[实用新型]激光辅助渐进成形加工过程温度监控调节系统

说明书

本实用新型涉及一种激光辅助渐进成形加工过程温度监控调节系统，包括第一温度采集模块、第二温度采集模块，以及与两者电连接的处理模块，第一温度采集模块设置在渐进成形设备主轴上采集成形压头顶端处板材温度；第二温度采集模块设置在板材背面采集渐进成形加工中板材背面温度；处理模块还与激光器的功率控制器电连接，激光器设置在渐进成形设备主轴上且与激光器的发射方向的延长线经过成形压头的顶端。本实用新型通过在渐进成形加工中对板材的正面和背面进行加工温度的闭环控制，使得板材在成形压头处的温度值在最佳成形温度阈值内，有利于提高材料柔性，降低板材的成形残余力，及降低回弹，提高板材的成形精度。

技术领域

本实用新型涉及渐进成形加工技术领域，具体涉及一种激光辅助渐进成形加工过程温度监控调节系统。

背景技术

渐进成形技术作为无模成形技术的一种，由其特点不需要专用模具，节省了设计模具的时间和成本，市场响应速度快，可进行小批量生产，是一种柔性制造技术。

但对于应用于航空航天的材料来说，例如钛合金，成形性能差，渐进成形技术满足柔性制造的特点，但若材料的成形性能差，加工精度就不能满足加工要求。而目前通常采用的激光加热辅助渐进成形技术及装备是通用挤压工具沿特定轨迹逐步渐进挤压板料使其产生塑性变形，同时采用激光加热板料提高材料成形性。该工艺的特点是工装成本低、制造周期短，尤其适用于航空航天小批量产品的高品质制造。

但是，目前的成形设备中通常无法控制板材在成形压头处的温度，即无法实现对板材加工温度值闭环控制，不能使板材在成形压头处的温度值在最佳成形温度阈值内，不利于提高材料柔性，不利于降低板材的成形残余力，及降低回弹，从而影响板材的成形精度。

另外，板材的成形压力对板材成形的质量有较大的影响，对于成形力的监测分析对于研究成形过程中塑性变形的作用机理和微型组织变化具有重要作用，更进一步的对于研究工具头直径、轴向进给量等工艺参数对成形质量的影响具有重要意义加工过程中，而目前成形加工设备中缺少对板材成形压力的监测及记录。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种激光辅助渐进成形加工过程温度监控调节系统，实现对板材的温度值闭环控制，使板材在成形压头处的温度值在最佳成形温度阈值内，提高材料柔性，降低板材的成形残余力，降低回弹，提高板材的成形精度。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

提供一种激光辅助渐进成形加工过程温度监控调节系统，包括第一温度采集模块、第二温度采集模块，以及与两者电连接的处理模块，

第一温度采集模块设置在渐进成形设备主轴上并用于采集成形压头顶端处板材温度；

第二温度采集模块设置在板材背面且用于采集渐进成形加工中板材背面温度；

处理模块还与激光器的功率控制器电连接用于调节激光器的功率，激光器设置在渐进成形设备主轴上且与激光器的发射方向的延长线经过成形压头的顶端。

渐进成形设备工作时，第一温度采集模块、第二温度采集模块分别采集板材正面和背面的温度，处理模块用于将采集到的板材温度与设定的温度阈值区间比较，由闭环控制控制改变激光器的发射功率使成形压头顶端处板材的温度维持在设定温度阈值内，通过对板材的上下两面温度值的闭环反馈，使得在成形压头处金属板材的温度值在最佳成形温度阈值内，降低了板材的成形残余力，减小回弹，板材柔性提高，最终提高板材的成形精度。

进一步的，第二温度采集模块包括位于成形压头正下方的中间温度采集模块以及对称设置在中间温度采集模块两侧的侧边温度采集模块，中间温度采集模块的测温方向与水平面的夹角为90°，两个侧边温度采集模块的测温方向与水平面的夹角为30°~45°。