CN112570510A - 用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统 - Google Patents

用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统，根据目标零件形状设计滚压工具头的运动轨迹，所述滚压工具头依据所述运动轨迹滚压待加工零件，直至形成所述目标零件；在所述滚压工具头的一侧固定安装激光头，在滚压加工期间，对所述待加工零件的局部折弯区域进行加热以减小回弹。本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统，通过所述激光头发射激光对所述待加工零件进行预加热，软化待成形的局部区域，减小成形力并以此获得较小回弹、较高几何精度的零件，操作方便，加工成形效果好。

Description

用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及零件加工技术领域，特别是涉及一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统。
背景技术
滚压成形工艺是辊压成形工艺发展而来。传统的辊压成形工艺是一种以金属薄板、带材或卷材为原料，通过多组装配了具有一定数量但不同截面形状的辊轮的成形机对坯料进行弯曲变形，从而得到均一截面的产品加工方法。一条辊压成形流水线往往配备了多组成形机，需要多达数十个不同截面的回转类辊轮。由于辊轮加工工艺复杂，制造成本高，所以该工艺更适用于大批量生产的场合。对于一些个性化、变截面的小批量零件，传统辊弯成形工艺已经不能满足生产需求。
滚压成形工艺是一种新兴的板料折弯工艺，其借助非专用的成形工具对板料进行多道次渐进式塑形加工。然而在室温下采用滚压成形工艺进行板料折弯，零件在卸载后往往形成较大的回弹，且随着加工板料的强度增大，回弹量会相应增大，这种回弹缺陷降低了零件的几何精度，限制了该工艺在板料成形领域的应用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统，用于解决现有技术中滚压成形工艺成形精度低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法，根据目标零件形状设计滚压工具头的运动轨迹，所述滚压工具头依据所述运动轨迹滚压待加工零件，直至形成所述目标零件；在所述滚压工具头的一侧固定安装激光头，在滚压加工期间，对所述待加工零件的局部折弯区域进行加热以减小回弹。
于本发明的一实施例中，所述方法还包括根据所述目标零件形状设计所述待加工零件的夹具以及装夹方式。
于本发明的一实施例中，所述方法还包括调节积分镜和离焦量来选择所述激光头的光斑形状与大小。
于本发明的一实施例中，所述方法还包括针对不同的所述目标零件对应调节所述激光头的功率大小与激光扫描速率。
于本发明的一实施例中，随着所述激光头的功率增大，所述滚压工具头载荷逐渐减小。
于本发明的一实施例中，所述方法还包括调节所述激光头的光斑与所述滚压工具头末端的相对位置，使得在所述滚压工具头和所述激光头同步运动时，所述光斑始终在所述滚压工具头运动方向前方预设距离处。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种上述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置，其特征在于，包括：滚压工具头、夹具以及激光头；其中，所述滚压工具头用于滚压待加工零件直至其形成目标零件；所述夹具用于夹持所述待加工零件，使其固定以便进行加工作业；所述激光头用于在滚压加工期间加热所述待加工零件的局部折弯区域以减小回弹。
于本发明的一实施例中，所述装置还包括：固定装置，所述固定装置用于将所述激光头固定安装在所述滚压工具头上，以使所述激光头与所述滚压工具头同步运动。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种上述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形系统，包括所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置；工件，用于形成所述待加工零件。
于本发明的一实施例中，所述工件的材料为回弹严重的金属材料。
如上所述，本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法、装置及系统，通过所述激光头发射激光对所述待加工零件进行预加热，软化待成形的局部区域，减小成形力并以此获得较小回弹、较高几何精度的零件。
附图说明
图1显示为发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法于一实施例中的步骤示意图；
图2显示为本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法于一实施例中的激光功率-工具头载荷关系图；
图3显示为本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法于一实施例中的零件回弹角度示意图；
图4显示为本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置于一实施例中的组成示意图；
图5显示为本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置于一实施例中的固定装置安装示意图；
图6显示为本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置于又一实施例中的组成示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，于发明一实施例中，以L形零件为所述目标零件为例，本发明的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法包括如下步骤：
