工程實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告.doc

精品文檔實(shí)習(xí)（調(diào)研）報(bào)告一、課題的來(lái)源及意義來(lái)源：廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的熱壓成型機(jī)，是利用帶有熱源的模具對(duì)加有固化劑的原材料(如玻璃纖維氈)進(jìn)行固化成型的設(shè)備。產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，對(duì)模具溫度控制精度及上模升降控制準(zhǔn)確性和可靠性提出了更高的要求。原有的熱壓成型機(jī)控制系統(tǒng)采用繼電接觸器控制系統(tǒng)和常規(guī)儀表實(shí)現(xiàn)模具的升降控制及溫度位式控制，系統(tǒng)可靠性不高，溫度波動(dòng)較大，恒壓時(shí)間不準(zhǔn)。為此，采用專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的可編程序控制器 ( PLC )、一體化溫度變送器和調(diào)壓模塊構(gòu)成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱壓機(jī)高精度和高可靠性的自動(dòng)控制。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，便于維護(hù)，控制質(zhì)量高，大大的提高了熱壓機(jī)的工作效率意義：對(duì)熱壓成型機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及生產(chǎn)工藝進(jìn)行了全面的分析，以 OMRON 公司 CPM2A PLC 為系統(tǒng)主機(jī)，采用一體化三相調(diào)壓模塊SCR、一體化溫度變送器 SBW 等集成模塊，設(shè)計(jì)了具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式的熱壓成型機(jī) PLC 控制系統(tǒng)。系統(tǒng)工作可靠，操作簡(jiǎn)單，能有效的對(duì)熱壓成型機(jī)設(shè)備進(jìn)行控制。二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外許多學(xué)者對(duì)高強(qiáng)度熱成型用鋼 硼鋼做了大量的研究9，10。美國(guó)的B.Shapiro11針對(duì)2008國(guó)際板料成型數(shù)值模擬會(huì)議（NUMSHEET） 的Benchmark BM03 標(biāo)準(zhǔn)考題， 使用LS -DYNA 對(duì)22MnB5 鋼進(jìn)行車身B 柱的熱成型數(shù)值仿真分析，提供了熱成型數(shù)值仿真中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)， 包括材料模型的選用、熱力機(jī)械性能參數(shù)、一定應(yīng)變速率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線等。并且分別選用MAT-106 與MAT-244 材料模型進(jìn)行研究，最后還提供了詳細(xì)的仿真過(guò)程及計(jì)算結(jié)果與分析。德國(guó)的David Lorenz12及瑞典的G.Bergman 與M.oldenburg13采用LS-DYNA 顯式積分計(jì)算對(duì)高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行熱沖壓成型及淬火冷卻仿真分析提出使用TSHELL（Thermal Shell Element）單元建立有限元模型， 通過(guò)不同時(shí)間步長(zhǎng)的熱力機(jī)械耦合分析實(shí)現(xiàn)了單元在平面及厚度方向上的熱接觸傳導(dǎo)， 并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了TSHELL 單元建模的有效性。瑞典的Paul Akerstrom14以試驗(yàn)為基礎(chǔ)對(duì)硼鋼熱成型過(guò)程的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了研究。提出了一種建立高強(qiáng)度鋼熱成型仿真模型的方法， 準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了板料的變形和力學(xué)響應(yīng)性能。其研究成果表明，準(zhǔn)確、可靠的材料模型是提高高強(qiáng)度鋼熱成型數(shù)值模擬精度的關(guān)鍵。目前， 我國(guó)熱成型工藝研究與應(yīng)用仍處于起步階段。