CN106040830A - 同时具有回转及非回转结构的钣金件增量渐进成形方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时具有回转及非回转结构的钣金件增量渐进成形方法及装置，包括支撑底座(8)、固定压板(1)、固定底板(2)；支撑底座(8)底部固连回转工作台(4)，回转工作台(4)可以带动支撑底座(8)高速旋转，回转工作台(4)底部固连液压缸(3)，液压缸(3)驱动支撑底座(8)升降，液压缸(3)底部固定在固定底板(2)上，固定底板(2)通过固定压板(1)固定在工作台上；通过这种同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形方法及装置，通过回转工作台可以显著减少成形时间，提高成形效率，最终可以快速得到复杂形状的零件。

Description

同时具有回转及非回转结构的钣金件增量渐进成形方法及 装置

技术领域

本发明属于金属复杂钣金构件先进制造技术领域，特别涉及同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形方法。

背景技术

渐进成形是一种新兴的钣金柔性快速成形方法，渐进成形具有较大的柔性，易于实现设计与制造一体化，它无需模具或者只需要简单的支撑模，生产周期短、成本低，适合多品种、小批量以及新产品开发前的样品制作。渐进成形引入“分层制造”思想，将复杂的三维形状沿Z轴方向进行二维截面离散化，并在这些截面层上进行塑性加工。渐进成形技术是一种复合技术，它借鉴了快速原型制造技术的“分层制造”思想，并且填补了快速原型制造技术很难生产出薄壁类零件的空白，使快速原型制造技术与塑性成形技术有机的结合了起来，为金属钣金成形工艺及板壳类零件生产提供了一种全新的制造技术，它是通过成形工具头对钣金进行局部的点压变形积累最终达到整体变形，所以渐进成形极限大，成形质量高。

现有的渐进成形技术，由于渐进成形机床的成形工具头是三轴联动的，无法实现成形工具头的高速旋转，故渐进成形消耗时间长、成形效率低，无法应用到零件大批量生产的领域。

发明内容

本发明针对现有制备方法和设备的弊端，提出了新的成形方法和装置。对于零件的回转结构部分，通过采用多自由度的支撑底座带动钣金高速旋转和沿Z轴方向运动，同时成形工具头紧密配合，有效地解决了成形消耗时间长、成形效率低的渐进成形问题，可使渐进成形应用到更广的工程领域。

一种同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形装置，包括支撑底座(8)、固定压板(1)、固定底板(2)；支撑底座(8)底部固连回转工作台(4)，回转工作台(4)可以带动支撑底座(8)高速旋转，回转工作台(4)底部固连液压缸(3)，液压缸(3)驱动支撑底座(8)升降，液压缸(3)底部固定在固定底板(2)上，固定底板(2)通过固定压板(1)固定在工作台上。

所述的增量渐进成形装置，回转工作台和液压缸与机床控制系统连接，当成形回转结构部分时，机床控制系统发信号给回转工作台和液压缸，实现支撑底座回转和升降运动，实现与成形工具头运动的紧密配合。

所述的增量渐进成形装置进行增量渐进成形的方法，该方法的具体步骤如下：

第一步，用压板将钣金固定在支撑底座上；

第二步，在钣金的成形位置添加润滑油，以减少摩擦；

第三步：选择合适的增量渐进成形工艺，对钣金进行成形；

第四步：在成形过程中，当成形回转结构部分时，回转工作台和液压缸工作，使支撑底座高速旋转和升降，带动钣金高速旋转和升降，同时成形工具头也配合运动，完成回转结构部分的成形，当成形非回转结构部分时，则采用常规的渐进成形实施成形；

第五步：成形结束后，开启压板，取出成形的零件。

本发明通过设置一套含回转工作台的支撑底座，当成形零件的回转结构部分时，由支撑底座带动钣金高速旋转运动并沿Z轴方向运动，同时成形工具头与它配合，产生类似旋压的成形，减少成形时间，当成形零件的非回转结构部分时，不启动旋转工作台和液压缸，采用常规渐进成形方法进行成形。这种同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形方法及装置巧妙的结合了旋压成形与渐进成形的成形特点与优势，不仅可以同时成形具有回转结构及非回转结构的零件，比只能成形回转结构零件的旋压成形应用范围广，而且可以减少成形时间，比常规渐进成形的成形效率高，会比常规渐进成形有更多领域的应用和更广的应用前景。

有益效果：

1、本发明为同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形提供一种新的成形方法和装置；

2、本发明将旋压成形与渐进成形有机结合的一种新加工方法，大大减少了成形时间，提高了成形效率，在一定程度上解决了常规渐进成形速率低的问题；有效地解决了具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形消耗时间多、成形效率低的问题，有利于渐进成形先进技术应用到更多的工程领域，有更广的应用前景；

