機(jī)械科學(xué)與技術(shù)：微機(jī)控制盒形件超塑脹形控制系統(tǒng)的研究
2022-09-13【作 者】王永軍;王俊彪;陳華;王仲奇
【前 言】
介 紹 了 微 機(jī) 控 制 盒 形 件 超 塑 脹 形 的 原 理 ，給 出 了 以脹 形件中心角為 自變量 的最佳 加壓規(guī) 律數(shù)學(xué)表 達(dá)式 ，分析 了 其特點(diǎn)及計算效果 ，表 明該表達(dá)式 適合 于微機(jī)計算 和便于 脹 形 控 制 。介 紹 了 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 結(jié) 構(gòu) 圖 ，運(yùn) 用 VC4-4- 6．0 自行開發(fā) 了脹形控 制系統(tǒng) 軟件 ，說 明 了其 功能及 主要流程 圖 應(yīng)用該 系統(tǒng)進(jìn)行脹形實(shí)驗(yàn) ，結(jié)果表 明系統(tǒng)運(yùn)行正 常，控 制 精 確 ，提 高 了 盒 形 件 的 超 塑 成 形 極 限 ，縮 短 了 變 形 時 間 。 微機(jī) 控 制 盒 形 件 超 塑 脹 形 成 形 是 在粘 塑 性 本 構(gòu) 方 程 及 塑 性 理 論 的 基 礎(chǔ) 上 ，通 過 對 盒 形 件 超 塑 脹 形 工 藝 過 程 的力 學(xué) 分 析 ，建 立 盒 形 件 最 佳 超 塑 變 形 條 件 及 其 對 應(yīng) 的 最 佳 加 壓 規(guī) 律數(shù)學(xué)模型 ．根 據(jù)不 同材 料的性 能參 數(shù)和 不同形狀零 件的 幾何 參 數(shù) 計 算 得 到 不 同 零 件 的 最 佳 加 壓 規(guī) 律 曲 線 ，并 通 過 汁 算 機(jī) 按 此 規(guī) 律 實(shí) 現(xiàn) 對 成 形 過 程 中零 件 的 脹 形 壓 力 的 控 制，以提高盒 形件超 塑成 形的成形極 限 ，縮短變形 時 間，使 零 件 厚 度 分 布 均 勻 。
國外超 塑脹形研究 較早 ，并求 出了半球形 、圓杯 形 、槽 形件 以及長條形加強(qiáng)筋及小 圓角半徑 充填 脹形等幾何形狀 較 為 簡單 的零 件 的 最 佳 加 壓 規(guī) 律 曲 線 。 國內(nèi)吉林工業(yè)大學(xué) 的宋玉 泉、東北 重型機(jī) 械學(xué)院 的趙 軍在超塑性脹形力學(xué) 解析理論 方面作 了大量 的工作 ，對半球 形件 的脹形過程進(jìn) 行 了詳 細(xì)分 析 ，由質(zhì)點(diǎn) 的位移微 分方 程得 到了位移隨幾何坐標(biāo) 及脹形高度變化 的表達(dá)式 。并對 材 料 的 厚 向 異 性 作 了考 慮 ，更 接 近 于 實(shí) 際 。并 由 此 得 出半 球 形 零 件 自由 脹 形 的 最 佳 加 壓 規(guī) 律[1]。 沈 陽航 空工業(yè)學(xué) 院的張 凌云 ，西北 工業(yè)大 學(xué)的 翟平通 過 對淺 盒形件橫截面 的應(yīng) 力、應(yīng)變 及應(yīng)變速率 的分析 ，推導(dǎo) 出了使危險點(diǎn) 應(yīng)變速 率為恒 定最佳 值時 的理想加 壓規(guī)律 ， 給 出了最佳 加壓規(guī)律的解析表 達(dá)式 。
本 文在張凌云 、翟平 的研究基礎(chǔ)上 ，通過對最佳加 壓規(guī) 律 的解 析表 達(dá)式 的適 當(dāng)變形 ，使 其適合 于微機(jī)計算 和用 于 控 制 。運(yùn) 用 VC4- 4- 6．0開發(fā) 了 控 制 系 統(tǒng) 軟 件 。
【結(jié) 束 語】
采用變形 高度作為 自變量的控制理論數(shù)據(jù)計算公式 ．計 算結(jié)果與所設(shè)定的控制采樣點(diǎn)數(shù)量有關(guān) ，采樣點(diǎn)過多或過少 都會產(chǎn)生較大 的計算誤差 ，當(dāng)采樣點(diǎn) 過少時 ．由于公式 的擬 合系統(tǒng)誤 差過大 而使計算 結(jié)果不準(zhǔn)確 ．當(dāng)采樣點(diǎn)過多時 ，由 于計算步長過小 ，從 而使計算累計差 過大 而使計算結(jié)果不準(zhǔn) 確 ，通過把用試 件高度變形量改為利用三角 函數(shù)作為控制數(shù) 據(jù)計算的 自變量 ，并在公式中采取避免用極小 的值作為分母 的措施，從而使算法避免 了因試 件變形量過小或過大時所造 成 的系統(tǒng)計算誤差 采用改進(jìn)后 的計算公式 。計算結(jié)果與數(shù) 據(jù)點(diǎn)的多少無關(guān) ．非常穩(wěn)定 ，計算結(jié)果顯示 ，當(dāng)設(shè)定 100個點(diǎn) 與 10000個點(diǎn)分別計算后，兩者相差 小于 5 。 微機(jī) 控制超塑脹 形控制 系統(tǒng)控 制軟件模塊 清 晰、使用 方便 、界面友好 。應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行脹形實(shí)驗(yàn) ．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表 明 系統(tǒng)運(yùn)行正常 ，控制精確 ，提 高了盒形件超塑成形 的成形極 限 ，縮 短 了 變 形 時 間 。
以下是正文：
