一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法

2023-07-05 21:15:31

一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法
【專利摘要】本發明公開一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法，屬於金屬塑性加工成型【技術領域】。本發明方法首先改進現有數控成形工具機的夾具，擴大非加工區領域，並同時把非加工區領域劃分為壓緊區和加熱區；在數控成形工具機中設置二套環狀加熱裝置，根據板料成形參數的要求，完成成形板料成形所需的NC代碼並輸入數控成形工具機；然後根據漸進成形加工進度，按比例先後接通以及關閉加熱塊電源，對加工點外非加工區板料進行加熱，使該區域板料加熱到150℃以上，擴展可變形區域，完成板料成形。本發明方法能夠大大提高板材的成形性能，使成形加工角度較大的零件得以實現。
【專利說明】-種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法

【技術領域】：
[0001] 本發明屬於金屬塑性加工成型【技術領域】，具體涉及一種加工點外局部加熱板料的 漸進成形方法。

【背景技術】：
[0002] 漸進成形是近年來出現的一種新型板材柔性數控加工方法，它將快速成形技術和 塑形成形技術有機結合，實現板材的柔性生產。漸進成形技術採用了"分層製造"的思想， 通過電腦程式控制形狀簡單的成形工具，沿著垂直方向和水平方向的軌跡運動，逐層形 成零件的H維包絡面，從而實現金屬板料連續局部的塑性成形。
[0003] 漸進成形與傳統的衝壓成形不同，它在成形中不需要專用的模具或者僅需簡單的 支撐模，而且板料具有更高的成形性能，可W在局部區域內成形出用常規手段方法無法加 工的複雜曲面造型。並且漸進成形的壓邊裝置結構簡單，能夠大大節省模具成本和樣品試 樣的成本，具有很大的經濟價值，非常適合小批量、多品種、形狀複雜的板料零件成形。
[0004] 板料漸進成形變形與旋壓變形相似，符合剪切變形機理。在成形過程中板料在成 形工具頭作用下沿工件軸向作剪切流動，且從理論上講變形後的板料厚度變化符合餘弦定 律，即t = t。? COS 0，其中，t。是變形前板料原始厚度，t是變形後板料厚度，0是成形件 的成形角。對於變形角較大的零件進行加工時，板料厚度減薄量較大，就會出現製件的破 裂。對於直壁零件的加工，根據漸進成形板料厚度變化大致符合餘弦定律可知，成形後板料 厚度為幾乎零，顯然不能成形。目前，採用漸進成形方法對直壁件成形，只是通過多次成形 來逐漸逼近直壁。即剛開始先選擇一個合適的成形角進行加工，在已加工成形件的基礎上 多次進行類似的加工，最終得到直壁零件。但該方法太繁瑣，效率極低，且成功率也不高，對 於很多大成形角的零件仍無法完成。
[0005] 研究表明漸進成形過程隨著加工角度的增加，板料的變形範圍減少。變形會集中 於板料某個點，造成板料局部變形過大，致使板料破裂。所W擴大板料變形區域，通過對加 工點附近不變形區板料加熱，使其強度下降，強迫擴大板料變形區域，使不變形區板料也變 形，避免變形集中於板料某個點，提高成形能力，完成板料成形。


