柔性快速成形直壁加工方法及其支撐模型翻轉裝置的製作方法

2023-05-29 14:55:01

專利名稱：柔性快速成形直壁加工方法及其支撐模型翻轉裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及快速成型加工方法及其裝置，尤其是金屬板材數控柔性快速成形中的直壁結構的加工方法及其支撐模型翻轉裝置。
背景技術：
現有的金屬板材數控柔性快速成形加工方法是在數控柔性快速成形車床的X-Y 工作檯上直接放置支撐模型，作為加工原材料的金屬板材通過夾持機構保持在與工作檯平行的平面上，成形頭沿著支撐模型的Z方向逐層對板材進行局部的塑性加工形成與支撐模型形狀相同的工件。但是現有技術有如下問題
第一，板材厚度減少較大。如圖1所示，若金屬板材初始厚度為to，成形後板材厚度為 t，成形角度為θ，板厚減少率為δ，則成形後板厚根據t=to*sine求得，通常在成形角度為20°，板厚為0. 8mm的情況下，產生34. 2%的板厚減少，所以很難滿足加工行業板厚減少度30%以下的要求。第二，直壁成形較為困難，一次成形無法實現。在工件中有直角度部分的情況下， 對其進行成形是困難的，鋁的最小成形角度θ為15°，SPC最小成形角度θ為20°，SUS 最小成形角度θ為25°，由此可見工件成形形狀受到明顯限制。對於直壁結構必須通過多道次成形才能實現，一次成形必然導致板材破裂。

發明內容
為彌補上述技術不足，本發明提供一種能降低厚度減少率，避免直壁成形破裂並減少成形工序的柔性快速成形直壁加工方法及其支撐模型翻轉裝置。柔性快速成形支撐模型翻轉裝置，包括上頂板和下頂板，其特徵在於上頂板與下頂板之間通過軸承和軸連接起來，可以相互翻轉，還包括安裝在上頂板和下頂板之間的墊塊。所述的墊塊橫截面分為長方形和楔形兩種。所述的墊塊的橫截面為楔形，楔形傾斜角度為30°。所述的上頂板沿軸方向對稱。柔性快速成形直壁加工方法包括以下步驟，
(1)將柔性快速成形支撐模型翻轉裝置固定在數控柔性快速成形車床的X-Y工作檯上，將支撐模型固定在柔性快速成形支撐模型翻轉裝置上，將橫截面為長方形的墊塊固定在柔性快速成形支撐模型翻轉裝置的上頂板和下頂板之間。(2)將需要加工的金屬板材裝夾到數控柔性快速成形車床的夾持機構上。(3)採用數控柔性快速成形車床的常規成形方法，初次成形設置成形角為30°。(4)初次成形完成後取出橫截面為長方形的墊塊，換用橫截面為傾斜角度30°楔形墊塊，再次使用常規成形方法進行成形加工，即可形成直壁結構。根據加工需要，還可以將橫截面為傾斜角度30°楔形墊塊換到鏡像位置，採用相同操作，完成另一面斜邊成形為直壁。本發明通過在X-Y工作檯與支撐模型之間安裝該裝置後可以調節成形角度θ，成形直壁結構過程中成形角θ可避免出現0°，最大程度減少變薄現象，避免產生金屬板材破裂。同時通過在X-Y工作檯與支撐模型之間安裝該裝置後可將原來的直壁加工位置的0°成形角θ轉換到可成形角度，進而實現直壁結構的兩道次成形。由此克服常規金屬板材數控柔性快速成形加工方法多道次成形直壁件的缺陷，極大縮短成形周期。由於該裝置為左右對稱結構，上頂板沿軸旋轉角度左右對稱，因此對於左右對稱的成形件在成形過程中只需要進行鏡像操作即可完成成形件的最終成形，極大程度減少了先期程序編制工作時間，提高了產品生產效率。


