CN102554007B - 一种板料拉深渐进复合成形装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种板料拉深渐进复合成形装置，包括：数控渐进成形机床、工具头、底板、升降油缸、导向柱、台板、油压转角油缸、压边圈、模具座、半模，其中：所述的升降油缸安装于底板上并与台板连接，所述的导向柱同样安装于底板上并与台板连接，所述的油压转角油缸安装于台板上，所述的压边圈置于台板上并通过油压转角油缸固定，所述的半模安装于模具座，模具座固定于底板上，底板安装于数控渐进成形机床的工作台上，所述的工具头安装于数控渐进成形机床的主轴末端。与现有技术相比，本发明具有可控制金属板料的流动，有效降低板料的减薄率，提高板料的成形精度等优点。

Description

一种板料拉深渐进复合成形装置
技术领域
本发明涉及板料渐进成形技术领域的装置。具体是一种用于板料拉深与渐进复合成形装置。
背景技术
板料渐进成形是近年来兴起的板料成形技术，具有成形方式灵活、成形性能好以及柔性高等特点，特别适用于单件及小批量的金属板材产品的生产加工。渐进成形是采用“轨迹”成形方法，通过工具头的运动进行表面轮廓的生成，因此成形时间比拉深成形要高很多，而且由于成形时板料的流动与应力状态比较复杂，成形后零件的尺寸精度也难以约束与控制。G.Hirt等人曾在《Investigation into anewhybridforming process：Incremental sheet forming combined with stretch forming》(CIRPAnnals-Manufacturing Technology)中提出了采用先拉深进行预成形，然后采用渐进成形加工细节特征的方法，证明了精度和成形时间相对于单纯渐进成形都有改善。但是，该方法用螺栓将压边圈和工作台固定住，来限制板料的流动，向下拉深过程中采用伺服电机来控制向下的行程，这样在成形过程中有以下缺点：1)由于采用螺栓控制流动，因此在拉伸的过程中压边部分的金属几乎没有向内流动，导致成形区域减薄严重；2)伺服电机的所提供的拉伸力有限，不能满足强度较高板料的成形，即不能提供较大的拉深力，且工作环境要求高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可控制金属板料的流动，有效降低板料的减薄率，提高板料的成形精度的板料拉深渐进复合成形装置及其成形方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种板料拉深渐进复合成形装置，其特征在于，包括：数控渐进成形机床、工具头、底板、升降油缸、导向柱、台板、油压转角油缸、压边圈、模具座、半模，其中：所述的升降油缸安装于底板上并与台板连接，所述的导向柱同样安装于底板上并与台板连接，所述的油压转角油缸安装于台板上，所述的压边圈置于台板上并通过油压转角油缸固定，所述的半模安装于模具座，模具座固定于底板上，底板安装于数控渐进成形机床的工作台上，所述的工具头安装于数控渐进成形机床的主轴末端。
所述的工具头为可根据需要选择的各种铣刀或不同的直径与末端试样的成形压头，工具头通过电机带动可绕数控渐进成形机床的主轴转动。
所述的升降油缸采用双缸液压结构，通过伺服平衡阀实现两个液压缸的同步运动。
所述的导向柱包括导柱与导套，导柱固定于底板，导套固定于台板，在台板升降时起导向作用。
一种板料采用上述装置的拉深渐进复合成形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先将板料置于压边圈与台板之间，油压转角油缸压住压边圈，调整转角油缸中压边力的大小，使之在拉深时提供合适的压边力；然后，升降油缸带动台板、压边圈及板料向下运动，板料在下行过程中受固定于模具座与底板的半模挤压，初步形成所需形状；拉深成形完成后，数控渐进成形机床带动工具头按产品设计形状对板料局部特征进行渐进成形，完成成形；渐进成形完成后，工具头换装铣刀，数控渐进成形机床带动铣刀沿产品边缘将板料所需部分切下，得到产品。
与现有技术相比，本发明通过调节拉深成形中的压边力，克服了传统渐进成形中板料厚薄分布不均、局部减薄严重的问题，且成形效率高于传统渐进成形；相对于板料拉深成形，本发明所仅需要简单的简易半模即可成形，针对小批量产品成本较低；此外，拉深成形、渐进成形以及切边过程无缝对接，不需要移动工件以及相关的重新对坐标等工作，能近一步提高工作效率。
附图说明
图1为本发明板料拉深渐进复合成形装置的结构示意图；
图2为本发明板料拉深渐进复合成形装置工作状态示意图。
图中：底板1、升降油缸2、导向柱3、台板4、油压转角油缸5、板料6、压边圈7、工具头8、半模9、模具座10、数控渐进成形机床11。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1～2所示，板料拉深渐进复合成形装置包括：板料6，数控渐进成形机床11、工具头8、底板1、升降油缸2、导向柱3、台板4、油压转角油缸5、压边圈7、模具座10、半模9，其中：升降油缸2安装于底板1上并与台板4连接，导向柱3同样安装于底板1上并与台板4连接，油压转角油缸5安装于台板4上，压边圈7置于台板4上并通过油压转角油缸5固定，板料6置于压边圈7与台板4之间，半模9安装于模具座10，模具座10固定于底板上1，底板1安装于数控渐进成形机床11的工作台上，工具头8安装于数控渐进成形机床主轴末端。
如图2所示，板料成形过程如下：
1)产品所用板料6为厚度为0.8mm的深拉深钢，渐进成形采用工具头8为直径10mm合金工具头，切边工具采用直径3mm的钨钢球头铣刀；
2)采用NX6.0软件的CAM功能对模型的表面生成渐进成形程序；
3)采用NX6.0软件的CAM功能对模型的边缘生成切边程序；
4)调整油压转角油缸5的压力，使总压边力保持60kN，既保证边缘金属向内流动，同时不影响成形区质量。
5)将装置台板恢复到位于最高处、油压转角油缸5放松的状态，放置板料6并用压边圈7压住板料的边缘；
6)启动升降油缸2，使升降油缸带动台板4下降，当拉深深度达到80mm后停止；
7)工具头8采用10mm合金工具头，启动渐进成形程序对已拉深零件的细节特征进行加工；
8)工具头8更换钨钢球头铣刀，启动切边程序对已成形的板料进行切边；
9)启动升降油缸2，升起台板4，放松油压转角油缸5取消压边力，取下边缘废料。