步骤S11、根据目标零件形状设计滚压工具头的运动轨迹，所述滚压工具头依据所述运动轨迹滚压待加工零件，直至形成所述目标零件；
具体地，根据所述目标零件的L形状，对所述滚压工具头的运动轨迹进行设定，使得所述滚压工具头可以按照设定好的所述运动轨迹对待加工零件进行加工，本实施例中采用六道次完成90°折弯工艺以获得呈L形的所述目标零件，优选地，所述目标零件可以是高强钢、超高强钢、钛合金等强度较高的材料或铝合金、镁合金等塑性较差的材料。
步骤S12、在所述滚压工具头的一侧固定安装激光头，在滚压加工期间，对所述待加工零件的局部折弯区域进行加热以减小回弹。
具体地，在加工L形所述目标零件时，需要对所述待加工零件进行六道次折弯，在每道次滚压前，均有一定功率的激光对待折弯区域进行局部加热，软化材料，减小成形力以减小零件回弹，将所述激光头固定安装在所述滚压工具头上，以做到同步运动，使得在加工所述待加工零件时，辅助加工区域能够均匀受热，减小相同的成形力，尺寸精度得到保证。
在一实施例中，进一步地，所述方法还包括根据所述目标零件形状设计所述待加工零件的夹具以及装夹方式。
具体地，针对本实施例中的呈L形所述目标零件，设定对应的夹合夹具，通过两个夹板将所述待加工零件夹住以进行加工。
在一实施例中，进一步地，所述方法还包括调节积分镜和离焦量来选择所述激光头的光斑形状与大小。
具体地，根据所述目标零件的尺寸，先通过调节所述积分镜使得所述激光光斑为矩形光斑，等待后续调整，再调节所述离焦量为“0”mm，以此获得大小为“4x2”mm的矩形光斑来加工，以减小呈L形所述目标零件的折弯处回弹。优选地，所述光斑的形状还可以为圆形等形状。
在一实施例中，进一步地，还包括针对不同的所述目标零件对应调节所述激光头的功率大小与激光扫描速率。
具体地，可设定激光扫描速率为恒定值“0.03”m/s，激光功率分别为“0”W，“600”W，“1200”W，来匹配加工工艺并以此获得不同激光功率下的成形力和对应的成形零件。
在一实施例中，进一步地，随着所述激光头的功率增大，所述滚压工具头载荷逐渐减小。
具体地，如图2所示，显示为在所述激光头辅助加工过程中所述工具头的载荷图，由图可知在常温下激光辅助滚压成形工具头所受载荷最大，随着激光功率的增大，工具头载荷逐渐减小。
进一步地，所述激光头选择不同的激光功率，对应加工出来的零件回弹效果也不同，如图3所示，在常温下，即激光功率为“0”W时，采用所述激光头辅助滚压成形加工的零件存在较大的回弹，所述目标零件精度较低，随着激光功率的增大到“600”W时，所述目标零件回弹缺陷明显减小，直到“1200”W时，所述目标零件的精度有了显著的提升，回弹缺陷很小。
在一实施例中，进一步地，所述方法还包括调节所述激光头的光斑与所述滚压工具头末端的相对位置，使得在所述滚压工具头和所述激光头同步运动时，所述光斑始终在所述滚压工具头运动方向前方预设距离处。
具体地，由于所述激光头固定安装在所述滚压工具头上，所以二者同步运动，调节所述光斑与所述工具头末端即加工一端的相对位置，使得所述光斑始终在所述工具头运动方向前面“25”mm处，以提前对待加工区域进行加热软化。
请参阅图4，在一实施例中，为实现激光辅助加工减小回弹，本实施例提供的一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置40，包括：滚压工具头41、夹具42以及激光头43；其中，所述滚压工具头41用于滚压待加工零件直至其形成目标零件；所述夹具42用于夹持所述待加工零件，使其固定以便进行加工作业；所述激光头43用于在滚压加工期间加热所述待加工零件的局部折弯区域以减小回弹，其中，图中虚线箭头所指方向为所述滚压工具头41运动方向。
在一实施例中，进一步地，所述用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置还包括固定装置，所述固定装置用于将所述激光头固定安装在所述滚压工具头上，以使所述激光头与所述滚压工具头同步运动。
具体地，如图5所示，所述激光头43通过所述固定装置44固定安装在所述滚压工具头41上，所述固定装置44的一端夹持端将所述激光头43夹紧，另一端固定端通过螺栓固定安装在所述滚压工具头41上，以使所述激光头与所述滚压工具头同步运动。
由于本实施例的具体实现方式与前述方法实施例对应，因而于此不再对同样的细节做重复赘述。
在又一实施例中，进一步地，如图6所示，还可以采用两个所述滚压工具头41进行折弯加工，并在其中一个所述滚压工具头41前端安装所述激光头43进行激光辅助滚压成形，以实现变截面零件的成形，图中虚线箭头所指方向为所述滚压工具头41运动方向。
此外，本发明还提供一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形系统，所述系统包括：上述用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置40；工件，用于形成所述待加工零件。
在一实施例中，进一步地，所述工件的材料为回弹严重的金属材料。优选地，所述工件的材料为高强度钢、铝合金等回弹严重的金属材料，其中，所述高强度钢可以为抗拉强度“1180”MPa的超高强度钢。
综上所述，本发明通过激光器发射激光对板料进行预加热，软化待成形的局部区域，减小成形力并获得较小回弹、较高几何精度的零件。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法，其特征在于，包括：
根据目标零件形状设计滚压工具头的运动轨迹，所述滚压工具头依据所述运动轨迹滚压待加工零件，直至形成所述目标零件；
在所述滚压工具头的一侧固定安装激光头，在滚压加工期间，对所述待加工零件的局部折弯区域进行加热以减小回弹。
2.根据权利要求1所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法，其特征在于，还包括根据所述目标零件形状设计所述待加工零件的夹具以及装夹方式。
