CN105945137B - 一种基于感应加热的渐进成形装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于感应加热的渐进成形装置与方法，包括机床托板、固定于机床托板上方的气动支撑、连接于气动支撑上末端的厚板、第一螺钉、通过第一螺钉固定于厚板上的导轨、连接于导轨上的滑块、压杆、工具头、主轴、第二螺钉、通过第二螺钉固定于厚板一侧末端的加热感应线圈、板料、分别位于板料上下方的压板和垫板，压杆的一末端垂直连接在滑块上，另一末端位于主轴下方，加热感应线圈与厚板运动同步，调节气动支撑使得位于主轴下方的压杆的一末端正好与工具头处于进刀位置时相接触，工具头每次进给时使得压杆带动厚板下去，压力传到气动支撑上，气动支撑下行，厚板带动加热感应线圈下去一个进给以实现局部分层加热。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于感应加热的渐进成形装置与方法，其属于金属板料成形新工艺领域。
背景技术
随着时代发展，一方面，社会对产品个性化、多元化的要求日益强烈，多品种、中小批量生产的比重明显增加；另一方面，产品更新换代越来越快，激烈的市场竞争要求新产品的研制周期越短越好。但传统的冲压方法已经难以适应这种瞬息万变的市场需求满足小批量多品种和试样试制的需求，而要想在竞争激烈的国际化市场中占领一席之地，就需要探索新的金属板材成形方法及工艺，满足小批量多品种和样品试制的需求，实现金属板材的快速、低成本、柔性成形。在这样一种市场需求下，及随着机械、控制等技术的进步发展，一系列先进的板材无模成形方法应运而生。其中，金属板材渐进成形的设想最早出现在1967年日本学者Leszak获得的专利中，直到1993年，才由日本学者松原茂夫提出板材渐进成形思想并应用于成形加工，很快引起国际塑性界的重视，研究日趋白热。
金属板料渐进成形的特点是通过引入快速原型制造技术的分层制造思想，根据模型渐进成形方向的不同，可以划分为正向成形和反成形，该技术的应用，已经由最初的汽车工业领域，扩展到其它工业领域如医疗器械、航空航天飞行器、电子和IC产业、废旧板材的回收利用等领域。
近几年，有学者在渐进成形时将电流通入到工具和板料的接触区，通过局部电阻发热加热板料，并将其应用到镁合金、钛合金加工中。加热板料成形区，提高局部区域的金属塑性，就会使成形变得容易，有效降低成形力，能弥补普通渐进成形系统刚度差的缺点，对于金属板料渐进成形技术的发展具有积极意义。
热渐进成形加热方式用的比较多为电炉加热、火焰加热，采用这些方法的缺点为
（1）电阻炉加热具有加热保温效果，此方法虽可用于热渐进成形，但装置较为复杂，且不易对温度进行控制，加热效率比较低。
（2）火焰加热温度不易控制,噪音大,劳动条件差,混合气体不够安全。
发明内容
本发明针对现有加热装置和方法的不足，提出了新的基于感应加热的渐进成形装置与方法，采用此装置与方法提高了加热效率，感应加热的效率比火焰炉高30%-50%，比电阻炉高20%-30%，具有明显节能效果，加热速度快、时间短、安全可靠、操作使用方便、并且能够实现分层局部加工。
本发明采用如下技术方案：一种基于感应加热的渐进成形装置，包括机床托板、固定于机床托板上方的气动支撑、连接于气动支撑上末端的厚板、第一螺钉、通过第一螺钉固定于厚板上的导轨、连接于导轨上的滑块、压杆、工具头、主轴、第二螺钉、通过第二螺钉固定于厚板一侧末端的加热感应线圈、板料、分别位于板料上下方的压板和垫板，压杆的末端垂直连接在滑块上，另一末端位于主轴下方，加热感应线圈与厚板运动同步，调节气动支撑使得位于主轴下方的压杆的末端正好与工具头处于进刀位置时相接触，所述工具头每次进给时都会将压杆向下压一个进给量，压杆带动厚板下去一个进给，压力传到气动支撑上，气动支撑下行，厚板带动加热感应线圈下去一个进给以实现局部分层加热。
本发明还采用如下技术方案：一种基于感应加热的渐进成形方法，包括如下步骤：
第一步，安装好基于感应加热的渐进成形装置，将气动支撑安装在机床托板上，然后将安装好的导轨和滑块的厚板与气动支撑连接，再将压杆装在滑块上；
