高温快速成形范文（精选3篇）
高温快速成形 第1篇
目前,航空、航天领域中大量采用钛合金、铝合金、铁镍合金等新型合金材料,其中不同工作环境需要相应条件下的高强度材料来保证整个设备的安全运行。例如航空发动机燃烧室的部件,需要在高温高压高氧化腐蚀的环境下工作, 对材料的强度、 耐高温、耐腐蚀的性能有较高的要求。 GH536 是一种添加了钴和钨的镍-铬-钼高温合金材料,在高温下具有优秀的抗氧化性和高强度, 有很好的抗应力腐蚀开裂性。
GH536 高温合金材料在900℃有中等的持久和蠕变强度, 热加工温度一般在1100~1200℃, 可在900℃下长期工作,瞬时工作温度可高达1080℃。 在实际生产中使用GH536 高温合金材料翻孔成形时,常会出现边缘破裂问题。使用CAE数值模拟技术能够较为准确地计算材料在冲压成形中的流动情况,从而准确得出应变分布和板料壁厚减薄情况。 这就为判断给定模具和工艺方案产生拉裂的可能性提供了科学可靠的依据[1]。本文主要针对这种高温合金使用冲压模具翻孔成形时孔边缘开裂的问题( 如图1所示),使用冲压件的成形极限图( FLD)作为高温合金材料的评价基础[2]对其翻孔工艺进行改进。
1冲压件工艺分析
如图2 所示工件为应用在航空发动机上带有高翻边孔( 竖边高度大于3 倍料厚的翻孔称为高翻边孔)的冲压件,该冲压件采用GH536 镍基高温合金材料( 力学性能见表1),材料厚度1mm,具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能。 这种高温合金材料的热加工成形性和焊接性良好; 但其冷成形加工成形难度较大,加工硬化率大于奥氏体不锈钢;常温下其抗拉强度达到725MPa,延展率 δ5在35%左右,综合性能良好。
由于这种高翻边孔冲压件的需求量较大, 采用热成形方法进行生产不仅加工工艺复杂, 而且难以实现批量生产。 使用级进模进行生产加工既能够简化生产方式,大大提高生产效率,又能够降低生产成本,提升投入产出比。该工件的结构简单,无尖角,能够使用少废料排样, 并且其误差尺寸处于较经济级别,符合级进模的成形要求。高翻边孔冲压件的成形工艺要求是翻孔边缘不能开裂或者有裂纹, 且翻孔竖边高度要达到产品图的尺寸要求。
2一般翻孔工艺分析
2.1翻孔开裂原因分析
根据以往的经验, 对于这种结构简单的高翻孔冲压产品,通常采用冲孔—翻孔的方法进行成形。毛坯的预冲孔直径d0的确定主要是依据翻孔成形前毛坯的体积与翻孔后工件的体积相等的原则。 如图2 所示的工件尺寸,由于毛坯翻孔前后的体积相等,得到预冲孔的直径为6mm。 按照如上计算的工艺参数设计出模具,通过试模发现,冲压件的翻孔竖边开裂严重( 图1),难以实现翻孔成形。
冲压件翻孔竖边开裂主要是由于翻孔过程中孔边缘部分材料变形程度过大造成的。由翻边系数K=d0/dm( 其中:d0———预冲孔直径,dm———翻孔后竖边的平均直径,通过产品图计算得出dm=16.6mm) 公式,计算出经验设计的冲孔—翻孔成形方法中的翻边系数K1=6/16.6=0.36。 通过查阅冲压模具设计手册,高温合金的极限翻边系数Kmin=0.61~0.57。 由于K1<Kmin,造成冲压件在翻孔的过程中,孔边缘部分变形过大,远远超过材料的延展性[3],造成翻孔开裂严重。
2.2一般翻孔工艺竖边高度及冲孔直径的确定
