钛合金薄壁结构大型超塑成形扩散连接装备研制

定位装置示意图
钛合金等温热成形工艺要求在高温状态下工作，移动工作台移入主机后，通
过定位锥销对移动工作台进行定位保证其重复定位精度，满足设备成形工艺的 11 要求。工作台采用下置式顶起锁紧油缸结构，有效的避开了高温工作区域，延
长了油缸密封的使用寿命。
2.2液压系统
液压原理图
液压传动系统是由能量转换装 置、能量调节控制装置、辅助装置 及液压附件，借助电气系统的控制 完成各种动作的循环。
导向装置结构示意图
设备采用上置式导柱导向结构，导套与导柱间为楔铁式调整机构，通过 调节楔铁垫片的高度达到导柱横向移动目的，这样在保证滑块导向的同时， 有效的避开滑块工作的高温区域。方形导柱每面都有楔铁式调整机构，上 10 下共16个，从而保证了导柱与导套间隙的调整。
2.1主机系统
2.1.2移动工作台
第四部分 隔热系统
1 隔热系统组成 2 承压隔热陶瓷平台 3 隔热陶瓷 4 保温炉门
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4.1隔热系统组成
支架
隔热系统由承压陶瓷、隔热 陶瓷、保温门、支架及隔热附件 等组成，其作用是为加热工作室 保温及加热工作室与外部环境的 隔离。
保温炉门 承压陶瓷 隔热陶瓷
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4.2承压陶瓷平台
承压陶瓷结构示意图
水冷系统
电控系统：上位机系统、下位机系统、 温度控制系统等
加热系统
电控系统
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1.3设备的主要参数
序号
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
项目
单位
参数
公称力
KN
5000
回程力
KN
500
滑块行程
mm
900
压机开口
mm
1000
滑块快下速度
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于安装模具。
3.4加热管与热电偶
加热管结构示意图
加热管采用“L”形的三段式加热 管，所谓三段式电加热棒就是通过在 单支电加热管上实现三个区域进行独 立升温、独立控温。
热电偶主要用于各温区的温度控制和 温度保护，热电偶结构采用“L”形的双K 偶封装，均匀的分布在上、下平台上。
热电偶结构示意图
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天津市天锻压力机有限公司
TIANJIN TIANDUAN PRESS CO.,LTD.
钛合金薄壁结构大型超塑成型扩散连接装备研制 ——方案汇报
汇报人：
1
2014年11月
目录
一、整体技术方案概述 二、压机系统 三、加热系统 四、隔热系统 五、水冷系统 六、氩气、真空系统 七、电控系统
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第一部分 整体技术方案概述
承压隔热陶瓷平台起着保温隔热的作用，可以有效的提高设备的保温性，降
低能耗。隔热平台也是设备的主要承力部件。为了防止在使用过程中整体陶瓷平 台的破裂，超塑设备的陶瓷平台进行了分块设计，上、下平台各分为8块。 22
4.3保温炉门
保温炉门结构示意图
保温门由框架及隔热耐火材料组成。框架与隔热耐火材料使用高温螺栓 连接在一起，形成保温门。保温门安装在支架上，前后左右各一个，这样与 23 上下平台一起形成了一个密闭工作室。
钛合金超塑成形设备
5
1.2设备的功能与组成
1.2.2设备的组成
主机
该设备由以下几个自系统组成
液压机系统：主机、液压站 加热平台:金属加热平台、隔热陶瓷平台
液压站
加热管、热电偶等
保温系统：前门、后门、侧门、辅助装置 保温系统 水冷系统：水冷平台、冷却水监测装置
氩气、真空系统：真空控制气路、 氩气控制气路
2.2液压系统
2.2.2速度控制
高压泵
低压泵
本套系统通过采用大排量低压泵与小排量高压泵串联的形式，当滑块快下时 通过低压泵给滑块上腔供油，从而实现滑块的快速下行。通过采用小排量泵和小 14 通径、小流量比例流量控制阀的控制方式，从而实现压机的微速控制。
第三部分 加热系统
1 加热系统组成 2 加热系统工作原理 3 加热平台 4 加热管与热电偶
1 整体布局 2 功能与组成 3 主要参数
3
1.1设备的整体布局
设备整体布局三维示意图
设备整体布局俯视图
4
1.2设备的功能与组成
1.2.1设备的功能
设备的主要功能是利用自带的 加热系统将常温下工艺塑性低的钛 合金进行加热，加热到950℃时钛合 金软化，四周的炉门关闭进行保温， 在保温的状态下滑块下行完成上、下 模具的闭合，进而成形高精度钛合金 构件的成形设备。
液压系统控制的主要动作： ➢滑块的下行与回程 ➢移动工作台的移入与移出 ➢工作台的起落与加紧 ➢前后保温炉门的升降
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2.2液压系统
2.2.1压力控制
压力控制单位
压力控制单位原理图
本套系统采用压力补偿伺服控制单元结合两组不同量程的高精度压力传感 器用于实现对压机的压力控制以及检测。同时通过电控系统的闭环控制，建 13 立与模具内气体压力相对应的耦合关系实现对压力的稳定控制。
第五部分 水冷系统
1 水冷系统组成 2 冷却水柜 3 水冷板
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3.1加热系统组成
设备上、下加热平台 加热系统结构示意图
加热系统轴测图
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3.2加热系统工作原理
加热平台三维示意图
加热平台分区示意图
加热平台温度控制
金属加热平台沿机床前后方向，贴近平台上表面均布
多条贯穿孔，以安置电加热管及热电偶，每个平台上布置
18个加热区域和18个测温点及18个控温保护热电偶，以确
保炉膛温度均匀。在加热管与平台中间放置了压缩性能较
好的隔热棉，有效的补偿了加热管之间的间隙。
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3.3加热平台
金属加热平台三维示意图
金属加热平台图纸
“T”型槽结构示意图
金属加热平台由四块加热板构成。在加热板上布置有两种直径规格的贯穿
深孔，用于安装加热管与热电偶。 “T”型槽布置在每两块加热平台之间，用
MPa
±2℅
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第二部分 压机系统
1 主机系统 2 液压系统
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2.1主机系统
2.1.1机身结构
机身 结构
拉杆与锁母 上横梁 立柱
下横梁
设备主机结构采用组合框架式结构，通过超压预紧的方法，利
用四条拉杆及上下锁母将上、下横梁以及左右支柱锁紧形成封闭框
架，减小设备加压时机身的变形量。
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2.1主机系统
2.1.2导向装置
mm/min
1000
滑块工作速度
mm/s
0.5-2
滑块回程速度
mm/min
1000
有效工作台面
mm
1800×1350
移动工作台承载
KN
100
移动工作台速度
mm/s
100
移动工作台行程
mm
≥ 2300
移动工作台重复定位精度 mm
±0.1
压机压力控制精度
±1℅
氩气工作压力
MPa
4
真空压力
Pa
≤600
氩气压力控制精度