一种超导腔加工设备及模锻工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种超导腔加工设备及锻造工艺，包括转塔式模具自动切换装置、锻造装置、超导腔专用模具和超导腔形变检测装置；所述转塔式模具自动切换装置包括底座，底座上转动连接有旋转立柱，所述底座上还设置有气管立柱，气管立柱的延伸端安装有第一喷气头，所述气管立柱上端固定有转塔臂，转塔臂的连接处的上端设置有控制箱，所述转塔臂上分别设置有螺杆，控制箱内设置有三个伺服驱动电机，其分别与螺杆进行轴连接，所述螺杆上旋接有移动夹紧块，移动夹紧块的外侧端设置有固定夹紧块，所述转塔臂上开设有定位口，所述定位口位于固定夹紧块与移动夹紧块之间，所述定位口与超导腔专用模具相适应。本发明专利技术具有提高产品质量、降低生产成本的优点。产成本的优点。产成本的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超导腔加工设备及模锻工艺


[0001]本专利技术涉及机械工程
，尤其涉及一种超导腔加工设备及模锻工艺。

技术介绍

[0002]超导腔是大型粒子加速器的核心部件，主要作用是将电磁场储能转化为带电粒子的动能。金属铌是研制超导腔的首选材料，但同时多种铌合金，以及新材料的挖掘与试验也是研究方向之一。
[0003]通过大量实例调查发现：
[0004]当前超导腔的制造，基础成型往往是冲压、锻造的形式，但取决于冲压、锻造设备、工艺等原因。往往出现合格率偏低的情况，超导腔无法充分塑性变形，存在加工完成后再次弹性变形，导致无法使用，尤其在一些新合金、新材料的研究与尝试中，更为严重。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超导腔加工设备及模锻工艺，使超导腔充分塑性变形并保持，尽可能少的出现弹性变形，并且提供了对于新材料、新工艺试生产的打分评价方法，提高了产品质量，且对于新材料、新工艺的科研与试验也具有一定的指导意义，降低了企业生产成本，提高企业效益与竞争力。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种超导腔加工设备，包括：
[0008]转塔式模具自动切换装置、锻造装置、超导腔专用模具和超导腔形变检测装置；所述转塔式模具自动切换装置用于搭载超导腔专用模具，所述锻造装置用于对超导腔专用模具内放置的毛坯料进行模锻，所述超导腔形变检测装置用于检测模锻后的精锻超导腔。
[0009]进一步的，所述转塔式模具自动切换装置包括底座，所述底座上转动连接有旋转立柱，所述底座上还设置有气管立柱，所述气管立柱的延伸端安装有第一喷气头，所述气管立柱上端固定有转塔臂，所述转塔臂的连接处的上端设置有控制箱，所述转塔臂上分别设置有螺杆，所述控制箱内设置有三个伺服驱动电机，其分别与螺杆进行轴连接，所述螺杆上旋接有移动夹紧块，移动夹紧块的外侧端设置有固定夹紧块，所述转塔臂上开设有定位口，所述定位口位于固定夹紧块与移动夹紧块之间，所述定位口与超导腔专用模具相适应。
[0010]进一步的，所述锻造装置包括底座，所述底座上连接固定有上箱体，所述上箱体内设置有液压缸和第一空气压缩机，所述液压缸的输出端固定有动力头，所述第一空气压缩机的输出端固定有第二喷气头，所述底座上开设有下模具定位孔，所述下模具定位孔与超导腔专用模具相适应。
[0011]进一步的，所述超导腔专用模具包括能合模的下模、粗锻上模和精锻上模，所述下模内形成有下模腔，所述下模腔中部具有向外凸起的定位柱；所述粗锻上模包括第一上模板，所述第一上模板上侧固定有第一下定位柱，所述第一下定位柱上侧固定有第一上定位柱，所述第一上模板下侧固定有第一模仁；所述精锻上模包括第二上模板，所述第二上模板
上侧固定有第二下定位柱，所述第二下定位柱上侧固定有第二上定位柱，所述第二上模板下侧固定有第二模仁。
[0012]进一步的，所述第二模仁的形状与第一模仁的形状一致，所述第二模仁的体积大于第一模仁的体积。
[0013]进一步的，还包括一个与下模配合使用的冲切刀具，所述冲切刀具包括上第三定位柱，所述第三上定位柱的下侧固定有第三下定位柱，所述第三下定位柱的下侧端固定有冲切刀头，所述冲切刀头与定位柱的内腔相适应。
[0014]更进一步的，所述超导腔形变检测装置包括主框架，所述主框架设置有相对立的侧立柱，所述侧立柱上端之间固定有横梁，所述侧立柱的外侧固定有伺服电机和控制箱，所述伺服电机的输出端固定有螺杆，所述螺杆上旋接有滑块，所述滑块下侧安装有超声波测距探头，所述主框架为上开设有若干圆形承托孔，所述圆形承托孔用于放置精锻超导腔。