对GH536 高温合金的翻孔冲压件( 如图3 所示)进行翻孔工艺计算,通过如下公式计算翻孔的竖边高度及预冲孔直径:
由于翻边系数可以用毛坯预冲孔直径与翻边直径之比[4]表示:K=d0/dm,代入公式( 2) 化简得到:
式中:D1———翻孔的上开口直径;
H———翻孔竖边高度;
d0———预冲孔直径;
dm———翻孔中心线层直径;
t0———冲压件材料的厚度;
r———翻孔竖边与凸缘部分的过渡圆角。
由于该冲压件对翻孔边缘的裂纹要求较严格,其翻边系数K的取值要比Kmin大10%~15%, 取K=0.66。 代入数据( 图3) 求得:翻孔高度H′=3.6mm,预冲孔直径d0=11.62mm;将计算结果与产品规格要求尺寸作对比得:H′( 3.6mm)<H( 5mm),冲压件的翻孔竖边高度小于冲压件工艺要求的高度,GH536 高温合金的冲压件不能通过冲孔—翻孔工序成形得到合格产品。
2.3一般翻孔工艺的翻孔质量模拟分析
出于节约成本的考虑, 使用DYNAFORM模拟软件代替试模对GH536 高温合金冲压件的翻孔质量进行检验。 将理论条件下计算得到的工艺参数导入到DYNAFORM中进行数值模拟, 得到冲压件翻孔成形的成形极限图( FLD)如图4 所示。
由图4 可见,对于使用GH536 高温合金材料的高翻边孔冲压件通过冲孔—翻孔的一般翻孔工艺得到的产品,翻孔竖边无开裂现象发生,仅在翻孔竖边处有少许起皱的趋势,说明在合理计算的条件下,这种材料的翻孔成形能够避免开裂的发生。
通过分析以上模拟结果,说明GH536 高温合金能够在常温下成形翻孔质量合格的冲压件。 但是由于翻孔的竖边高度达不到要求, 需要对翻孔成形方法进行改进, 使冲压件的翻孔竖边高度达到工艺要求的高度。通过参考相关文献,对于这种较难一次翻孔成形的高温合金材料, 采用先拉伸再冲孔后翻孔[5,6,7]的方式能够解决冲压件翻孔开裂和翻孔竖边高度达不到工艺要求的问题。
3改进一般翻孔成形工艺的分析
3.1拉伸高度的确定
先拉伸再冲孔后翻孔的成形工艺( 如图5 所示)相较于冲孔-翻孔的翻孔工艺,能够增大冲压件在翻孔过程中材料的变形区,减少预冲孔的变形程度,能够同时解决翻孔竖边高度达不到工艺要求和翻孔开裂的问题。
先拉伸再冲孔后翻孔成形工艺, 首先应确定在拉伸基础上冲压件翻孔竖边能够达到的高度:
式中:H———翻孔竖边高度,5.5mm;
D0———冲底孔直径,待计算;
Dm———翻孔中心线层直径,16.6mm;
R———翻孔竖边与凸缘部分的过渡圆角,r=1mm;
K———翻孔系数,此时的K=Kmin+(20%-15%)
此时拉伸高度通过下面的公式计算得出:
式中:H———翻孔竖边高度,5.5mm;
H———冲压件的拉伸高度;
R———翻孔竖边与凸缘部分的过渡圆角,r=1mm。
根据翻孔前后中性层不变的原则, 冲孔直径的值D0等于冲压件拉伸之后的中性层长度A与其翻孔之后的中性层长度B之差。 根据经验公式,偏置出冲压件的中性层之后,通过计算得出;冲压件拉伸后中性层的长度A为36.69mm,翻孔后的中性层长度B为27.78mm, 故冲压件拉伸后冲孔直径应为D0=A-B=8.91mm。
通过以上计算, 在改进工艺条件下的翻孔参数取值分别为拉伸高度h1=3.5mm,冲孔直径D0=9mm。
3.2改进翻孔工艺后翻孔质量模拟分析