第二步，安装板料，用压板固定好板料，使得板料与加热感应线圈保持合适的距离；
第三步，加热感应线圈的大小大于板料的最大外缘尺寸，即加热感应线圈在加工过程中一直都处于板料的外缘，避免加热感应线圈在加工时卡在被加工零件上，将加热感应线圈安装好，并调整好位置，使得加热感应线圈的中心与板料区域的中心相重合；
第四步，工具头处于进刀点时，计算好主轴与工具头连接的一端离机床托板的高度，然后调整厚板的高度，以及滑块，使得压杆的一端正好和主轴与工具头连接的一端相接触；
第五步，检查装置安装可靠后，进行加热，加热到所需的温度后；
第六步，启动加工程序，开始加工，随着工具头一层一层的向板料中心移动，滑动滑块始终保证主轴与工具头连接的一端能够压到压杆的一端，加热感应线圈跟随工具头逐层对板料进行加热；
第七步，加工完成后，取下板料，进行冷却，完成加工过程。
本发明具有如下有益效果：
（1）.本发明为热渐进成形提供了新的加热装置和加热方法，增加了加热方式的选择；
（2）.本发明有效的提高了加热效率，使得加热速度变快、加热时间缩短，大大提高了加工效率；
（3）.本发明节能效果比较好，没有明火，安全可靠，操作方便，只对被加工区域进行局部加热。
附图说明
图1为本发明基于感应加热的渐进成形装置的结构图。
图2为图1中板料和感应加热丝的局部俯视图。
其中：1机床托板，2气动支撑，3厚板，4滑轨，5第一螺钉，6滑块，7压杆，8主轴，9工具头，10压板，11板料，12垫板，13加热感应线圈，14第二螺钉。
具体实施方式
本发明基于感应加热的渐进成形装置包括机床托板1、固定于机床托板1上方的气动支撑2、连接于气动支撑2上末端的厚板3、螺钉5、通过螺钉5固定于厚板3上的导轨4、连接于导轨4上的滑块6、压杆7、工具头9、主轴8、第二螺钉14、通过第二螺钉14固定于厚板3一侧末端的加热感应线圈13、板料11、分别位于板料11上下方的压板10和垫板12，压杆7的末端垂直连接在滑块6上，另一末端位于主轴8下方，加热感应线圈13与厚板3运动同步，调节气动支撑2使得位于主轴8下方的压杆7的末端正好与工具头处于进刀位置时相接触，工具头9每次进给时都会将压杆7向下压一个进给量，压杆7带动厚板3下去一个进给，压力传到气动支撑2上，气动支撑2下行，厚板3带动加热感应线圈13下去一个进给，从而达到实现局部分层加热。
本发明基于感应加热的渐进成形方法，包括如下步骤：
第一步，安装好基于感应加热的渐进成形装置，将气动支撑2安装在机床托板1上，然后将安装好的导轨4和滑块6的厚板3与气动支撑2连接，再将压杆7装在滑块6上；
第二步，安装板料11，用压板固定好板料11，使得板料11与加热感应线圈13保持合适的距离；
第三步，加热感应线圈13的大小必须大于板料11的最大外缘尺寸，也就是加热感应线圈13在加工过程中必须保证一直都处于板料11的外缘，杜绝加热感应线圈13在加工时卡在被加工零件上，将加热感应线圈13安装好，并调整好位置，使得加热感应线圈13的中心与板料11区域的中心相重合；
第四步，工具头9处于进刀点时，计算好主轴8与工具头9连接的一端离机床托板1的高度，然后调整厚板3的高度，以及滑块6，使得压杆7的一端正好和主轴8与工具头9连接的一端相接触；
第五步，检查装置安装可靠后，进行加热，加热到所需的温度后；
第六步，启动加工程序，开始加工，随着工具头9一层一层的向板料11中心移动，滑动滑块6始终保证主轴8与工具头9连接的一端能够压到压杆的一端，加热感应线圈13跟随工具头9逐层对板料11进行加热；
第七步，加工完成后，取下板料11，进行冷却，完成加工过程。
本发明基于感应加热的渐进成形方法能够提高加热效率，使得加热速度变快、加热时间缩短，大大提高了加工效率，节能效果比较好，没有明火，安全可靠，操作方便，只对被加工区域进行局部加热。
下面通过三个实施例来说明书本发明基于感应加热的渐进成形装置与方法。
实施例1
将厚2mm长宽160cmX160cm的2060铝合金，成形为圆台形零件。
第一步，将板料安装在机床托板上，压上压板，将板料固定住；
第二步，将加工程序导入机床，进行对刀操作；
第三步，安装加热感应线圈，加热感应线圈位于板料下方适当距离，使得加热感应线圈与板料尽量中心保持同心；