同濟(jì)大學(xué)林建平教授1517以阿賽洛公司的一種典型淬火硬化超高強(qiáng)度硼鋼板USibor1500 為研材料工藝設(shè)備2010 年第8 期參數(shù)額定值合模最大力/kN 8 000工作平臺(tái)（寬度深度）/mmmm 2 2002 000滑塊最大行程/mm 900滑塊閉合最快速度/mms-1 600滑塊回程最快速度/mms-1 420電爐內(nèi)部加熱尺寸/mmmmmm 4 5001 600200加熱爐最高溫度/ 1 000裝機(jī)功率/kW 200究對(duì)象，提出了針對(duì)該材料的熱沖壓成型工藝流程，并對(duì)主要工藝參數(shù)的選擇與優(yōu)化作了理論闡述；通過(guò)有限元數(shù)值模擬仿真軟件LS-DYNA 對(duì)高強(qiáng)度鋼板的熱成型工藝進(jìn)行分析， 闡述了板料在成型過(guò)程中溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的分布與變化特點(diǎn)， 并且研制了采用嵌入式凹模設(shè)計(jì)、封閉式冷卻水槽的高強(qiáng)度鋼板熱成型專用模具， 最后成功地加工出了一批淬火硬化超高強(qiáng)度硼鋼板U 型制件。經(jīng)過(guò)對(duì)制件尺寸精度的檢測(cè)及基體組織的金相觀測(cè)， 證實(shí)了高強(qiáng)度鋼板熱成型工藝的本質(zhì)與特點(diǎn)及其可行性與可靠性。北京航天航空大學(xué)的李楊18以某型號(hào)鈦合金唇口零件為例， 利用DYNA-FORM 軟件進(jìn)行成型仿真。其研究方法是：忽略復(fù)雜零件模具的熱脹影響；在恒溫條件下進(jìn)行成型， 不考慮熱交換。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析， 得到的熱沖壓唇口零件達(dá)到了工藝要求。武漢理工大學(xué)的徐勁力等19利用LS-DYNA 軟件對(duì)鋼板彈簧熱成型工藝進(jìn)行模擬分析， 分析結(jié)果表明， 模擬計(jì)算結(jié)果與鋼板彈簧熱壓成型時(shí)的實(shí)際狀況基本吻合。三、本課題的研究目的目前隨著工業(yè)的發(fā)展，熱壓成型機(jī)的需求量迅速增加，因而熱壓成型機(jī)加工設(shè)計(jì)生產(chǎn)任務(wù)量很大，為培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)成型機(jī)的專業(yè)技能，適應(yīng)將來(lái)就業(yè)的需要，特準(zhǔn)備此類題目來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)計(jì)能力與傳統(tǒng)的冷成型工藝相比， 熱成型工藝的特點(diǎn)是在板料上存在一個(gè)不斷變化的溫度場(chǎng)。在溫度場(chǎng)的影響下，板料的基體組織和力學(xué)性能發(fā)生變化，導(dǎo)致板料的應(yīng)力場(chǎng)也發(fā)生變化， 同時(shí)板料的應(yīng)力場(chǎng)變化又反作用于溫度場(chǎng)， 所以熱成型工藝就是板料內(nèi)部溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)共存且相互耦合的變化過(guò)程。這就要求熱成型用鋼板的成分要適應(yīng)熱成型過(guò)程中的熱循環(huán)。熱成型工藝過(guò)程為：首先將常溫下強(qiáng)度為500600 MPa 的硼合金鋼板加熱到880950 ， 使之均勻奧氏體化， 然后送入內(nèi)部帶有冷卻系統(tǒng)的模具內(nèi)沖壓成型，最后快速冷卻，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使沖壓件得到硬化， 大幅度提高強(qiáng)度。這個(gè)過(guò)程被稱為“沖壓硬化”技術(shù)3。實(shí)際生產(chǎn)中，熱沖壓工藝又分為直接工藝和間接工藝。直接工藝即下料后直接將鋼板加熱然后沖壓成型， 主要用于形狀簡(jiǎn)單且變形程度較小的工件； 對(duì)于形狀復(fù)雜或拉深深度較大的工件則需要采用間接工藝，即先將下好料的鋼板進(jìn)行預(yù)成型， 然后再加熱實(shí)施熱沖壓。四、本課題的研究?jī)?nèi)容1、。160KN熱壓成型機(jī)主電路原理圖。2、PLC或儀表的控制電路圖。3、控制面板圖，編制PLC程序，以上圖紙量合計(jì)3張A0。4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。12000漢字。5、外文翻譯3000漢字。6、調(diào)研實(shí)習(xí)報(bào)告一份，3000漢字以上。7，循環(huán)過(guò)程為輔助缸進(jìn)-主缸快升-主缸慢升加壓-保壓-補(bǔ)壓-主缸快退-輔助缸退8，循環(huán)可手動(dòng)和自動(dòng)。9，二層加熱板，每層一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，最高溫度150度。10，設(shè)定顯示循環(huán)次數(shù)，動(dòng)作時(shí)間，溫度等參量。