钢带缠绕预应力模具和制造设备.pdf

M0ulds＆Dies横具技术 钢带缠绕预应力模具与制造设备 王 强① 何 芳② 吴 虔① 赵寿华② 赵慧云② (①济南大学机械工程学院，山东 济南250022； ②济南大学控制科学与工程学院，山东 济南 250022) 摘 要 ：介绍了一种新型的钢带缠绕预应力模具 ，由高强度钢带缠绕层、模芯、模具衬套等组成。提出了一种 钢带缠绕预应力模具制造设备及其控制方法 ，由开卷机构 、夹紧机构、张力检测机构、缠绕机构 、旋转 编码器装置和电气控制系统等组成。设备采用双电动机式变张力缠绕系统、模块式组合机身结构和 闭环控制技术，可实现预应力模具钢带缠绕制造过程中缠绕张力的自动控制。 关键词 ：钢带缠绕 预应力模具 制造 设备 StripW oundPre——stressedDieandManufactureEquipment WANGQiang①，HEFang②，WUQian①，ZHAOShouhua②，ZHAOHuiyun② (@SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofJi’nan，Ji’nan250022，CHN； @SchoolofControlScienceandEngineering，UniversityofJi’nan，Ji’nan250022，CHN) Abstract：A new kindofstripwoundpre—stresseddieispresented，whichconsistsofhighstrengthstripwoundla— yers，dieinsertanddiesleeve．Thecorrespondingmanufactureequipmentincludingitscontrollingme— thodisalsopresented，which consistsofuncoiler，clampingdevice，tensionmeasuringunit，winding device，encodeunitandcontrollingsystem．Thismachineisfeaturedbydouble-motormodelwinding system ，compoundstructurebodyandclose—loopcontroltechnology，whichcansatisfytherequirement ofautomaticcontrolofvariabletensionduringthemanufacturingofstripwoundpre-stresseddie． Keywords：StripW inding；PrestressDie；Manufacture；Equipment 在金属精密塑性成形、超硬材料合成等生产过程 的升级换代。在国家 自然科学基金和山东省 自然科学 中，模具承受着极大 的循环工作载荷 ，并且经常在高温 基金的支持下，笔者开展了钢带缠绕预应力模具设计 环境下工作，产生的内部应力接近甚至超过 了模具材 理论、制造技术及其实验研究等工作 [s-7]。 料 自身的强度极限。采用预应力模具结构，通过在模 1 钢带缠绕预应力模具 具外圆柱表面上施加强大的径 向预紧力 ，可显著减小 模具内部的应力水平 ，有效提高模具使用寿命和产品 图 1所示为笔者提 出的一种钢带缠绕预应力模 精度。 具，它采用高强度薄钢带作为模具预紧材料，按照预先 传统预应力模具采用的是多层压配组合式预应力 设定的缠绕张力 曲线缠绕在模具衬套的外圆柱表面 圈结构(又称年轮模具)，由多层钢环通过过盈配合组 上 ，缠绕张