近幾年才有一些初步發展。

目前傳統的數控旋壓成型設備通常采用電氣和液壓成型兩種方法，控制方式均為位置控制，即旋壓輪壓著材料在旋轉中根據預設軌跡進行運行，來使材料完成旋壓成型。但是面對眾多形狀變化復雜、或者成型道次多的旋壓工藝中，由于材料厚度變化很難預計而且各處壁厚均有不同，從而產生的預設軌跡與實際軌跡有區別，如果旋壓輪僅以預設軌跡作位置控制運行，間隙大于零件壁厚會行成產品表面不光滑、間隙小于零件壁厚則容易造成機床振動同樣表面質量不良甚至材料拉斷。

具體進一步舉例來說，參見圖1示出的某型號發動機噴口的剪切旋壓成型結構示意圖，材料為不銹鋼，厚度12mm，每處的產品厚度為材料厚度*該處切線方形的SIN值： A=C*sin(B)；A為產品厚度，C為原料厚度，B為 O點切線單邊夾角；由于弧線每處的切線角度一直在連續變化，因此，預設估計需要在弧面上取相當數量的點來預設每處間隙，工作量大，且很難控制。參見圖2示出多道次旋壓成型結構，由于材料旋壓道次比較多，成型后材料從D點到E點旋壓次數不同，材料厚度也不同，一般當旋壓成型后需要從D到E點還需要一次連續軌跡整形以獲得良好的產品表面，同樣由于各處厚度不同，預設間隙也很難預計。進一步參見圖3所示，對于已成型產品，如果再次進行整形時間隙控制過大，由于旋壓輪無法對產品壁厚進行有效的施壓壓力而無法起到整形目的，如果間隙控制過小，則容易使得產品壁厚減薄造成面積過大而形成鼓包F。

為此，本申請人希望尋求技術方案來解決當前旋壓成型工藝存在的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種旋壓成型中旋壓力的控制方法及其應用的控制系統，通過設置特定的控制方法和控制系統有效提高了旋壓成型的技術水平和成型效率。

本發明采用的技術方案如下：

一種旋壓成型中旋壓力的控制方法，通過旋壓設備對材料進行旋壓成型，所述旋壓設備包括用于安裝材料的驅動旋轉模具，所述驅動旋轉模具兩側分別設有旋壓輪，各旋壓輪以預設軌跡作為驅動目標，對所述材料進行多個道次的旋壓成型，各旋壓輪分別通過X軸伺服驅動單元和Y軸伺服驅動單元的聯動驅動控制進行曲線插補實現位置控制；在至少最后一個道次的旋壓中，以旋壓輪與驅動旋轉模具之間的間距為0作為驅動目標，對所述旋壓輪執行壓力控制和位置控制的雙重模式，其中，當所述旋壓輪受到的推力達到預設目標壓力時，對所述旋壓輪進行壓力控制，確保旋壓輪與驅動旋轉模具之間的間距為0。

優選地，所述Y軸伺服驅動單元安裝在X軸伺服驅動單元上，且Y軸伺服驅動單元與所述旋壓輪之間安裝有伺服油缸，其中，當所需的預設目標壓力大于10KN時，通過Y軸伺服驅動單元對所述旋壓輪進行電流開環控制，用于調節旋壓輪受到的推力，當所需的預設目標壓力為0.5-10KN時，通過伺服油缸對所述旋壓輪進行液壓閉環控制，用于調節旋壓輪受到的推力。在實際應用時，