通过UG软件将使用以上参数的模型导入到DYNAFORM模拟软件中, 对GH536 高温合金的冲压件做拉伸、翻孔工步下的成形工艺模拟,检验其在以上两个工艺条件下材料的变形及厚度的变化。 如图6 是冲压件拉伸状态下的极限变形和料厚的变化图, 图7 是冲压件在拉伸基础上的极限变形图的料厚变化图。
如图6a所示,冲压件的变形区全部处于安全状态,即无开裂或起皱出现,或者无开裂或起皱的趋势出现。图6b显示冲压件在拉伸过程中材料厚度的变化,其中拉伸底部r角处材料为变薄“ 严重区”;通过图示看出“ 严重区”的材料厚度能够达到0.87mm,说明冲压件在拉伸过程中接近不变薄拉伸, 不会影响后序的翻孔变形。
图7a冲压件的翻孔极限图中显示翻孔竖边的变形区无起皱和开裂趋势, 说明在拉伸基础上的翻孔成形能解决高温合金翻孔开裂问题; 图7b所示,翻孔竖边的顶端部分材料开始变薄, 最薄处翻孔竖边的厚度为0.76mm,不影响成形件的质量。
改进后的翻孔工艺主要需要确定的参数就是拉伸高度及冲孔直径, 拉伸高度过高会导致拉伸变形过大,材料变薄严重,直接影响翻孔竖边的质量;拉伸高度过低则会造成翻孔竖边高度不够, 或者翻孔边缘开裂。预冲孔的大小直径影响翻孔竖边的高度。计算完新工艺条件下的两个重要参数后, 使用DYNAFORM软件对计算参数下的工件进行模拟,在模具制造之前对工件成形过程进行检测, 检查冲压件在模拟条件下的成形质量, 减少后期模具制造的出错率及试模调模的次数, 提高了模具的制造效率。
实际生产出的冲压件如图8 所示, 在新工艺的参数条件下,通过两次试模调试,最终确定的拉伸高度为3.0mm,冲孔直径为9mm,并且翻边高度达到要求,翻边孔没有开裂,证明新工艺完全适合高温合金冲压件的翻孔成形。
4总结
对于翻孔竖边高度较高或者翻边系数较小的的冲压件, 一般的冲孔翻孔工艺容易造成冲压件翻孔边缘开裂。 通过改进GH536 高温合金冲压件的翻孔工序,使用先拉伸再冲孔后翻孔的方法,解决了高温合金材料在使用冲压模具生产中的翻孔开裂问题。将新工艺与CAE软件结合使用,使冲压件在新工艺成形过程中每一个工步的变形情况都有直观的反映,确保每一工步计算的合理性和变形的正确性,减少了后期试模调模的次数。 影响翻孔成形开裂的另一个因素是冲孔的质量, 在翻孔前一工序通过对冲孔进行倒角去掉毛刺,改变冲孔面的质量,也能够减少或避免翻孔边缘的开裂; 除了在改善冲孔的表面质量外,在翻孔过程中添加润滑油的方法,减少摩擦力,从一定程度上也能够避免开裂的发生。
摘要：GH536高温合金具有良好的热加工性能,但其在冷成形过程中易出现加工硬化现象。使用GH536高温合金材料的高翻边孔冲压件在一般翻孔工艺成形过程中,会出现翻孔边缘开裂和翻孔竖边高度达不到要求的问题。通过分析冲压件在一般翻孔工艺过程中产生以上问题的原因,对一般翻孔工艺进行改进,采用先拉伸再冲孔后翻孔的新工艺。使用DYNAFORM软件模拟冲压件在新工艺条件下的翻孔成形过程,并根据材料变形的特点及翻边孔的质量,确定翻孔工艺的新方案,解决高温合金材料的高翻边孔冲压件在翻孔成形过程中孔开裂和翻孔竖边高度达不到要求的问题。
数控单元冲压模具的快速成形技术 第2篇
摘 要: 介绍了基于简单图形元素的单元冲模快速成形的数字化编码,给出了数控单元冲压模具的结构示意图,详细地介绍了用AT89C52单片机构成的冲模控制系统,用VB6.0编制的系统程序框图和上位机与单片机的通信程序框图，
