CN110102637B - 一种单点渐进成形热空气加热工作台及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单点渐进成形热空气加热工作台及其使用方法，属于新型金属材料加工技术领域，包括基座板，所述基座板上设置有支撑管，所述支撑管的上端周部设置有向外延伸的支撑板，所述支撑板上设置有具有安装通口的固定板，所述安装通口内设置有安装在支撑板上并用于支撑坯料的侧边出风框板，所述侧边出风框板的上侧设置有与其相配合压住坯料的压料机构，所述支撑管内设置有加热腔，所述加热腔的下部连接有通风管，所述通风管内设置有加热系统并连接有温度控制系统，所述支撑管内还设置有隔热结构。该单点渐进成形热空气加热工作台通过鼓风机吹进冷空气，由电阻丝加热空气，实现板料与热空气的热量交换，提高成形过程的成形极限和成形精度。

Description

一种单点渐进成形热空气加热工作台及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种单点渐进成形热空气加热工作台及其使用方法，属于新型金属材料加工技术领域。

背景技术

渐进成形是一种分层制造的成型制造技术，将复杂三维数字模型沿高度方向离散成一系列的二维等高线层，进而生成工具头的加工轨迹。工具头在数控系统控制下，按照预加工零件的NC代码对板料进行渐进塑性加工,形成所需第一层截面轮廓后,工具头下移设定的增量步长,再按第二层截面轮廓轨迹运动,如此重复直至整个零件成形完毕。无模渐进成形即板料无模分层成形无需一一对应的模具, 零件的形状和结构也不受约束, 极大地缩短了新产品开发周期和降低了成本, 解决了难成形板料零件小批量、多品种、回弹大和难成形的问题。但对于某些在常温下塑性差，不易成形的材料，如镁合金、钛合金等。在加热环境下，材料塑性具有较大的提高。针对此类金属材料，在渐进成形过程中，需要对其进行加热辅助。

传统渐进成形加热方式有两种，分别为整体加热和局部加热，传统加热方式存在诸多缺陷：

a) 整体加热渐进成形能有效提高材料的塑性。目前已有的电热炉等加热设备设计复杂,温度控制不稳定，误差较大。整体自阻电加热电流与坯料形成回路，电流流经工具头，对成形工具头性能要求高；

b) 局部加热渐进成形常采用的方式有激光加热、自阻电加热、感应加热等，加热工具联接在渐进成形工具头上，伴随成型工具头移动,实现局部加热。局部加热方式需要控制设备，价格昂贵，较为复杂；旋转摩擦加热由于旋转自由度降低主轴刚度，高速旋转摩擦对板料表面质量有影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单点渐进成形热空气加热工作台及其使用方法，该单点渐进成形热空气加热工作台通过鼓风机吹进冷空气，由电阻丝加热空气，实现板料与热空气的热量交换，提高成形过程的成形极限和成形精度。

本发明的技术方案在于：一种单点渐进成形热空气加热工作台，包括基座板，所述基座板上设置有支撑管，所述支撑管的上端周部设置有向外延伸的支撑板，所述支撑板上设置有具有安装通口的固定板，所述安装通口内设置有安装在支撑板上并用于支撑坯料的侧边出风框板，所述侧边出风框板的上侧设置有与其相配合压住坯料的压料机构，所述支撑管内设置有加热腔，所述加热腔的下部连接有通风管，所述通风管内设置有加热系统并连接有温度控制系统，所述支撑管内还设置有隔热结构。

