一家专注流体压力成形技术
【作 者】王林;郭岩;魏丽娜;赵文雪;张绍君;贾振越;郎利辉;王耀
近年来，充液成形技术逐步进入到工业应用阶段，国内一些航空航天企业、汽车制造企业及高校己开始对充液成形技术进行深入的理论及试验研究。充液成形技术属于柔性成形工艺和绿色制造技术，是指采用液体作为传力介质代替刚性模具传递载荷，使坯料在液体压力的作用下贴靠凹模或凸模，实现金属板/管材零件成形的工艺方法。充液成形具有诸多传统成形不可比拟的优点，如成形极限高、尺寸精度好、零件表面质量优、厚度分布均匀、回弹较小、工装模具简单、柔性等，能成形的材料包括碳钢、不锈钢、铝合金、镁合金和高温合金等。适合成形形状复杂、成形难度大、精度要求高的大型薄壁构件。充液成形技术目前在国内外得到了广泛关注，己是先进制造技术的典型代表。随着液压高压密封技术、电气控制技术的不断发展，充液成形技术在国防建设、民用产品等不同领域的应用将越来越广泛[1]。
复杂变截面管件的整体精确成形是充液成形技术最为典型的应用。充液成形工艺取代传统的半管“分体冲压和组合焊接”工艺，采用“无需焊接、消除焊缝”的一体化成形技术，实现了复杂薄壁管件的轻量化成形制造。同时，随着轻量化程度的不断提高，管件的复杂程度及尺寸精度要求也越来越高[2-4]。以水箱支架为例，管件壁厚己缩减到1.2 mm左右。对复杂形状的薄壁管件在充液成形过程中的控制精度提出了更高的要求，尤其是压力控制和位置控制方面。在生产过程中，压力和位置的波动都将造成零件的破裂或失稳。根据成形工艺需要，对设备的位置精度要求一般小于0.1 mm，压力精度小于0.3 MPa。
基于以上需求，文中对设备的控制系统进行了控制算法升级，一般的PID控制算法在液压系统中无论从响应速度还是控制精度上都很难达到以上要求，文中引入了位置/速度和压力/速度双闭环控制的理念，实现了对位置和压力更快捷准确的控制。
【结 语】
随着充液成形技术的广泛应用，充液成形设备的控制技术也更加成熟，为满足用户更广泛的需求，充液成形技术及设备从最初的研发试制到现在的标准化、模块化应用，一直在不断地进行优化和完善。充液成形技术开发的制件既满足了航空航天零件多品种小批量开发的需求，又能够适用于汽车轻量化零件的大批量生产。根据用户生产工况和行业发展的需要，充液成形设备也在不断完善，甚至向自动化生产线形式发展。充液成形设备不仅功能越来越复杂，精度控制要求越来越高，还逐渐由生产厚壁零件的简单成形控制方式，发展到生产薄壁零件的精密成形控制方式，由生产效率低的递进型成形工艺，发展到生产效率高的协调同步型成形工艺。响应更快、精度更高、工艺路线更优成为了充液成形设备控制系统的新发展方向。
为了适应更高运动控制的要求，控制算法和方案也在不断地被改进。采用双闭环控制方案能够在目前充液成形设备的控制系统上实现多目标多轴的同步线性运动控制，可以在保证零件成形动作与成形压力同步控制的基础上，减少在充液成形过程中由于补料不足导致管件破裂及失稳情况的发生，同时提高零件胀形的贴膜度，使成形零件的质量更优。
以下是正文：