[0015]更进一步的，所述底座内安装有电机和第二空气压缩机，所述旋转立柱固定于电机的输出端上，所述第二空气压缩机的输出端与气管立柱连接。
[0016]一种超导腔加工设备的模锻工艺，包括以下步骤：
[0017]S1、准备毛坯料：
[0018]将毛坯料放置加热炉中加热至100
±
5摄氏度，便于后续锻造加工；
[0019]S2、超导腔专用模具准备：
[0020]将超导腔专用模具的下模、粗锻上模、精锻上模、冲切刀具分别放置到工作预备位置；下模放置到锻造装置的工作台面上，并且定位柱插入下模具定位孔中并锁紧，以保证下模处于紧固安装状态；粗锻上模安装到转塔式模具自动切换装置上，第一下定位柱与定位口贴合，第一上模板的上表面与转塔臂的下表面贴合，控制箱内的伺服电机工作，驱动螺杆旋转，带动移动夹紧块向着固定夹紧块移动，并和固定夹紧块一起夹住第一下定位柱，从而夹紧粗锻上模具；精锻上模和冲切刀具也同理安装到转塔式模具自动切换装置上，然后通过转塔式模具自动切换装置切换粗锻上模、精锻上模和冲切刀具；
[0021]S3、模具无接触式清洁：
[0022]底座内的电机旋转，通过旋转立柱带动各个转塔臂及所夹持的模具一起转动，当粗锻上模旋转到第一喷气头上方时，底座内的第二空气压缩机工作，将高压气体通过气管立柱传出，并经过第一喷气头向上喷射，充分的吹掉粗锻上模上存在的灰尘和颗粒；精锻上模与冲切刀具同理，均被按此方式充分清洁，下模由第二喷气头进行充分清洁；
[0023]S4、加工准备：
[0024]转塔式模具自动切换装置与锻造装置之间的相对位置确定，处于工作准备状态；加热好的毛坯料放置在下模上的工作位置；转塔臂旋转，并且转塔臂携带冲切刀具转至动力头的下方，第三上定位柱与动力头同轴放置，且第三上定位柱的上表面与动力头的下表面固定连接，连接方式为电磁力锁紧，随后移动夹紧块后撤，松开冲切刀具，转塔臂旋转离开锻造工作区域；
[0025]S5、毛坯料冲切：
[0026]上箱体内的液压缸工作，首先启动快速冲压模式，推动动力头快速向下移动，带动冲切刀具快速向下移动，冲切毛坯料，随后向上复位，外部机械手吸盘取走被冲下的废料，此时得到冲切圆环料。
[0027]S6、超导腔粗锻：
[0028]冲切圆环料位于下模上的工作位置，转塔臂转至冲切刀具处，定位口与下定位柱贴合，移动夹紧块向固定夹紧块移动，挤压第三下定位柱，从而重新夹紧冲切刀具；此时电磁力撤销，动力头与冲切刀具失去连接，旋转立柱旋转带动转塔臂旋转，使冲切刀具离开工作区域，使粗锻上模来到锻造工作区域，同理固定连接到动力头上；
[0029]上箱体内的液压缸工作，启动慢速下压模式，推动动力头慢速向下移动，带动粗锻上模慢速向下移动，挤压冲切圆环料，持续慢速挤压，使冲切圆环料充分塑性变形，挤压至合模状态，保持5分钟，随后脱模，动力头带动粗锻上模一起向上复位，此时得到粗锻超导腔；
[0030]S7、超导腔精锻：
[0031]转塔式模具自动切换装置与上述工作同理，取走粗锻上模，更换上精锻上模，开始精锻工作；
[0032]上箱体内的液压缸工作，再次启动慢速下压模式，推动动力头慢速向下移动，带动精锻上模慢速向下移动，挤压粗锻超导腔，持续慢速挤压，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导腔加工设备，其特征在于，包括：转塔式模具自动切换装置(100)、锻造装置(200)、超导腔专用模具(300)和超导腔形变检测装置(400)；所述转塔式模具自动切换装置(100)用于搭载超导腔专用模具(300)，所述锻造装置(200)用于对超导腔专用模具(300)内放置的毛坯料(500)进行模锻，所述超导腔形变检测装置(400)用于检测模锻后的精锻超导腔(800)。2.根据权利要求1所述的一种超导腔加工设备，其特征在于：所述转塔式模具自动切换装置(100)包括底座(101)，所述底座(101)上转动连接有旋转立柱(102)，所述底座(101)上还设置有气管立柱(103)，所述气管立柱(103)的延伸端安装有第一喷气头(1031)，所述气管立柱(103)上端固定有转塔臂(1041/1042/1043)，所述转塔臂(1041/1042/1043)的连接处的上端设置有控制箱(105)，所述转塔臂(1041/1042/1043)上分别设置有螺杆(1061/1071/1081)，所述控制箱(105)内设置有三个伺服驱动电机，其分别与螺杆(1061/1071/1081)进行轴连接，所述螺杆(1061/1071/1081)上旋接有移动夹紧块(1062/1072/1082)，移动夹紧块(1062/1072/1082)的外侧端设置有固定夹紧块(1064/1074/1084)，所述转塔臂(1041/1042/1043)上开设有定位口(1063/1073/1083)，所述定位口(1063/1073/1083)位于固定夹紧块(1064/1074/1084)与移动夹紧块(1062/1072/1082)之间，所述定位口(1063/1073/1083)与超导腔专用模具(300)相适应。