关键词: 数控;单元图形;冲压模;快速成形;单片机
1 前 言
随着经济的快速发展和市场需求的多样化,人们对产品生产周期的要求越来越短,尤其在小批量甚至单件生产方面,要求现代制造技术不仅要有较高的柔性,还要有更新的、更能满足市场要求迅速变化的生产模式。数控单元冲压模具快速成形技术,就是为适应此种状态而产生的。
2 单元冲模快速成形的数字化编码钣
钣件的形状可分割成一些简单的图形元素,然后合成所需图形。例如:矩形是4个直角的合成;波浪形是一些曲线的合成等。因此,对于一些精度要求较高的小批量甚至单件生产的钣金件,可以用一些通用件迅速组装成单元冲压模具,采用数控技术,使之快速成形。将被加工钣金件看成一个可被分割的平面图形,对分割出来的简单图形元素进行数字化处理。即按其方位进行定位编码。如图1所示的非等距简单图形零件的数字化,缺口1、2、3、4的(Δx,Δy)均相等,方孔5的(Δx,Δy)均等于2倍的(Δx,Δy),设现有通用冲头的宽等于Δx,长等于Δy,则按如图1所示进行编号。缺口1由位置(2,0)以及位置(3,0)合成,缺口2、3、4同样由两个位置合成,方孔由8个位置合成。如果采用矩形单元快速成形,可以获得如图2所示的二维编码,由于划分过细使得到的编码较长。如果采用正方形单元快速成形,则可以获得如图3所示的二维编码,其编码减小一半。
矩形单元二维编码如下：
对于等距简单图形零件如钥匙齿形的快速成形由于齿距相等河以进一步简化编码。钥匙齿形编码示意图，如图2所示。图中采用三角形单元，实际应用采用的是梯形单元编码可以降为一维数组。
参数定义:
齿数--冲压的次数，现假使为5。
齿距--冲压时，Y方向的每次移动的距离。
级差值—冲压时X方向移动一个单位时的距离。
级差数--冲压时，X方向的移动单位。
当选定齿距和级差值后，钥匙的齿形加工位置可以转换为级差数最后齿形编码为一维数组((2 1 3 2 1)。由以上可知数字化编码是单元冲模快速成形的关键，合适的编码不仅可以提高生产效率，而且可以节省存储内存。
3 快速成形的结构设计
目前，大部分中小型企业尚不具备购买高档数控冲床的经济实力，数控单元冲压模具可以直接安装在普通冲床上作为简易数控冲床来使用。
快速成形模具机构示意图如图3所示。上模为凸模机构。光电头安装在上模板下方以检测凸模的起落。坯料的装夹要根据不同的需要进行设计。料板由步进电机控制丝杠分X,Y方向驱动。下模为凹模机构，直接安装在工作台上。
4 快速成形的控制系统设计
4.1 电机驱动及选用
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，
共有3种:永磁式、反应式和混合式。混合式集中了前二种的优点，从性价比方面进行综合考虑，拟选用步进角1.8º的两相混合式步进电机。
驱动器的型号、种类较多，细分型为考虑对象。因为细分型可消除电机的低频振荡，可提高电机的输出转矩及分辨率。顾及速度和精度细分系数定为4。
4.2 系统硬件设计
数控单元冲模是安装在曲轴式压力机上的，机床的冲压原理不变。需要控制的是两方面内容:首先要确定零点以及各工位点的位置;其次在上冲模往复动作的启停间被加工件的按编码所得的X,Y方向的快速进给送料运动以及这两个动作的协调。即实现冲压和送料动作的同步控制。控制系统框图，如图4所示。光电信号检测电路图，如图5所示。