进一步地，所述侧边出风框板层呈矩形环状，侧边出风框板与固定板之间具有间隙，侧边出风框板上沿周向间隔设置有连通加热腔与间隙的出风孔。

进一步地，所述压料机构包括设置于侧边出风框板上侧并呈矩形环状的压料板，所述固定板上设置有用于抵接在固定板上的快速夹紧装置。

进一步地，所述快速夹紧装置为水平式快速压紧器。

进一步地，所述加热系统包括与通风管相连接的鼓风机，所述鼓风机的出风管内设置有加热管，所述加热管内设置有电阻丝，加热管外套有云母隔热片。

进一步地，所述鼓风机的出风管外部设置有垫片，所述垫片上穿设有与支撑管相连接的锁定螺栓。

进一步地，所述温度控制系统包括与电阻丝相连接的温度控制器，所述固定板上设置有与温度控制器相连接的非接触式温度传感器。

进一步地，所述支撑管内横向设置有通风板，所述通风板上设置有与通风管出气端相连接的通风口，通风板的上侧封盖有格栅板。

进一步地，所述隔热结构包括设置于支撑管下端并与基座板固定连接的下隔热板，所述支撑管的内壁且位于通风板的上下侧分别设置有侧部隔热板；所述支撑管为矩形管。

一种应用于单点渐进成形热空气加热工作台的使用方法，包括以下步骤：

1）预先用铣床装载成形工具头，将坯料放置于侧边出风框板上并通过压料机构完成坯料的固定；

2）启动加热管内的电阻丝加热空气，并通过鼓风机吹进空气，热空气通过通风管吹到坯料上，对坯料加热；

3）通过温度控制系统控制温度到达所需加工温度时，通过成形工具头开始加工坯料，渐进成形过程中，成形工具头在坯料上移动，使坯料产生变形；

4）当加工完毕时，关闭加热装置，关闭鼓风机，自然冷却。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1）单点渐进成形过程中，热空气流通加热可以使坯料受热均匀，温度梯度小，对工具头性能要求不高，提高成形过程的成形极限和成形精度；

2）相对于电热炉加热，热空气与坯料直接接触，热量传递的效率高，能保证坯料的温度保持同一温度不变；

3）热空气加热控制系统可以使坯料保持一定温度不变，板料温度容易检测，热升温和降温速率快，调节快而稳定，易于实现温度控制；

4）加热装置简便，成本低，减少配套设备数量，产生的热空气干燥无水份、不导电、不燃烧、不爆炸、无化学腐蚀性、无污染、安全可靠。

适用于国防装备、航空航天、汽车覆盖件、生物医疗器械和电子产品等合金零部件的加工。

附图说明

图1为本发明的工作台结构示意图；

图2为本发明的工作台剖视图；

图3为本发明的加热系统剖视图；

图中：1、固定板，2、压料板，3、坯料，4、侧边出风框板，5、支撑板，6、侧部隔热板，7、支撑管，8、螺栓，9、通风板，10、通风管，11、下隔热板，12、基座板，13、快速夹紧装置，14、成形工具头，15、非接触式温度传感器，16、格栅板，17、锁定螺栓，18、垫片，19、加热系统，20、鼓风机，21、温度控制器，22、云母隔热片，23、加热管，24、电阻丝，25、加热腔，26、间隙，27、出风孔。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图3

一种单点渐进成形热空气加热工作台，包括基座板12，所述基座板上设置有支撑管7，所述支撑管的上端周部设置有向外延伸的支撑板5，所述支撑板上设置有具有安装通口的固定板1，所述安装通口内设置有安装在支撑板上并用于支撑坯料的侧边出风框板4，所述侧边出风框板的上侧设置有与其相配合压住坯料的压料机构，所述支撑管内设置有加热腔25，所述加热腔的下部连接有通风管10，所述通风管内设置有加热系统19并连接有温度控制系统，所述支撑管内还设置有隔热结构。

本实施例中，所述侧边出风框板呈矩形环状，侧边出风框板与固定板之间具有间隙26，侧边出风框板上沿周向间隔设置有连通加热腔与间隙的出风孔27， 以便多余的热量经侧边出风框板4设置的出风孔和固定板之间的间隙排出，形成空气流动，使坯料加热更均匀。

本实施例中，所述压料机构包括设置于侧边出风框板上侧并呈矩形环状的压料板2，所述固定板上设置有用于抵接在固定板上的快速夹紧装置13，所述快速夹紧装置为水平式快速压紧器，以便通过快速夹紧装置将坯料固定在固定板上。

本实施例中，所述加热系统包括与通风管相连接的鼓风机20，所述鼓风机的出风管内设置有加热管23，所述加热管内设置有电阻丝24，加热管外套有云母隔热片22，从而加热空气。

本实施例中，所述鼓风机的出风管外部设置有垫片18，所述垫片上穿设有与支撑管相连接的锁定螺栓17，从而通过螺栓17将垫片18固定在工作台支撑管7右侧。

本实施例中，所述温度控制系统包括与电阻丝电连接的温度控制器21，所述固定板上设置有与温度控制器电连接的非接触式温度传感器15，从而通过非接触式温度传感器15测量坯料温度，并通过温度控制器控制加热温度。

本实施例中，所述支撑管内横向设置有通风板9，所述通风板上设置有与通风管出气端相连接的通风口，通风板的上侧封盖有格栅板16，并通过螺栓8固定在通风板上，以便热空气通过通风管10从格栅板16吹到坯料3上，对坯料加热，与坯料3形成热量交换加热坯料。

