一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于板料渐进成形的温度测量装置，属于机械领域的金属板料成形技术领域。
【【背景技术】】
[0002]渐进成形技术是依据分层制造思想，把三维零件二维化，利用成形工具头，沿着轮廓等高线逐层挤压出所需零件形状，具有无模具(或使用简单模具)和低成本等优点。对于常温难成形的镁合金、钛合金等板料的加工必须使用热渐进成形才能实现。现在国内外对热渐进成形的研究大都采取温度开环控制方法，对温度这一成形参数不能精确控制。为实现温度的闭环控制，必须使用温度测量装置，现有温度测量方法存在成本高、控制复杂、存在时间延迟等缺点。本发明解决了热渐进成形加工区温度测量问题，具有结构简单、成本低、响应快等优点。
【
【发明内容】
】
[0003]为了克服现有技术领域存在的上述技术困难，本发明的目的在于，提供一种结构简单、使用方便的带温度测量功能的成形工具头，实现热渐进成形的温度闭环控制。
[0004]本法明提供一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，它包括成形工具柄、成形工具头、红外热电偶、隔热套及温度控制器；
[0005]所述成形工具柄和成形工具头均设有内孔；成形工具柄与成形工具头的内孔相通;所述成形工具柄与成形工具头可以为一体;所述成形工具柄与成形工具头可以做成独立结构，通过焊接或螺纹固定方式连接;如果成形工具柄与成形工具头不为一体，成形工具头使用耐高温、耐磨材料如硬质合金，成形工具柄使用高强度、高刚度材料如轴承钢。
[0006]所述成形工具柄为圆柱形，与机床主轴连接，使成形工具头与机床主轴保持固定的位置关系；
[0007]所述成形工具头为半球形或带倒圆角的圆柱形，可以实现成形工具头与板料的光滑接触，提高成形零件的表面质量；
[0008]所述红外热电偶安装在成形工具柄内孔中，红外热电偶可以透过成形工具柄与成形工具头的内孔测量板料温度；
[0009]所述隔热套安装在成形工具柄与红外热电偶之间，保护红外热电偶不被损坏，隔热套的材料可以选用陶瓷、云母、玻璃纤维、石棉、气凝胶毡；
[0010]所述温度控制器通过导线与红外热电偶连接，温度控制器采集红外热电偶的数据即板料温度，通过对比采集的温度与设定的加工温度得到调节量并输出给加热装置，实现温度闭环控制。
[0011]本发明提供一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其优点在于结构简单合理、成本低;所述红外热电偶可以一直跟随成形工具运动，测量板料变形区附近温度，无需对温度测量位置进行额外控制；利用红外热电偶测温不存在热传递造成的时间延迟；直接测量板料温度，不存在等效测量带来的误差;成形工具柄采用刚度好、低成本材料，成形工具头采用高硬度、耐高温的材料，性能好、成本低。
【【附图说明】】
[0012]图1是本发明一个实施例的整体结构示意图。
[0013]图中标号说明如下:
[0014]1.成形工具头;2.成形工具柄;3.红外热电偶;4.隔热套;5.导线；
[0015]6.温度控制器。
【【具体实施方式】】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实例。
[0017]如图1所示，本实例的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，包括成形工具头1、成形工具柄2、红外热电偶3、隔热套4、导线5和温度控制器6。所述成形工具柄2和成形工具头I均设有内孔;所述成形工具柄2使用低成本、高刚度材料，所述成形工具头I使用高硬度、耐高温材料;所述成形工具柄2和成形工具头I通过焊接连接;所述红外热电偶3安装在成形工具柄2孔内，红外热电偶3发射的红外线可以透过成形工具头I的内孔;所述隔热套4安装在红外热电偶3与成形工具柄2之间，保护红外热电偶不被高温损坏；
[0018]成形工具安装在渐进成形机床主轴上，板料安装在成形工装上，开始加工后机床主轴带动成形工具沿设定的零件等高线方式的轨迹运动，使成形工具不断挤压板料。本发明中的成形工具应用在热渐进成形中，板料处于整体高温或变形区域局部高温，如钛合金板料加工温度在500°C左右，对于温度测量只需测量变形区域温度。本发明成形工具中的红外热电偶可以测量成形工具正下方板料的局部温度，测得温度的区域与变形区域的距离为不超过成形工具半径的小距离，可以用测得的温度等效变形区域温度。可以通过试验总结出变形区域温度与测量区域温度的差值关系，用测量区域温度加上上述差值得到板料变形区域更加精确的温度。温度控制器得到变形区域温度后通过对比设定加工温度得到调节量并发送给加热装置，加热装置通过调节加热功率调节温度，最终实现温度的闭环控制。
【主权项】
1.一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，它包括成形工具柄、成形工具头、红外热电偶、隔热套及温度控制器； 所述成形工具柄和成形工具头均设有内孔;成形工具柄与成形工具头的内孔相通;成形工具头使用耐高温、耐磨材料;成形工具柄使用高强度、高刚度材料； 所述红外热电偶安装在成形工具柄内孔中，红外热电偶透过成形工具柄与成形工具头的内孔测量板料温度； 所述隔热套安装在成形工具柄与红外热电偶之间，保护红外热电偶不被损坏， 所述温度控制器通过导线与红外热电偶连接，温度控制器采集红外热电偶的数据即板料温度，通过对比采集的温度与设定的加工温度得到调节量并输出给加热装置，实现温度闭环控制。2.根据权利要求1所述的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其特征在于:所述成形工具柄与成形工具头可为一体结构。3.根据权利要求1所述的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其特征在于:所述成形工具柄与成形工具头通过焊接或螺纹固定方式连接。4.根据权利要求1或3所述的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其特征在于:所述成形工具柄为圆柱形，与机床主轴连接，使成形工具头与机床主轴保持固定的位置关系。5.根据权利要求1或3所述的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其特征在于:所述成形工具头为半球形或带倒圆角的圆柱形，实现成形工具头与板料的光滑接触，提高成形零件的表面质量。6.根据权利要求1所述的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其特征在于:成形工具头选用的材料为硬质合金。7.根据权利要求1所述的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其特征在于:成形工具柄选用的材料为轴承钢。8.根据权利要求1所述的一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，其特征在于:隔热套的材料选用陶瓷、云母、玻璃纤维、石棉或气凝胶毡。
【专利摘要】本发明一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具，它包括成形工具柄、成形工具头、红外热电偶、隔热套及温度控制器；所述成形工具柄和成形工具头均设有内孔；成形工具柄与成形工具头的内孔相通；成形工具头使用耐高温、耐磨材料；成形工具柄使用高强度、高刚度材料；所述红外热电偶安装在成形工具柄内孔中，红外热电偶透过成形工具柄与成形工具头的内孔测量板料温度；所述隔热套安装在成形工具柄与红外热电偶之间，保护红外热电偶不被损坏，温度控制器通过导线与红外热电偶连接，温度控制器采集红外热电偶的数据即板料温度，通过对比采集的温度与设定的加工温度得到调节量并输出给加热装置，实现温度闭环控制。本发明结构简单合理、成本低。
【IPC分类】B21D37/16, B21D31/00
【公开号】CN105710204
【申请号】CN201610208192
【发明人】李小强, 张永生, 李东升
【申请人】北京航空航天大学