数控系统的人机界面采用键盘输入LED显示键盘具有数字键、设定、修改、查寻、X及Y方向的调整、执行等的功能键，可用来完成加工程序的输入、修改及对控制的操作和调整等。操作人员根据被加工件的形状在计算机上进行编码，自动生成加工程序，通过串行口将加工程序下载给单片机并且保存在FLASH ROM中。工模安装后手动调整零位。进入执行后单片机从FLASH ROM中取得加工程序，并计算X,Y方向的步进距离后再将其转换成相应的步进脉冲数控制X,Y方向的步进电机的转动步数。当光电信号检测到上模位于开启位置时数控系统迅速将待加工件定位到加工位置，并且启动冲床上冲模下压，实现一次冲压。在冲床带动上冲模开启时数控系统迅速地将待加工件移动到下一加工位置等待下次冲压，直到完成加工停止冲床运动。
4.3 系统软件设计
整个系统由上位机来管理。系统软件语言采用Visual Basic 6 .0编制其集成开发环境(IDE)集设计、修改、调试、生成等功能于一体，人机交互界面十分友好。它是功能强大的Windows环境下的编程语言简单易学可视化程度高。
系统软件结构采用模块化结构，共有5个功能模块:系统开机后进入Windows界面双击“数控单元冲模”图标，即弹出应用界面，可选择功能模块。系统软件功能模块图如图6所示。
编辑模块用来完成用户对所设定的参数组进行操作的程序的编辑、修改、生成。
参数设定模块将输入的参数组制成数据表，送入数据库以备程序的调用。
运行管理模块负责程序的运行、中断。
通信模块负责上、下位机之间的通信管理，就是将控制程序段及调用的参数组使用MSCOMM控件，通过RS232串行口送入单片机使单片机执行控制工作。
查询模块。方便用户对已存文件的查看与调用。
单片机的程序也采用模块化结构，与上位机一样共有5个功能模块通过通信接口接受上位机的输入指令，控制X,Y方向步进电机的运动。也可以脱离上位机直接控制运行。上位机通信程序流程图，如图7所示。下位机通信程序流程图，如图8所示。
5 结束语
垂柳快速成形栽培技术 第3篇
关键词：垂柳；栽培种植
中图分类号： S763.7 文献标识码：A 文章编号： 1674-0432（2014）-10-81-1
随着我国社会主义市场经济的不断发展，人们生活水平不断提高，人们对生活环境的要求也越来越高，这在一定程度上给城市绿化带来了新的挑战。垂柳作为杨柳科柳属落叶乔木，在城市的绿化园林工程中被得到广泛地应用。因此，在了解垂柳的基本生活习性之后，探索垂柳快速成形栽培技术，对进一步加快城市园林绿化脚步有着极其重要的意义。
1 垂柳的形态特征和主要用途
1.1 垂柳的形态特征
垂柳属于杨柳科柳属落叶乔木，具有抗病虫、喜水、萌芽率较高、喜温、环境适应性较强、喜肥、成枝率较高以及耐涝的特点，树冠一般为广卵形，枝叶比较细长，容易下垂，树叶呈淡黄褐色，从当前我国垂柳的种植现状来看，主要分布于华北、长江流域、东北以及南方各省的平原地区。一般在种植垂柳时，会选择潮湿深厚的酸性或者中性土壤，pH值应该保持在6～8，在这样的环境中，垂柳的生长速度较快。
1.2 垂柳的主要用途