五、進(jìn)度安排本課題的進(jìn)度安排如下：1、熟悉工藝，調(diào)研實(shí)習(xí)-一周2、做調(diào)研報(bào)告，外文翻譯-一周3、設(shè)計(jì)計(jì)算-四周4、設(shè)計(jì)繪圖-四周5、撰寫論文-三周6、論文答辯-一周六、研究方法及手段控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)采用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的 CX-programmer 編程軟件，適用于 OMRON PLC 的用戶程序編制。通過(guò) PC / PPI 電纜與 PLC 編程口相連，支持梯型圖或指令編程。它還可以使用統(tǒng)一的 WINDOWS 開(kāi)發(fā)工具操作，其強(qiáng)大的監(jiān)控和調(diào)試功能使得程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。以 PLC 為控 制 核 心 的 控 制 系 統(tǒng) 框圖。由七部分組成: 分別為主控制器 PLC; 驅(qū)動(dòng)熱壓成型機(jī)上模升降的液壓系統(tǒng); 上模內(nèi)加熱系統(tǒng); 下模內(nèi)加熱系統(tǒng); 上下模溫度顯示裝置; 上下模 PID 溫度控制的給定設(shè)定裝置;各個(gè)部分工作狀態(tài)的信號(hào)顯示。根據(jù)生產(chǎn)工藝，要求熱壓成型機(jī)的上、下模加熱系統(tǒng)均采用PID 溫度控制; 液壓泵在上下模溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng); 控制系統(tǒng)設(shè)置“手動(dòng)調(diào)整”和“自動(dòng)工作“兩種操作方式，用開(kāi)關(guān)SA1 進(jìn)行選擇。要有上下模溫度顯示; 各個(gè)部分工作時(shí)要有信號(hào)燈顯示; 具有必要的連鎖保護(hù)環(huán)節(jié)。采用 PLC 實(shí)現(xiàn)熱壓成型機(jī)的自動(dòng)控制，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)硬件接線，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的控制功能。提高了系統(tǒng)的可靠性，延長(zhǎng)了系統(tǒng)維護(hù)周期和使用壽命。其手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作方式的設(shè)計(jì)，為調(diào)試和維修提供方便，也為生產(chǎn)提供可靠保障。其上下模溫度控制，采用了多個(gè)集成模塊 ，并運(yùn)用PID控制指令達(dá)到了較高的控制精度。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)可以很好的滿足熱壓成型 機(jī)工藝要求，能夠提高工作效率和其產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效率。七、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件首先，通過(guò)三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，本人已經(jīng)積累了一定的相關(guān)方面的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本課題所涉及的相關(guān)科學(xué)有了一定的了解，具有了相關(guān)的理論基礎(chǔ)；學(xué)校圖書館收藏了許多有關(guān)專業(yè)方面的知識(shí)書籍和期刊等；還提供了網(wǎng)絡(luò)化的機(jī)房，可以在中國(guó)期刊網(wǎng)、維普網(wǎng)、超星數(shù)字圖書館等插銷有關(guān)資料及電子圖書等；第二，多次參加實(shí)習(xí)，包括金工實(shí)習(xí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，已經(jīng)有了一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。第三，本人在大連朝勝有限公司實(shí)習(xí)。大連朝勝有限公司現(xiàn)有的基礎(chǔ)： 公司有液壓站以及各種液壓系統(tǒng)可供參考。八、主要參考文獻(xiàn) 廖常初主編，可編程序控制器編程方法與工程應(yīng)用 M 重慶: 重慶大學(xué)出版社，2001孫增圻等，智能控制理論與技術(shù) M 北京: 清華大學(xué)出版社，2001 趙文峰編，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 M 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社 OMRON 公司 CPM2A 可編程序控制器編程手冊(cè) M 2003 12邵