面向精确热成形工艺的数字机械伺服压力机应用研究

摘要

近年来伴随着汽车结构件轻量化的发展趋势，高强度钢作为一种性能优良的材料脱颖而出。高强度钢在室温下延展性较差，因而必须通过热冲压工艺才能有效地成形。在高强钢热冲压工艺流程中，冲压设备必须具备高度柔性化的位置、速度和压力调节能力，数字化机械伺服压力机能高度满足热冲压工艺的基本要求。高强度钢精确热冲压成形工艺研究与应用的不断发展和深入，对冲压成形设备的柔性化和数字化程度提出了更高的要求。精确热成形工艺要求冲压装备在数字化控制系统的基础上能实现高精度成形、高效率和低能耗生产。
　　本文依托团队自主研发的高强度钢热冲压成形生产线，面向精确热冲压成形工艺，从数字化机械伺服压力机的设计制造、调试生产到应用性能分析做了深入的研究，主要做了以下工作：
　　首先，面向精确热冲压成形工艺，分析热成形工艺对成形压力机提出的性能需求，主要有高精度成形、高效率生产、低能量消耗，而压力机这些性能的实现都是建立在数字化控制系统的基础上。根据这些性能需求，研究了数字伺服压力机的机械结构，和数字伺服压力机系统中的信息物理融合。
　　其次，提出数字机械伺服压力机的控制模型，分析伺服电机、伺服驱动器、传感信息与控制信息是一个物理融合的整体，讨论压力机数字化控制系统。根据精确热成形工艺对柔性化、定制化生产的要求，建立了热成形工艺数据库。
　　再次，分析精确热冲压成形工艺的需求落实到伺服压力机上就是压力机的四个关键性能指标，即下死点精度、保压性能、生产效率和能量消耗。提出了数字机械伺服压力机的性能评价方法。
　　最后，研究了数字机械伺服压力机在高强度钢热冲压生产线上的应用，分析讨论了数字伺服压力机的检测实验结果，证明数字化机械伺服压力机实现了高精度成形，高效率生产和低能量消耗这些目标，也就是实现了高强钢精确热成形工艺。

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1 绪论

1.1课题来源、目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

2 热成形工艺与热成形用压力机

2.1典型热冲压成形工艺特点

2.2数字机械伺服压力机的特点和优势

2.3精确热成形工艺的特征

2.4本章小结

3 数字机械伺服压力机

3.1机械伺服压力机结构

3.2数字机械伺服压力机中的信息物理融合

3.3数字机械伺服压力机控制模型

3.4数字机械伺服压力机的性能评价

3.5本章小结

4 基于数字伺服压力机的高强钢热成形工艺实现

4.1高强钢热冲压生产线

4.2数字机械伺服压力机性能检测实验

4.3精确热成形工艺实现

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1本文主要工作

5.2未来工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间所发表的论文