垂柳具有姿态优美、柔软下垂以及枝条细长的特点，自古以来就作为重要的庭院观赏树，垂柳的应用主要有以下方面：城市行道树。在城市的绿化中，垂柳由于环境适应性较强、姿态优美，可以用作固岸护堤树、行道树、平原造林树种以及庭阴树等；垂柳具有较强的抗毒气体能力，还可以吸收二氧化硫，工厂进行绿化建设时，通常会将垂柳作为首选树种，种植垂柳，不仅可以美化环境，在一定程度上还能净化空气；在人们的日常生活中，会经常接触到柳树，柳树不仅可以作为城市行道树，工厂绿化树，还具有各种各样的用途。比如，柳树可以作为接骨的夹板材料；可以编制柳箱、柳篮等生活必需品。总的来说，柳树具有广泛地用途，在一定程度上与人们的日常生活有着密不可分的联系。
2 垂柳快速成形栽培技术
从当前我国垂柳的种植现状来看，虽然垂柳比较容易种植，存活率较高，但是，传统的垂柳种植技术，柳树的生长周期较长，无法满足城市绿化建设的要求，所以，在江苏盐城地区进行垂柳种植时，运用垂柳快速成形栽培种植技术，可以在2～3年的时间内让垂柳的小冠和中冠成形，4年时间大冠成形，在一定程度上大大缩短了垂柳的成形周期，一般来说，可以从以下几个方面入手：
2.1 培土
在完成垂柳种植以后，一定要做好后期的培土工作，通常在苗木期间时，培土的次数可以定在2～3次，当苗木长到15厘米时，可以第一次进行培土，并且覆盖插条的顶部，在进行第二次培土时，一定要在苗木生长高度达到30厘米之后，而苗木在生长到50厘米之后，就可以进行第三次培土，这样一来，就可以为苗木创造良好的生长环境。
2.2 追肥
所谓追肥，主要指的是在完成垂柳苗木的种植之后，一定要将所施底肥作为基本前提，再次对苗木进行施肥，这在一定程度上可以培育出茁壮的苗木。一般来说，在垂柳的生长期间，应该适当施一些硫酸铵、尿素等氮肥，在树苗的生长后期，应该适当追施一些过磷酸钙、草木灰等钾肥。通常在对垂柳进行施肥时，会采用集中施肥的方法，即穴施或者条施，在苗木的根部施适当的肥料，一般来说，在施肥的过程中，一定要牢牢控制肥料的数量，并且尽量避免与垂柳的叶子接触，只有这样，才能既达到施肥的目的，又为苗木的茁壮成长提供了有效地保障。
2.3 摘芽
在培植垂柳的过程中，为了垂柳生长茂盛，一定要进行摘芽，在幼苗长到一定阶段之后，就需要让每一株苗木只保留一个比较健壮的幼芽，并且对多余的枝条进行清除，将一条比较健壮的枝条培育成主干，这样一来，柳树苗就不会因为多余的枝条分散养分而生长缓慢，在一定程度上有助于缩短柳树的生长周期。
2.4 灌水
一般来说，适时灌水在一定程度上可以为柳树的快速生长提供有效地保障。通常在进行灌水时，主要分为两次，第一次是在完成垂柳的种植工作之后，要立即进行灌水，确保土壤与垂柳苗木紧密结合在一起，在进行第二次灌水时，一定要根据苗木的实际需求，只有这样，才能收获较好的灌溉效果。
2.5 松土除草
杂草的存在在一定程度上也会影响垂柳的生长周期。所以，在完成垂柳的栽培工作之后，一定要做好后期处理工作，定期进行除草，确保垂柳生长养分的充足。
2.6 病虫害防治
柳树苗在生长的过程中，比较容易受到金花虫、象鼻虫以及蚜虫的侵害，所以一定要定期开展病虫防治工作，一方面可以确保垂柳的茁壮成长，另一方面还能缩短垂柳的生长周期，使垂柳快速长成。
3 结语
总而言之，垂柳作为一种乔木风景树，在一定程度上与我国城市绿化建设有着密不可分的联系。因此，在进行垂柳种植时，一定要在了解垂柳生长习性的基础上，对栽培技术进行不断地改进和创新，只有这样，才能有效缩短垂柳的生长周期，为人们营造良好的生活环境。
参考文献
[1] 张芝秀.垂柳快速成形栽培技术[J].科学种养,2013(7):15.