本实施例中，所述隔热结构包括设置于支撑管下端并与基座板固定连接的下隔热板11，所述支撑管的内壁且位于通风板的上下侧分别设置有侧部隔热板6，从而为支撑管隔热并防止热量散失。所述支撑管为矩形管，以便与坯料形状适应。

工作原理：成形工具头14由铣床装载，通过快速夹紧装置13将压料板2下压坯料3，使坯料3固定在侧边出风框板4上；加热过程中，鼓风机20吹进空气，由加热系统（电阻丝空气加热管）19中电阻丝24加热空气，热空气通过通风管10从格栅板16吹到坯料3上，对坯料加热，与坯料3形成热量交换加热坯料。同时，多余的热量经侧边出风框板4设置的出风孔和固定板之间的间隙排出，形成空气流动，使坯料加热更均匀。非接触式温度传感器15测量坯料温度，温度控制系统21控制温度到达所需加工温度时，成形工具头14开始加工。渐进成形过程中，成形工具头14在坯料3上移动，使坯料3产生变形，当加工完毕时，关闭加热装置，关闭鼓风机20，自然冷却。此过程中坯料3所受的大部分成形力通过非成形区域传递到工作台装置上。

一种应用于单点渐进成形热空气加热工作台的使用方法，包括以下步骤：

1）预先用铣床装载成形工具头，将坯料放置于侧边出风框板上并通过压料机构完成坯料的固定；

2）启动加热管内的电阻丝加热空气，并通过鼓风机吹进空气，热空气通过通风管吹到坯料上，对坯料加热；

3）通过温度控制系统控制温度到达所需加工温度时，通过成形工具头开始加工坯料，渐进成形过程中，成形工具头在坯料上移动，使坯料产生变形；

4）当加工完毕时，关闭加热装置，关闭鼓风机，自然冷却。

该工作台有效解决常温下单点渐进成形中镁合金、钛合金等金属的难成形问题；有效解决现有整体加热工作台设计繁琐，对工具头性能要求高的的问题；有效解决升降温速度慢，调节不稳定的问题；有效解决现有整体加热装置对板料加热温度分布不均匀的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的单点渐进成形热空气加热工作台及其使用方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种单点渐进成形热空气加热工作台，包括基座板，其特征在于，所述基座板上设置有支撑管，所述支撑管的上端周部设置有向外延伸的支撑板，所述支撑板上设置有具有安装通口的固定板，所述安装通口内设置有安装在支撑板上并用于支撑坯料的侧边出风框板，所述侧边出风框板的上侧设置有与其相配合压住坯料的压料机构，所述支撑管内设置有加热腔，所述加热腔的下部连接有通风管，所述通风管内设置有加热系统并连接有温度控制系统，所述支撑管内还设置有隔热结构；所述侧边出风框板呈矩形环状，侧边出风框板与固定板之间具有间隙，侧边出风框板上沿周向间隔设置有连通加热腔与间隙的出风孔；所述压料机构包括设置于侧边出风框板上侧并呈矩形环状的压料板，所述固定板上设置有用于抵接在固定板上的快速夹紧装置，所述快速夹紧装置为水平式快速压紧器；所述加热系统包括与通风管相连接的鼓风机，所述鼓风机的出风管内设置有加热管，所述加热管内设置有电阻丝，加热管外套有云母隔热片；所述支撑管内横向设置有通风板，所述通风板上设置有与通风管出气端相连接的通风口，通风板的上侧封盖有格栅板；所述隔热结构包括设置于支撑管下端并与基座板固定连接的下隔热板，所述支撑管的内壁且位于通风板的上下侧分别设置有侧部隔热板；所述支撑管为矩形管。

2.根据权利要求1所述的一种单点渐进成形热空气加热工作台，其特征在于，所述鼓风机的出风管外部设置有垫片，所述垫片上穿设有与支撑管相连接的锁定螺栓。

3.根据权利要求1所述的一种单点渐进成形热空气加热工作台，其特征在于，所述温度控制系统包括与电阻丝相连接的温度控制器，所述固定板上设置有与温度控制器相连接的非接触式温度传感器。

4.一种应用于权利要求1所述的一种单点渐进成形热空气加热工作台的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）预先用铣床装载成形工具头，将坯料放置于侧边出风框板上并通过压料机构完成坯料的固定；

2）启动加热管内的电阻丝加热空气，并通过鼓风机吹进空气，热空气通过通风管吹到坯料上，对坯料加热；

3）通过温度控制系统控制温度到达所需加工温度时，通过成形工具头开始加工坯料，渐进成形过程中，成形工具头在坯料上移动，使坯料产生变形；

4）当加工完毕时，关闭加热装置，关闭鼓风机，自然冷却。