自阻电加热渐进成形加热电路智能通断装置的制作方法

本发明涉及板料塑性成形技术领域，具体涉及一种自阻电加热渐进成形加热电路智能通断装置。

背景技术：

渐进成形技术是一种新型无模成形工艺，该技术在小批量、多品种的生产模式下具有柔性高、开发周期短、成本低等特点。近年来，航空航天部门对轻质合金类钣金零件的需求日益增加，然而，这些轻质合金在室温下塑性差，成形困难，常温下的渐进成形技术难以胜任这类材料的精确成形。为了克服该类材料在室温下的成形缺陷，在原渐进成形技术的基础上，采取了对板材通大电流瞬间产生大量焦耳热的自阻电加热方式来加工该类材料。自阻电加热渐进成形技术能很好地解决这类材料在常温下成形性能差的问题，该技术的提出推动了渐进成形技术的发展，在航空航天领域对常温下塑性差的轻质合金的成形制造具有重大意义。

目前，国内外学者主要在成形装置、成形工艺参数、成形轨迹策略等方面对自阻电加热渐进成形技术展开研究，而在自阻电加热渐进成形的加热方式方法上鲜有探索。根据自阻电加热渐进成形的工艺特点，成形过程中需要对加热电路进行适时的通断操作。就目前的研究现状来看，成形时加热电路的通断基本都是通过手动操作完成的，具体步骤是：成形开始时，待成形工具头与板料刚好完全接触时，导通加热电路；成形结束后，成形工具头与板料脱离，切断加热电路。这种手动操作加热电路通断的方式不需要复杂的设备，全凭操作者的操作经验。实践表明，此种操作方式在实验过程中会存在种种的弊端，比如：工具头与板料接触时接通加热电路的瞬间会产生电弧，电弧产生的高温会烧穿成形板料，损坏成形工具头，严重破坏加工的连续性。对于此操作弊端，国内外还没有学者提出相应的解决方案。本发明的目的就是设计一种自阻电加热渐进成形加热电路自动通断装置，消除手动操作加热电路带来的弊端。

技术实现要素：

本发明的目的是针对自阻电加热渐进成形加工过程中手动控制加热电路通断存在的弊端提供一种加热电路智能通断装置。本发明在渐进成形装置的底部放置了一个压力传感器，用来实时监测成形工具头与板料的接触情况，测量出的压力数值信号通过控制电路的传递、转换、判断，最终驱动位于加热电路中的继电器开关实现加热电路的智能通断。本发明对自阻电加热渐进成形加热电路的通断进行了自动化控制，避免了因手动控制加热电路产生的弊端，很好地辅助了自阻电加热渐进成形工艺。

为了解决背景技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：包括：在成形装置(4)的底部放置一个木块(2)(木块(2)中间事先挖出一个压力传感器(6)般形状的凹槽，同时打了一个孔以放置压力传感器(6)的输出信号线)。将压力传感器(6)放入木块(2)的凹槽内，并接上信号输出线。在成形装置(4)和木块(2)中间有一层薄木板(3)，使得成形装置(4)和压力传感器(6)绝缘隔离，同时用两个内六角螺栓将薄木板(3)与成形装置(4)锁紧。本发明中的加热电路包括成形工具头(7)、金属电极(8)(10)、加工板料(5)、直流电源(13)、控制电路(15)。控制电路(15)根据加工中的实际情况对加热电路的通断进行控制。

所述的控制电路(15)包括：压力传感器(6)、变送器(1)、模数转换模块adc0809(9)、stc89c52单片机(11)、继电器驱动模块l298(14)、继电器开关(12)。压力传感器(6)实时监测成形过程中的成形力，测量出的成形力数值信号通过变送器(1)进行信号变换后传递给模数转换模块adc0809(9)，模数转换产生的数字信号传递给stc89c52单片机(11)，经单片机的判断后，驱动继电器驱动模块l298(14)进而控制位于加热电路中的继电器开关(12)，最终达到自动控制加热电路通断的效果，即加工开始及加工进行的时候，接通加热电路；加工结束时，切断加热电路。