3、本发明方法简单可行，生产效率高，成本低，可在航空航天、军工等工程领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。

附图说明

图1为同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形原理示意图；

图2为实施例1成形零件结构示意图；

图3为实施例2和3成形零件结构示意图；

1、固定压板 2、固定底板 3、液压缸(供支撑底座沿Z轴运动) 4、回转工作台(供支撑底座高速旋转) 5、钣金压板 6、钣金 7、成形工具头，8支撑底座。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子，详细说明304不锈钢、5754铝合金和6061铝合金的同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形工艺。

参考图1，同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形装置，包括支撑底座8、固定压板1、固定底板2；支撑底座8底部固连回转工作台4，回转工作台4可以带动支撑底座8高速旋转，回转工作台4底部固连液压缸3，液压缸3驱动支撑底座8升降(沿图1中竖直方向运动)，液压缸3底部固定在固定底板2上，固定底板2通过固定压板1固定在工作台上。

实施例1

第一步，将边长为200mm、厚度为1mm的304不锈钢钣金通过压板固定到支撑底座8上；

第二步，在钣金成形位置添加润滑油，以减少摩损；

第三步，成形如图2所示形状的零件，该零件包括底部圆台和圆台顶部的两个圆锥，选择合适的成形工艺，对钣金成形，在成形中，先成形回转结构部分即图2中的圆台部分，渐进成形机床给回转工作台4和液压缸一个信号，这时回转工作台4带动支撑底座及钣金高速旋转，液压缸逐渐向上运动支撑底座及钣金，成形工具头7与同时圆周运动，成形出圆台部分，待圆台成形结束后，渐进成形机床给回转工作台4和液压缸一个关闭信号，回转工作台和液压缸关闭后，仅成形工具头运动，对2个小圆锥部分进行常规的渐进成形；

第四步，取下压板，取出成形的零件。

实施例2

第一步，将边长为200mm、厚度为2mm的5754铝合金钣金通过压板固定到支撑底座上；

第二步，在钣金成形位置添加润滑油，以减少摩损；

第三步，成形如图3所示形状的零件，该零件包括底部六角凸台和凸台顶部的球状部分，选择合适的成形工艺，对钣金成形，在成形中，先成形非回转结构部分即图3中的六角凸台，不启动旋转工作台和液压缸，进行常规渐进成形，当六角凸台成形结束，开始成形回转结构部分即图3中的球状部分，此时渐进成形机床给回转工作台和液压缸一个信号，这时回转工作台4带动材料高速旋转，液压缸逐渐向上运动支撑底座及钣金，成形工具头与它配合运动，直至球状部分成形结束；

第四步，取下压板，取出成形的零件。

实施例3

第一步，将边长为200mm、厚度为1mm的6061铝合金钣金通过压板固定到支撑底座上；

第二步，在钣金成形位置添加润滑油，以减少摩损；

第三步，成形如图3所示形状的零件，选择合适的成形工艺，对钣金成形，在成形中，先成形非回转结构部分时即图3中的六角凸台，不启动旋转工作台和液压缸，进行常规渐进成形，当六角凸台成形结束，开始成形回转结构部分即图3中的球状部分时，此时渐进成形机床给支撑底座的回转工作台和液压缸一个信号，这时工作台带动材料高速旋转，成形工具头与它配合运动，直至球状部分成形结束；

第四步，取下压板，取出成形的零件。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种同时具有回转及非回转结构特征的钣金件增量渐进成形装置，其特征在于，包括支撑底座(8)、固定压板(1)、固定底板(2)；支撑底座(8)底部固连回转工作台(4)，回转工作台(4)可以带动支撑底座(8)高速旋转，回转工作台(4)底部固连液压缸(3)，液压缸(3)驱动支撑底座(8)升降，液压缸(3)底部固定在固定底板(2)上，固定底板(2)通过固定压板(1)固定在工作台上。

2.根据权利要求1所述的增量渐进成形装置，其特征在于：回转工作台和液压缸与机床控制系统连接，当成形回转结构部分时，机床控制系统发信号给回转工作台和液压缸，实现支撑底座回转和升降运动，实现与成形工具头运动的紧密配合。

3.根据权利要求1或2所述的增量渐进成形装置进行增量渐进成形的方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：

第一步，用压板将钣金固定在支撑底座上；

第二步，在钣金的成形位置添加润滑油，以减少摩擦；

第三步：选择合适的增量渐进成形工艺，对钣金进行成形；

第四步：在成形过程中，当成形回转结构部分时，回转工作台和液压缸工作，使支撑底座高速旋转和升降，带动钣金高速旋转和升降，同时成形工具头也配合运动，完成回转结构部分的成形，当成形非回转结构部分时，则采用常规的渐进成形实施成形；

第五步：成形结束后，开启压板，取出成形的零件。