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数控内高压成形设备

  2010年03月08日
1、内高压成形工艺原理与优点
      Principle and advantages of tube hydroforming 

      【原理】通过向管材内部施加高压液体和轴向补料把管材压入到模具型腔使其成形为特定形状构件,适合于大批量制造轻量化空心异形截面构件。主要工序:弯曲-预成形-内高压成形。
      【优点】减重15%~30%;零件数量少;刚度和整体性好;材料利用率高(90%以上);模具和零件成本低。

                         内高压成形工艺原理Principle of tube hydroforming

2、内高压成形设备组成与特点      Configuration and features of CNC tube hydroforming press developed by HIT
       【设备组成】内高压成形设备由“合模压力机”和“内高压系统”二大部分组成。内高压系统包括水平伺服缸、高压源(增压器)、液压系统、水压系统和计算机控制系统五个分系统。自动实现的工艺动作:合模→施加合模力→水介质填充与循环→判断高压密封→执行加载曲线→同步卸除内压/合模力→退冲头→开模。
       【设备特点】该型号设备是哈尔滨工业大学液力成形工程中心研制的第三代数控内高压成形系统,达到国际同类产品的先进水平,具有以下特点:
       (1)合模压力机和内高压成形系统具有独立的控制系统。可以联机组成完整的内高压成形机,实现全自动生产;又可以各自独立使用。
       (2)可变合模力。内高压成形过程中,压力机的合模力随内压实时变化,大幅度降低模具尺寸、受力和变形,可有效避免管材胀破使模具压塌的问题。
       (3)加载曲线闭环实时精确控制,实现数控化加载。在超高压(400MPa)条件下,根据成形工艺要求,内压与轴向位移通过硬件与软件的协同,按设定的曲线,实现数控化加载。
       (4)具有自主知识产权的内高压成形控制软件。由哈工大独立开发,采用智能控制与PID控制相结合的策略,实现高精度及高效率的控制;采用参数化分级管理方式控制权限,界面形象、操作简单、便于管理,能诊断处理关键参数的异常变化,保护设备正常工作。
       (5)国产化高压源。高压源(增压器)是内高压成形设备的心脏,增压器的设计制造完全国产化,并经过大批量(20-30万件/年)生产的考验,安全性高、成本低、便于维修。
       (6)关键元件采用国际知名品牌。伺服阀、压力传感器、位移传感器、超压管及接头等关键元件采用国际知名品牌,确保系统的可靠性。

内高压成形设备示意图 Schematic of CNC tube hydroforming press

内高压成形加载曲线示意图 Schematic of tube hydroforming loading curve
 
3、内高压成形设备系列参数(标准配置)
Parameters of CNC tube hydroforming press
序号 技术参数
Technical Parameters
IHF.HIT.-5000/
400- 3-A
IHF.HIT.-3000/
400- 3-A
IHF.HIT.-2000/
400- 3-A
IHF.HIT.-1000/
400- 3-A
合模压力机(框架式)Clamping press(frame-type structure)
1 公称力(×10KN)
Nominal force
5000 3000 2000 1000
2 回程力(×10KN)
Return force
400 200 100 80
3 最大开口高度(mm)
Maximum opening height
2500 2000 1800 1500
4 最大行程(mm)
Maximum stroke
1500 1200 1200 1000
5 工作台面有效尺寸(mm)
(左右×前后)
bed size
5000×3500 4500×2500 3500×2500 2500×1500
内高压系统Hydroforming system
6 最高压力(MPa)
Max. pressure
400 400 400 400
7 高压液体容积(L)
Liquid volume
2.7 2.7 2.7 2.7
8 水平缸推力(×10KN)
Cylinder force
300 200 200 100
9 数控轴个数
CNC-axes
3轴 3轴 3轴 3轴
10 液压冲孔+顶出缸回路
Hydro-piercing loop
6+2 4+2 4+2 2+2
11 控制方式
Control strategy
闭环伺服 闭环伺服 闭环伺服 闭环伺服
 
12 总功率*(KW)
Total power
740 480 360 240
13 总重量*(吨)
Gross weight
840 450 310 145
14 主机尺寸*(m)
(左右×前后×高度)
Overall dimension
8.5×7×12 6.5×4.5×10 5×4.5×9 4.5×3×8.5
*参考数值,实际数值以设计为准。
 
4、主要业绩  Main achievements
        2000年研制出第一代内高压成形机(最高压力150MPa、油介质);2004年研制出第二代内高压成形机(最高压力400MPa、水介质、闭环伺服控制);2006年研制出第三代达到国际同类产品先进水平的数控内高压成形机(特点见上页)。目前, 已经研制出20余台用于工业生产的数控内高压机系列产品,最大合模力50000KN,单机年生产量达到25万件,用于生产各种汽车零件以及航空航天产品。 通过大批量生产检验了第三代设备可靠性和生产效率。
                        
           5000t三轴数控内高压成形机                   3000t三轴数控内高压成形机
5000t Hydroforming press with 3-servo axis      3000t Hydroforming press with 3-servo axis
               
                 2000t四轴数控内高压成形机                       设备操作界面
2000t Hydroforming press with 4-servo axis              Operation interface

6000t六轴数控短行程内高压成形机
Short-stroke hydroforming press with7-servo axis
 
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