本发明提供的自阻电加热渐进成形加热电路通断装置具有以下优点：

1、在原有成形装置的加热电路中加入控制电路，避免了手动操作加热电路带来的弊端和安全隐患。

2、由于控制电路的加入，较好地实现了加工过程的连续性，对自阻电加热渐进成形工艺起到了较好的辅助作用。

附图说明

图1是自阻电加热渐进成形加热电路通断装置示意图

图2是加热装置控制电路原理图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行更详细的说明。

如图1所示，自阻电加热渐进成形加热电路通断装置，由木块(2)、薄木板(3)、成形装置(4)、加工板料(5)、成形工具头(7)、金属电极(8)、金属电极(10)、直流电源(13)、控制电路(15)构成。控制电路(15)包括压力传感器(6)、变送器(1)、模数转换模块adc0809(9)、stc89c52单片机(11)、继电器驱动模块l298(14)、继电器开关(12)。在木块(2)中掏出一个如压力传感器(6)形状般的凹槽，同时在凹槽侧壁打一个通至外部的孔。之后，将压力传感器(6)放入木块(2)中间的凹槽内，并在打好的孔内放入信号输出线。在成形装置(4)和木块(2)的中间有一层薄木板(3)，用来隔离压力传感器(6)与成形装置(4)，同时用螺栓将薄木板(3)与成形装置(4)拧紧固定。本发明的加热电路由成形工具头(7)、金属电极(8)(10)、加工板料(5)、直流电源(13)、控制电路(15)组成(如图1所示)。控制电路(15)原理图如图(2)所示，图中的发光二极管(21)是用来模拟反映加热电路的通断情况(即发光二极管亮表示加热电路导通，发光二极管灭表示加热电路断开)。按照图2所示的接线依次将压力传感器(6)、变送器(1)(实际控制电路由于信号需要转换的原因需在压力传感器和模数转换器adc0809之间接入一个变送器)、模数转换器adc0809(9)、stc89c52单片机(11)、继电器驱动模块l298(14)、继电器开关(12)连接好(如图1所示)。之后，按照成形开始及成形进行时，加热电路接通，成形结束时，加热电路断开的控制效果进行编程，最后将编好的程序输入到stc89c52单片机(11)中。

本发明自阻电加热渐进成形加热电路智能通断装置的操作步骤：

1、将组装好的成形装置用铁块、螺柱和锁紧螺母固定在机床工作台上；

2、成形装置固定好后，对压力传感器(6)进行清零操作；

3、启动机床，此时成形工具头(7)慢慢下降(初始状态下成形工具头(7)是脱离加工板料(5)位于其上方的)，直至成形工具头(7)与加工板料(5)接触；

4、当成形工具头(7)产生的成形力达到程序所设定的压力值时，控制电路(15)控制继电器开关(12)闭合，加热电路导通，并且成形加工的过程中加热电路是一直处于导通状态的；

5、当成形加工结束时，成形工具头(7)开始脱离加工板料(5)，此时压力传感器(6)测到的成形力小于设定值，继电器开关(12)断开，加热电路被切断，成形结束。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种自阻电加热渐进成形加热电路智能通断装置。针对自阻电加热渐进成形实际加工过程中手动控制加热电路通断产生的弊端，本发明采用一个压力传感器实时监测成形工具头与板料的接触情况，通过压力传感器实时检测出的压力数值信号经过变送器、模数转换器传递给单片机，由单片机对实时的压力值大小进行判断继而控制位于加热电路中的继电器开关，最终实现加热电路能够自动通断的效果。本发明能够有效地避免人工手动操作加热电路通断时，工具头与板材接近产生电弧而烧穿成形件现象的发生，起到保护成形工具头，增加其使用寿命，并保证加工连续性，提高成形件精度的作用。

技术研发人员：鲁世红;张春;李正芳;毛志翔
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2017.12.11
技术公布日：2018.05.08