圖1金屬板材數控柔性快速成形原理圖； 圖2本發明結構示意圖3至圖8為本發明直壁加工方法。
具體實施例方式柔性快速成形支撐模型翻轉裝置包括上頂板1，軸承座2與上頂板1固定，軸承座 2內安裝有軸承3，軸承3內圈固定有軸4，軸4通過軸座5與下頂板6固定連接，墊塊安裝在上頂板1和下頂板6之間。墊塊分為橫截面為傾斜角度30°楔形墊塊71和橫截面為長方形墊塊72兩種。柔性快速成形支撐模型翻轉裝置的上頂板1沿軸4方向對稱。結合附圖3至圖8本發明使用方法為
(1)固定柔性快速成形支撐模型翻轉裝置和支撐模型8。如圖3、4所示，螺栓穿過下頂板上6的孔將柔性快速成形支撐模型翻轉裝置固定在X-Y工作檯9上，同樣螺栓穿過支撐模型8底板的孔與上頂板1固定。將橫截面為長方形的墊塊72墊入上頂板1和下頂板6 之間，螺栓固定上下頂板1、6和墊塊72。(2)裝夾金屬板材。如圖4所示，夾持機構10採用C形夾，整周固定金屬板料11， 使金屬板料11與X-Y工作檯9保持平行。夾持機構10與金屬板材11相對於支撐模型8 在上下方向上垂直移動。(3)初次成形。如圖5所示，採用常規成形方法，初次成形設置成形角為30°，成形頭12沿著X-Y平面做相對移動的同時，在Z方向以等高線移動成形斜邊工件。(4)成形直壁。如圖6所示，初次成形完成後取出橫截面為長方形的墊塊72，換用橫截面為傾斜角度30°楔形墊塊71，螺栓固定上下頂板1、6和墊塊71。如圖7所示，成形頭12沿著開放式等高軌跡將金屬板材11斜邊貼合支撐模型8最終形成直壁結構。如果需要加工成對稱的直壁結構，如圖8所示，取出橫截面為傾斜角度30°楔形墊塊71換至鏡像位置，採用相同操作，完成另一面斜邊成形為直壁。(5)取下成形件。拆除夾持機構10，取下直壁成形件。
權利要求
1.柔性快速成形支撐模型翻轉裝置，包括上頂板和下頂板，其特徵在於上頂板與下頂板之間通過軸承和軸連接起來，可以相互翻轉，還包括安裝在上頂板和下頂板之間的墊塊。
2.根據權利要求1所述的柔性快速成形支撐模型翻轉裝置，其特徵在於，所述的墊塊橫截面分為長方形和楔形兩種。
3.根據權利要求1所述的柔性快速成形支撐模型翻轉裝置，其特徵在於，所述的墊塊的橫截面為楔形，楔形傾斜角度為30°。
4.根據權利要求1所述的柔性快速成形支撐模型翻轉裝置，其特徵在於，所述的上頂板沿軸方向對稱。
5.柔性快速成形直壁加工方法，包括以下步驟(1)將柔性快速成形支撐模型翻轉裝置固定在數控柔性快速成形車床的X-Y工作檯上，將支撐模型固定在柔性快速成形支撐模型翻轉裝置上，將橫截面為長方形的墊塊固定在柔性快速成形支撐模型翻轉裝置的上頂板和下頂板之間；(2)將需要加工的金屬板材裝夾到數控柔性快速成形車床的夾持機構上；(3)採用數控柔性快速成形車床的常規成形方法，初次成形設置成形角為30°；(4)初次成形完成後取出橫截面為長方形的墊塊，換用橫截面為傾斜角度30°楔形墊塊，再次使用常規成形方法進行成形加工，即可形成直壁結構。
6.根據權利要求5所述的柔性快速成形直壁加工方法，其特徵在於，所述的第(4)步驟中，還可以將橫截面為傾斜角度30°楔形墊塊換到鏡像位置，採用相同操作，完成另一面斜邊成形為直壁。
全文摘要
本發明提供一種柔性快速成形加工方法及其支撐裝置，尤其是一種柔性快速成形直壁加工方法及其支撐模型翻轉裝置，支撐模型翻轉裝置包括上頂板和下頂板，上頂板與下頂板之間通過軸承和軸連接起來，可以相互翻轉，還包括安裝在上頂板和下頂板之間的墊塊。該直壁加工方法通過使用兩種不同墊塊，只需要兩次常規的成形加工，就可以加工成直壁結構。通過在X-Y工作檯與支撐模型之間安裝該裝置後可以調節成形角度θ，成形直壁結構過程中成形角θ可避免出現0°，最大程度減少變薄現象，避免產生金屬板材破裂。
文檔編號B23Q15/26GK102357838SQ20111027551
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月16日 優先權日2011年9月16日
發明者張凱, 錢政 申請人:無錫市澳富特精密快速成形科技有限公司