3.根据权利要求1所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法，其特征在于，还包括调节积分镜和离焦量来选择所述激光头的光斑形状与大小。
4.根据权利要求1所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法，其特征在于，还包括针对不同的所述目标零件对应调节所述激光头的功率大小与激光扫描速率。
5.根据权利要求4所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法，其特征在于，随着所述激光头的功率增大，所述滚压工具头载荷逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形方法，其特征在于，还包括调节所述激光头的光斑与所述滚压工具头末端的相对位置，使得在所述滚压工具头和所述激光头同步运动时，所述光斑始终在所述滚压工具头运动方向前方预设距离处。
7.一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置，其特征在于，包括：滚压工具头、夹具以及激光头；其中，
所述滚压工具头用于滚压待加工零件直至其形成目标零件；
所述夹具用于夹持所述待加工零件，使其固定以便进行加工作业；
所述激光头用于在滚压加工期间加热所述待加工零件的局部折弯区域以减小回弹。
8.根据权利要求7所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置，其特征在于，还包括：固定装置，所述固定装置用于将所述激光头固定安装在所述滚压工具头上，以使所述激光头与所述滚压工具头同步运动。
9.一种用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形系统，其特征在于，包括：
如权利要求7或8所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形装置；
工件，用于形成所述待加工零件。
10.根据权利要求9所述的用于减小零件回弹的激光辅助滚压成形系统，其特征在于，所述工件的材料为回弹严重的金属材料。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113894187A (zh) * 2021-09-29 2022-01-07 上海航天精密机械研究所 铝合金高筋壁板预应力激光弯曲成形方法
CN113941629A (zh) * 2021-10-09 2022-01-18 上海航天精密机械研究所 难变形型材激光辅助滚弯成形方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120082496A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Image Forming Device Having Sheet Discharge Guide
CN106424286A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 江苏理工学院 基于激光加热旋压成形方法及装置
CN109290434A (zh) * 2018-09-21 2019-02-01 华中科技大学 一种非晶合金颅骨修护体的柔性成形装置及其成形方法
CN111619138A (zh) * 2020-05-27 2020-09-04 大连理工大学 一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法
CN111974852A (zh) * 2020-07-09 2020-11-24 中船第九设计研究院工程有限公司 一种船舶t型材生产过程中的倒棱工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120082496A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Image Forming Device Having Sheet Discharge Guide
CN106424286A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 江苏理工学院 基于激光加热旋压成形方法及装置
CN109290434A (zh) * 2018-09-21 2019-02-01 华中科技大学 一种非晶合金颅骨修护体的柔性成形装置及其成形方法
CN111619138A (zh) * 2020-05-27 2020-09-04 大连理工大学 一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法
CN111974852A (zh) * 2020-07-09 2020-11-24 中船第九设计研究院工程有限公司 一种船舶t型材生产过程中的倒棱工艺

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113894187A (zh) * 2021-09-29 2022-01-07 上海航天精密机械研究所 铝合金高筋壁板预应力激光弯曲成形方法
CN113894187B (zh) * 2021-09-29 2023-06-30 上海航天精密机械研究所 铝合金高筋壁板预应力激光弯曲成形方法
CN113941629A (zh) * 2021-10-09 2022-01-18 上海航天精密机械研究所 难变形型材激光辅助滚弯成形方法
CN113941629B (zh) * 2021-10-09 2024-04-16 上海航天精密机械研究所 难变形型材激光辅助滚弯成形方法

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