第四步，算好进刀点位置，通过调节滑块和气动支撑以调节压杆的位置，使得压杆处于机床主轴外缘下方，并且与之相接触；
第五步，检查装置安装可靠后，加热温度为300度，进行加热；
第六步，启动加工程序，开始加工；
第七步，加工完成，取下板料，进行冷却。
实施例2
将厚2mm长宽160cmX160cm的TC4钛合金板料成形为圆台形零件。
第一步，将板料安装在机床托板上，压上压板，将板料固定住；
第二步，将加工程序导入机床，进行对刀操作；
第三步，安装加热感应线圈，加热感应线圈位于板料下方适当距离，使得加热感应线圈与板料尽量中心保持同心；
第四步，算好进刀点位置，通过调节滑块和气动支撑以调节压杆的位置，使得压杆处于机床主轴外缘下方，并且与之相接触；
第五步，检查装置安装可靠后，加热温度为600度，进行加热；
第六步，启动加工程序，开始加工；
第七步，加工完成，取下板料，进行冷却。
实施例3
将厚2mm长宽160cmX160cm的AZ31B镁合金板料成形为方锥形零件。
第一步，将板料安装在机床托板上，压上压板，将板料固定住；
第二步，将加工程序导入机床，进行对刀操作；
第三步，安装加热感应线圈，加热感应线圈位于板料下方适当距离，使得加热感应线圈与板料尽量中心保持同心；
第四步，算好进刀点位置，通过调节滑块和气动支撑以调节压杆的位置，使得压杆处于机床主轴外缘下方，并且与之相接触；
第五步，检查装置安装可靠后，加热温度250度，进行加热；
第六步，启动加工程序，开始加工；
第七步，加工完成，取下板料，进行冷却。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于感应加热的渐进成形装置，其特征在于：包括机床托板（1）、固定于机床托板（1）上方的气动支撑（2）、连接于气动支撑（2）上末端的厚板（3）、第一螺钉（5）、通过第一螺钉（5）固定于厚板（3）上的导轨（4）、连接于导轨（4）上的滑块（6）、压杆（7）、工具头（9）、主轴（8）、第二螺钉（14）、通过第二螺钉（14）固定于厚板（3）一侧末端的加热感应线圈（13）、板料（11）、分别位于板料（11）上下方的压板（10）和垫板（12），压杆（7）的一末端垂直连接在滑块（6）上，另一末端位于主轴（8）下方，加热感应线圈（13）与厚板（3）运动同步，调节气动支撑（2）使得位于主轴（8）下方的压杆（7）的一端正好与工具头（9）处于进刀位置时相接触，所述工具头（9）每次进给时都会将压杆（7）向下压一个进给量，压杆（7）带动厚板（3）下去一个进给，压力传到气动支撑（2）上，气动支撑（2）下行，厚板（3）带动加热感应线圈（13）下去一个进给以实现局部分层加热。
2.一种基于感应加热的渐进成形方法，其特征在于：包括如下步骤
第一步，安装好基于感应加热的渐进成形装置，将气动支撑（2）安装在机床托板（1）上，然后将安装好导轨（4）和滑块（6）的厚板（3）与气动支撑（2）连接，再将压杆（7）装在滑块（6）上；
第二步，安装板料（11），用压板（10）固定好板料（11），使得板料（11）与加热感应线圈（13）保持合适的距离；
第三步，加热感应线圈（13）的大小大于板料（11）的最大外缘尺寸，即加热感应线圈（13）在加工过程中一直都处于板料（11）的外缘，避免加热感应线圈（13）在加工时卡在被加工零件上，将加热感应线圈（13）安装好，并调整好位置，使得加热感应线圈（13）的中心与板料（11）区域的中心相重合；
第四步，工具头（9）处于进刀点时，计算好主轴（8）与工具头（9）连接的一端离机床托板（1）的高度，然后调整厚板（3）的高度以及滑块（6），使得压杆（7）的一端正好和主轴（8）与工具头（9）连接的一端相接触；
第五步，检查装置安装可靠后，进行加热，加热到所需的温度后；
第六步，启动加工程序，开始加工，随着工具头（9）一层一层的向板料（11）中心移动，滑动滑块（6）始终保证主轴（8）与工具头（9）连接的一端能够压到压头，加热感应线圈（13）跟随工具头（9）逐层对板料（11）进行加热；
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