[发明专利]金属管材无模热成形智能控制系统

说明书

本发明公开了一种金属管材无模热成形智能控制系统，包括：机械驱动模块，用于夹持金属管材，驱动金属管材运动和变形；加热冷却模块，用于对金属管材的局部进行快速软化和冷却定形；数据监测模块，用于实时采集金属管材的状态参数，并对状态参数进行分析处理，生成相应的调节指令，并将调节指令发送给系统控制模块；系统控制模块，用于根据调节指令对机械驱动模块和加热冷却模块进行调控。本发明实现对金属管材热成形工艺中的运动和温度场的闭环反馈调节，当实时捕捉到的成形参数与预设工艺参数有偏差时，实时的智能反馈调节，具有响应时间短，稳定性好和精确性高等优点。

技术领域

本发明涉及无模热成形技术领域，具体涉及一种通过闭环反馈调节，实现金属管材无模热成形智能控制的系统。

背景技术

模具是金属材料高温塑性加工中应用极为普遍的成形工具，金属材料在成形压力作用下与特定形状的模具发生接触，改变了材料的流动方向，使其仅在模具型腔中堆积填充，从而成形出于模具形状一致的零件。

在传统的金属管件高温成形(如拉伸、压缩、弯曲等)工艺中，模具更是必不可少，如金属波纹管是金属管件中应用非常广泛的管材，目前在金属波纹管的热成形工艺中模具是必不可少的工具。金属波纹管的热成形多采用液压/气压成形工艺，具体成形前先将金属管材整体加热至目标温度，然后在金属管材周围紧固多个模片，通入高压液体或气体执行“胀出初波-模具闭合-保压成形”的工艺步骤，实现与模片内轮廓相同的金属波纹管加工。该种成形工艺针对不同直径的金属管材需要安装不同规格的模片，而且通常还需要配备大吨位的压力设备和完备的密封系统，因此实验设备复杂，投入成本较高，且在加热时是将金属管材放入加热炉中进行整体加热的，因此该过程的能源消耗也较大。

为了解决上述问题，国内外学者提出了无模热成形金属波纹管的方法，如公开号为CN104858278A的一种金属波纹管的无模成形工艺方法，通过对金属圆管的局部位置进行环向加热，当加热温度达到设定值时后对圆管两端进行轴向压缩，加热软化的环形区域会逐渐形成波纹，而后对形成波纹的位置进行冷却定形。该种无模成形方法无需任何模具和密封系统辅助即可成形出金属波纹管，极大的降低了加工成本，而且由于采用局部快速加热和轴压屈曲的成形原理，因此能耗和成形力都比较小。但该种无模热成形方法的金属波纹管无模成形的尺寸精度和可靠性无法得到保障，且该成形过程中很可能因为压力设备持续给力过大或温度过高等原因导致金属管材严重变形损坏，导致工件损坏率较高。

因此，亟需一种灵活可靠、稳定精确的金属管材无模热成形智能控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对金属管材无模热成形过程中的形状和尺寸进行精确控制的智能控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属管材无模热成形智能控制系统，包括：

机械驱动模块，用于夹持金属管材，驱动所述金属管材运动和变形；

加热冷却模块，用于对所述金属管材的局部进行快速软化和冷却定形；

数据监测模块，用于实时采集所述金属管材的状态参数，并对所述状态参数进行分析处理，生成相应的调节指令，并将调节指令发送给系统控制模块；

系统控制模块，用于根据所述调节指令对所述机械驱动模块和所述加热冷却模块进行调控。

优选地，所述机械驱动模块包括驱动装置、夹持组件，以及连接在所述驱动装置与夹持组件之间的传动组件。

优选地，所述驱动装置为液压缸或伺服电机。

优选地，所述夹持组件包括一端为三爪卡盘，另一端为顶针的夹具和两端均为三爪卡盘的夹具。

优选地，所述加热冷却模块包括加热组件和冷却组件，所述加热组件用于对所述金属管材处于成形区的局部位置进行加热，所述冷却组件用于对所述金属管材加热成形后的局部位置进行冷却。