【發明內容】
：
[0006] 本發明提供一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法。加工點外局部加熱的板 料是夾具上板料的部分，是指將板料四周的壓邊片和夾具凹槽之間的區域，見圖1所示。板 料四邊壓邊片在一定寬度內把板料壓死，壓邊片至夾具凹槽仍有一定的寬度，夾具上該片 既不在壓邊片下，也不屬於零件加工區的板料區域，即為加工點外成形區板料。一般認為， 漸進成形中板料的變形僅發生在加工工具頭處，零件的成型是利用金屬的塑性，通過成形 刀具頭對板料的逐層擠壓，局部小變形的累積而成形。但成形區板料在成形力的作用下會 對附近未加工區板料進行變形，因此，板料的未加工區部分將會對板料的加工能力產生影 響，擴大變形區，提高變形能力。
[0007] 本發明所提供的加工點外局部加熱板料的漸進成形方法，就是對加工點外未加工 區板料進行加熱，使其塑性升高，強度下降，強迫擴大板料變形區域，提高板料成形區的成 形性能。
[0008] 本發明採用兩種加熱方式對加工點外未成形區板料進行加熱。
[0009] 1、潤流線圈加熱法
[0010] 潤流線圈加熱法是利用電磁感應原理，對圓形加熱件（潤流線圈）通W高頻交流 電，交變電流在感應線圈內流動時將會產生交變的磁場，當感應線圈周圍的磁場通過金屬 板料時，金屬板料會產生與線圈電流方向相反的潤流，交變的潤流在金屬板內產生焦耳熱， 使其溫度升高，從而對加工點附近未變形區板料進行加熱，該方法是直接加熱法，受熱的是 金屬板料本身。
[0011] 2、電阻絲加熱法
[0012] 電阻絲加熱法是一種將電能轉換成熱能的加熱方法，給纏繞而成的一定形狀發熱 體通W交流電，電流通過發熱體時，發熱體會產生熱量Q = I2Rt,發熱體會W熱傳導的方式 將熱量傳遞給被發熱體，對被發熱體進行加熱，電阻絲加熱法是一種間接的加熱方式。
[0013] 本發明所提供的一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法具體步驟如下：
[0014] (1)改進現有數控成形工具機的夾具，擴大非加工區領域，並同時把非加工區領域劃 分為壓緊區1和加熱區2,所述壓緊區1的寬度是所述加熱區2寬度的50% -30%，所述加 熱區2的寬度是加工區3寬度的20% W上。
[0015] (2)將待成形板料固定在夾具上，利用壓緊區1將板料四周壓邊壓緊固定；
[0016] (3)在所述數控成形工具機中設置二套環狀加熱裝置，所述二套環狀加熱裝置（潤 流加熱或電阻加熱）分別放置在所述加熱區2的上下位置。安裝位置具體見圖2,所述環狀 加熱裝置至少由2個W上加熱件組成，所述加熱件緊貼板料表面放置，如圖2中外層加熱件 4、中間層加熱件5 W及內層加熱件6所示。
[0017] (4) S維建模，根據板料成形參數的要求，編制完成數控成形工具機所能識別的NC 代碼。
[0018] (5)將NC代碼輸入數控成形工具機，準備對板料進行漸進成形加工。
[0019] (6)接通最外側加熱塊電源，對板料進行加熱，當最外側加熱塊區域板料加熱到 15(TC W上，開動數控成形工具機進行加工，根據漸進成形加工進度，按比例先後接通W及關 閉加熱塊電源，如：在使用外層加熱塊和內層加熱塊二塊加熱塊加熱時，加工開始時先接 通外層加熱塊，當漸進成形加工進行到1/2時，關閉外層加熱塊，接通內層加熱塊，利用電 磁感應原理或者電阻加熱原理，對加工點外非加工區板料進行加熱，使該區域板料加熱到 15(TC W上，擴展可變形區域，完成板料的漸進成形。
[0020] 通過W上方法，能夠大大提高板材的成形性能，使成形加工角度較大的零件得W 實現。本發明所提供的方法對於鉛板成形具有普遍的適用性，除用於鉛材加工外還可W用 於鋼板等其它板材的成形加工。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0021] 圖1板料未成形區域示意圖；
[0022] 圖2發熱件加熱裝置安放位置示意圖。
[0023] 圖中：1 ;壓緊區，2 ;加熱區，3 ;加工區，4 ;外層加熱件，5 :中間層加熱件，6 :內層 加熱件，7 ;壓邊圈，8 ;成形刀具頭，9 ;板料，10 ;夾具凹槽，11 ;夾具。 具體實施例：
[0024] 實施例1 ;選用3003鉛板作為實驗加工材料，將鉛板在剪板機上裁剪成30塊 18 X 18mm的成形板料，W便實驗中使用。將30塊板料分成3組，分別採用一般漸進成形方法 和本發明所提供的兩種加熱方式的加工點外局部加熱板料漸進成形方法加工相同形狀、相 同高度、相同成形角的圓錐形製件，所加工圓錐形製件的成形角為85°，成形高度為35mm。 [00巧]在成形過程中觀察成形件是否出現破裂，並記錄零件出現裂紋時的加工高度，當 零件出現裂紋時即刻停止加工，通過比較兩種漸進成形方法所得到的每組零件的破裂數目 及裂紋出現時的加工高度，對比成形方法對板料成形性能的影響。
[0026] 採用一般漸進成形方法對第一組的10塊板料進行加工，最終得到的成形結果如 表1所示：
[0027] 表1 一般漸進成形方法成形結果
[0028]

【權利要求】
1. 一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法，其特徵在於所述漸進成形方法具體步 驟如下： (1) 改進現有數控成形工具機的夾具，擴大非加工區領域，並同時把非加工區領域劃分為 壓緊區（1)和加熱區（2)，所述壓緊區（1)的寬度是所述加熱區（2)寬度的50%-30%，所 述加熱區（2)的寬度是加工區（3)寬度的20%以上； (2) 將待成形板料固定在所述夾具上，利用壓緊區（1)將所述待成形板料四周壓邊壓 緊固定； (3) 在所述數控成形工具機中設置二套環狀加熱裝置，所述環狀加熱裝置分別放置在所 述加熱區（2)的上、下部位； (4) 三維建模，根據板料成形參數的要求，編制完成數控成形工具機所能識別的NC代碼； (5) 將NC代碼輸入數控成形工具機，準備對板料進行漸進成形加工； (6) 接通外側加熱塊電源，對所述板料進行加熱，當外側加熱件區域板料加熱到150°C 以上，開動數控成形工具機進行加工，根據漸進成形加工進度，按比例先後接通以及關閉加熱 塊電源，對加工點外非加工區板料進行加熱，使該區域板料加熱到150°C以上，擴展可變形 區域，完成板料的漸進成形。
2. 根據權利要求1所述一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法，其特徵在於所 述環狀加熱裝置為渦流加熱或電阻加熱裝置，所述環狀加熱裝置至少由兩個以上加熱件組 成，所述加熱件緊貼板料表面放置。
【文檔編號】B21D43/00GK104259303SQ201410380111
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】錢健清, 李誌慶, 陳堯, 王濤, 李震 申請人:安徽工業大學