Claims (3)

1.一种板料拉深渐进复合成形装置，其特征在于，包括：数控渐进成形机床、工具头、底板、升降油缸、导向柱、台板、油压转角油缸、压边圈、模具座、半模，其中：所述的升降油缸安装于底板上并与台板连接，所述的导向柱同样安装于底板上并与台板连接，所述的油压转角油缸安装于台板上，所述的压边圈置于台板上并通过油压转角油缸固定，所述的半模安装于模具座，模具座固定于底板上，底板安装于数控渐进成形机床的工作台上，所述的工具头安装于数控渐进成形机床的主轴末端；
板料采用上述装置进行拉深渐进复合成形，将拉深成形、渐进成形以及切边过程无缝对接,具体包括以下步骤：首先将板料置于压边圈与台板之间，油压转角油缸压住压边圈，调整转角油缸中压边力的大小，调节拉深成形中的压边力，使之在拉深时提供合适的压边力；然后，升降油缸带动台板、压边圈及板料向下运动，板料在下行过程中受固定于模具座与底板的半模挤压，初步形成所需形状；拉深成形完成后，数控渐进成形机床带动工具头按产品设计形状对板料局部特征进行渐进成形，完成成形；渐进成形完成后，工具头换装铣刀，数控渐进成形机床带动铣刀沿产品边缘将板料所需部分切下，得到产品；
所述的升降油缸采用双缸液压结构，通过伺服平衡阀实现两个液压缸的同步运动。
2.根据权利要求1所述的一种板料拉深渐进复合成形装置，其特征在于，所述的工具头为可根据需要选择的各种铣刀或不同的直径与末端试样的成形压头，工具头通过电机带动可绕数控渐进成形机床的主轴转动。
3.根据权利要求1所述的一种板料拉深渐进复合成形装置，其特征在于，所述的导向柱包括导柱与导套，导柱固定于底板，导套固定于台板，在台板升降时起导向作用。
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