3.根据权利要求1所述的一种超导腔加工设备，其特征在于：所述锻造装置(200)包括底座(201)，所述底座(201)上连接固定有上箱体(202)，所述上箱体(202)内设置有液压缸和第一空气压缩机，所述液压缸的输出端固定有动力头(2022)，所述第一空气压缩机的输出端固定有第二喷气头(2023)，所述底座(201)上开设有下模具定位孔(2011)，所述下模具定位孔(2011)与超导腔专用模具(300)相适应。4.根据权利要求1所述的一种超导腔加工设备，其特征在于：所述超导腔专用模具(300)包括能合模的下模(301)、粗锻上模(302)和精锻上模(303)，所述下模(301)内形成有下模腔(3012)，所述下模腔(3012)中部具有向外凸起的定位柱(3011)；所述粗锻上模(302)包括第一上模板(3023)，所述第一上模板(3023)上侧固定有第一下定位柱(3022)，所述第一下定位柱(3022)上侧固定有第一上定位柱(3021)，所述第一上模板(3023)下侧固定有第一模仁(3024)；所述精锻上模(303)包括第二上模板(3033)，所述第二上模板(3033)上侧固定有第二下定位柱(3032)，所述第二下定位柱(3032)上侧固定有第二上定位柱(3031)，所述第二上模板(3033)下侧固定有第二模仁(3034)。5.根据权利要求4所述的一种超导腔加工设备，其特征在于：所述第二模仁(3034)的形状与第一模仁(3024)的形状一致，所述第二模仁(3034)的体积大于第一模仁(3024)的体积。6.根据权利要求4所述的一种超导腔加工设备，其特征在于：还包括一个与下模(301)配合使用的冲切刀具(304)，所述冲切刀具包括上第三定位柱(3041)，所述第三上定位柱(3041)的下侧固定有第三下定位柱(3042)，所述第三下定位柱(3042)的下侧端固定有冲切刀头(3043)，所述冲切刀头(3043)与定位柱(3011)的内腔相适应。7.根据权利要求1所述的一种超导腔加工设备，其特征在于：所述超导腔形变检测装置(400)包括主框架(401)，所述主框架(401)设置有相对立的侧立柱(4021/4023)，所述侧立柱(4021/4023)上端之间固定有横梁(4022)，所述侧立柱(4023)的外侧固定有伺服电机
(4031)和控制箱(405)，所述伺服电机(4031)的输出端固定有螺杆(4032)，所述螺杆(4032)上旋接有滑块(4033)，所述滑块(4033)下侧安装有超声波测距探头(404)，所述主框架(401)为上开设有若干圆形承托孔(4011)，所述圆形承托孔(4011)用于放置精锻超导腔(800)。8.根据权利要求2所述的一种超导腔加工设备，其特征在于：所述底座(101)内安装有电机和第二空气压缩机，所述旋转立柱(102)固定于电机的输出端上，所述第二空气压缩机的输出端与气管立柱(103)连接。9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种超导腔加工设备的模锻工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、准备毛坯料：将毛坯料(500)放置加热炉中加热至100
±
5摄氏度，便于后续锻造加工；S2、超导腔专用模具准备：将超导腔专用模具(300)的下模(301)、粗锻上模(302)、精锻上模(303)、冲切刀具(304)分别放置到工作预备位置；下模(301)放置到锻造装置(200)的工作台面上，并且定位柱(3011)插入下模具定位孔(2011)中并锁紧，以保证下模(301处于紧固安装状态；粗锻上模(302)安装到转塔式模具自动切换装置(100)上，第一下定位柱(3022)与定位口(1073)贴合，第一上模板(3023)的上表面与转塔臂(1042)的下表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛绍杰，孙群，郭宝超，胡星，王佳茂，王欣，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：