一种薄壁多型腔铝合金构件分区控压成形系统的制作方法

本发明涉及铝合金板料冲压成形及其过程控制，尤其涉及一种薄壁多型腔铝合金构件分区控压成形系统。

背景技术：

1、薄壁多型腔铝合金构件通常在一次压力机行程中由同一板料形成多个相邻型腔。不同型腔的深度、转角、壁厚变化及其与板料外缘之间的距离并不完全一致，因而各成形区域对边界材料的需求时序和需求量存在差异。成形模具周缘通常通过压边或局部施压限制板料流动，以在抑制起皱的同时允许板料向型腔内补充。

2、现有成形控制方式可以按照预设行程曲线调节整体压边力，或者将压边区域划分为若干独立压力区并分别给定压力。然而，多型腔构件的一个供料边界可能同时向两个相邻成形区域供料，若仅根据单个压力区的压力或单个型腔的最终成形结果进行调节，难以区分材料流入不足是由该型腔的专属压边区域约束过强造成，还是由相邻型腔竞争共用供料边界造成。

3、在共用供料关系发生变化时，直接降低有关区域的压力虽然可能增加局部流入，但也会改变模具所承受的压力合力及合力作用位置；若在同一材料流线上同时调节多个压力区，还可能使调节作用相互抵消或进一步加剧型腔间的供料失配。另一方面，液压阀、液压缸和压力检测链路存在响应延迟，基于当前采样值发出的压力指令可能在滑块继续运动后才产生实际压力变化，从而使控制动作偏离其目标行程区间。

4、因此，需要在不依赖成形结束后的离线检测结果的情况下，沿滑块行程识别多个成形区域之间的材料流入差异和共用供料受限状态，并在压力机许可载荷和模具许可偏载范围内实施可验证、可撤销的分区压力转移，以协调各目标型腔的材料供给。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种薄壁多型腔铝合金构件分区控压成形系统，以解决多型腔同步成形过程中共用供料边界的材料竞争不易识别、局部压力调节易引起整体载荷和偏载变化以及压力响应滞后于目标行程区间的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的系统包括压力机、成形模具、分区施压组件、检测组件和控制器。成形模具具有与多个目标型腔对应的成形区域；分区施压组件包括沿供料边界布置且压力独立可调的施压单元。检测组件按照滑块行程同步采集施压单元的压力、位移以及供料边界处铝合金板料的流入位移。

3、控制器依据成形区域与供料边界之间的材料供给关系，将施压单元划分为仅对应一个成形区域的专属单元和由相邻成形区域共用的耦合单元，并按行程区间生成各成形区域的流入完成度和压力—流入响应。当相邻成形区域的流入完成度偏差连续扩大，且压力—流入响应表明共用供料受限时，控制器确定待补料成形区域，并从不与该待补料成形区域共用供料边界且不处于通向该待补料成形区域材料流线的施压单元中选取压力承接单元。

4、控制器降低待补料成形区域对应专属单元的压力，并同步提高压力承接单元的压力，使压力转移后的分区压力合力处于压力机许可载荷区间内，使合力作用位置处于成形模具的许可偏载区域内。控制器在下一行程区间依据流入完成度的变化保留或撤销本次压力转移；撤销时恢复前一稳定压力，并将耦合单元锁定至前一稳定压力。

5、在一种实施方式中，控制器存储由成形模拟获得的材料流线，并依据材料流线经过的成形区域和供料边界建立材料供给关系。仅向一个成形区域供料的供料边界对应专属单元，向两个相邻成形区域供料的供料边界对应耦合单元。

6、在一种实施方式中，控制器将供料边界的当前累计流入位移与该滑块位置对应的目标累计流入位移之比确定为该供料边界的流入完成度；一个成形区域对应多个供料边界时，按照各供料边界的有效长度对各供料边界的流入完成度进行加权，得到该成形区域的流入完成度。压力—流入响应表征同一行程区间内施压单元压力增量与相应供料边界流入位移增量之间的对应关系。

7、在一种实施方式中，控制器按照固定的区域相减顺序，在至少两个连续行程区间内比较相邻成形区域的流入完成度差值。当所述差值方向相同且绝对值逐区间增大，并且耦合单元在相同压力调整方向和重叠滑块位置区间内的压力—流入响应低于前一稳定响应、降低量超过由压力和流入位移分辨率确定的比较容差时，判定相邻成形区域发生共用供料受限。

8、在一种实施方式中，压力承接单元从流入完成度高于待补料成形区域且具有剩余增压范围的成形区域对应专属单元中选取，并排除与待补料成形区域位于同一材料流线上的施压单元。

9、在一种实施方式中，控制器根据各施压单元的压力与有效作用面积确定单元作用力，根据各单元作用力的总和确定分区压力合力，并根据各单元坐标和相应单元作用力确定合力作用位置。待补料成形区域的降压量依据流入完成度偏差及压力—流入响应确定；压力承接单元的增压量依据降压量、两个施压单元的有效作用面积以及压力转移前的作用位置确定。

10、在一种实施方式中，压力转移后的下一行程区间内，若相邻成形区域的流入完成度偏差减小且未发生完成度高低关系反转，则保留压力转移；否则向待补料成形区域的专属单元和压力承接单元施加与本次压力转移相反的压力增量，并恢复前一稳定压力。

11、在一种实施方式中，每个施压单元包括液压缸、与液压缸连接的伺服阀或比例阀、压力传感器和位置传感器。流入位移由供料边界处的光学位移传感器或直线位移传感器检测；控制器采用与压力机控制系统通信的可编程逻辑控制器或运动控制器。

12、在一种实施方式中，控制器记录阀控指令输出至对应压力变化拐点之间的响应延迟，并按照该响应延迟对应的滑块行程提前输出下一压力指令。当传感器数据缺失、相互矛盾或响应延迟超出允许窗口时，控制器撤销尚未验证的压力转移，保持前一稳定压力，并向压力机控制系统输出减速或停机联锁信号。

13、与仅按预设压力曲线或单一区域偏差调压相比，本发明把材料流线表示的供料归属、按行程形成的流入完成度以及压力—流入响应结合起来，可以在成形过程中区分专属供料不足与相邻型腔共用供料受限，使压力调节对应于实际材料供给关系。

14、本发明通过从非共用供料边界且不处于通向待补料区域材料流线的施压单元中选择压力承接单元，将待补料区域的压力释放与其他区域的压力承接同步执行，并同时校核分区压力合力和合力作用位置，能够在促进待补料区域材料流入的同时限制整体载荷及偏载变化。

15、本发明还利用下一行程区间的流入变化验证压力转移效果，并在效果不符合预期时反向撤销压力增量、锁定耦合单元及恢复前一稳定压力；结合响应延迟补偿和异常联锁，可避免未经验证的压力转移持续作用于后续成形阶段。

1.一种薄壁多型腔铝合金构件分区控压成形系统，包括压力机、成形模具、分区施压组件、检测组件和控制器，成形模具具有与多个目标型腔对应的成形区域，分区施压组件包括沿供料边界布置且独立调压的施压单元；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器存储由成形模拟获得的材料流线，并依据材料流线经过的成形区域和供料边界建立所述材料供给关系；仅向一个成形区域供料的供料边界对应专属单元，向两个相邻成形区域供料的供料边界对应耦合单元。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器将供料边界的当前累计流入位移与该滑块位置对应的目标累计流入位移之比确定为该供料边界的流入完成度；成形区域对应多个供料边界时，按照各供料边界的有效长度对各供料边界的流入完成度进行加权，得到所述成形区域的流入完成度；所述压力—流入响应为同一行程区间内施压单元的压力增量与对应供料边界的流入位移增量之间的对应关系。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，控制器按照固定的区域相减顺序，在至少两个连续行程区间内比较相邻成形区域的流入完成度差值；当所述差值方向相同且绝对值逐区间增大，并且耦合单元在相同压力调整方向和重叠滑块位置区间内的压力—流入响应低于前一稳定响应、降低量超过由压力和流入位移分辨率确定的比较容差时，判定相邻成形区域发生共用供料受限。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力承接单元从流入完成度高于待补料成形区域且具有剩余增压范围的成形区域所对应的专属单元中选取；存在多个候选专属单元时，依据剩余增压范围、候选专属单元坐标相对压力转移前作用位置的方向以及对应成形区域的流入完成度余量进行筛选。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器以各施压单元的压力与有效作用面积之积确定单元作用力，以各单元作用力之和确定所述分区压力合力，并以各单元坐标按照单元作用力加权确定所述作用位置；压力转移后的分区压力合力位于压力机许可载荷区间内，所述作用位置位于成形模具的许可偏载区域内。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，待补料成形区域的专属单元的降压量依据流入完成度偏差及其压力—流入响应确定，压力承接单元的增压量依据所述降压量、两个施压单元的有效作用面积及压力转移前的作用位置确定。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器在压力转移后的下一行程区间内比较相邻成形区域的流入完成度偏差；所述偏差减小且未发生完成度高低关系反转时保留压力转移，否则向待补料成形区域的专属单元和压力承接单元施加与本次压力转移相反的压力增量，并恢复前一稳定压力。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个施压单元包括液压缸、与液压缸连接的伺服阀或比例阀、压力传感器和位置传感器，所述流入位移由布置在供料边界处的光学位移传感器或直线位移传感器检测，控制器为与压力机控制系统通信的可编程逻辑控制器或运动控制器。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制器记录阀控指令输出至对应压力变化拐点之间的响应延迟，并按照响应延迟对应的滑块行程提前输出下一压力指令；当传感器数据缺失、相互矛盾或所述响应延迟超出允许窗口时，撤销尚未验证的压力转移，保持前一稳定压力并向压力机控制系统输出减速或停机联锁信号。