CN116116979A - 一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,涉及机械工程技术领域。包括底座和控制系统,底座顶部两侧分别安装有机架,两机架的相对侧分别等距安装有拉料机构,拉料机构的活动端分别安装有夹钳,底座顶部位于多个拉料机构前后两侧的位置分别开设有底座凹槽,底座顶部两侧分别滑动安装有两个外辅助加热机构。本发明与传统拉形机相比,采用自阻加热方式加热板材,仿照蚂蚁口器大颚前大后小齿状结构设计上下夹料板,加热后板材软化可塑性提高,在液压缸作用下,板材嵌入夹钳齿状结构中,增大板材与夹钳的摩擦力,提高夹钳夹持能力,使得拉应力与拉应变分布更加均匀,提高成形质量,有效提高材料的利用率。

Description

一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机
技术领域
本发明涉及机械工程技术领域,具体为一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机。
背景技术
钛及钛合金具有高比强度、抗疲劳、抗腐蚀性好、耐高温等一系列突出的优点,而且钛的资源丰富,可循环利用,因此钛合金在军用和民用飞机蒙皮上得到了越来越广泛的应用。但在常温状态下,钛及钛合金塑性变形能力差,变形回弹大,在一定的高温状态下,钛合金的塑性可得到明显的改善,延伸率增加,成形性可显著提高。
原有传统钛合金蒙皮加工技术,将钛合金板材直接安放在拉形机夹钳处,板材拉伸过程中易打滑,产生不均匀应力和拉伸应变,板材表面存在波浪、扭曲现象,成形性较差。
发明内容
本发明提供一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,其目的在于对钛合金等常温下难成形金属板材,采用自阻加热方式加热板材提高塑性能力后拉伸成形,减少成形后变形回弹大问题的出现。仿照蚂蚁口器大颚前大后小齿状结构设计上下夹料板,在板材经过自阻加热步骤预热软化后,可嵌入夹料板齿状结构,增大板材与夹钳摩擦力,提高对板材的夹持能力,使得拉应力与拉应变分布趋于均匀,提高成形质量,提高材料利用率。在加热过程中,板材出现加热温度分布不均匀问题,主要为板材两端温度低中间温度高以及板材内局部温度较低问题。本发明设计柔性绝缘保温垫解决板材整体中部高温两端低温问题,设计外辅助加热机构解决局部低温度问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,包括底座和控制系统,所述底座顶部两侧分别安装有机架,两机架的相对侧分别等距安装有拉料机构,拉料机构的活动端分别安装有夹钳,底座顶部位于多个所述拉料机构前后两侧的位置分别开设有底座凹槽,底座顶部两侧分别滑动安装有两个外辅助加热机构,所述外辅助加热机构将拉料机构包围在内。
更进一步地,所述夹钳包括夹料架,夹料架为C形结构,夹料架顶部贯穿式安装有液压缸活塞,所述液压缸活塞底部贯穿夹料架顶部后固定连接有上夹料块,所述夹料架底部内壁安装有下夹料块,上夹料块和下夹料板的相对侧为前大后小式齿状结构。
更进一步地,所述外辅助加热机构包括支撑架,支撑架底部两侧分别安装有滑块,所述滑块与所述底座凹槽相适配,所述支撑架顶部等距安装有加热单元体。
更进一步地,所述加热单元体包括电机,电机底部输出端固定连接有联轴器,联轴器另一端固定连接有绝缘丝杠,绝缘丝杠外壁套接有柔性导电接触件,柔性电接触件底端安装有自阻加热模块。
更进一步地,所述控制系统包括直流脉冲电源和控制终端,控制终端和各个加热单元体分别与直流脉冲电源电性连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
该仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,与传统拉形机相比,采用自阻加热方式加热板材,仿照蚂蚁口器大颚前大后小齿状结构设计上下夹料板,加热后板材软化可塑性提高,在液压缸作用下,板材嵌入夹钳齿状结构中,增大板材与夹钳的摩擦力,提高夹钳夹持能力,使得拉应力与拉应变分布更加均匀,提高成形质量,有效提高材料的利用率。设计外辅助加热机构与柔性绝缘保温垫,保证板材加热分布的均匀性,减少板材受力不均,局部受力过大板材断裂等现象的发生。
附图说明
图1是发明仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机的示意图,其中:
图1(a)是本发明的正视图;
图1(b)是本发明的俯视图;
图2是本发明仿蚂蚁口器大颚夹钳的示意图;
图3是发明控制系统的示意图;
图4是发明外辅助加热机构的示意图;
图5是发明外辅助加热机构中加热单元体的示意图;
图6是发明柔性绝缘保温垫结构的示意图;
图7是发明柔性绝缘保温垫在拉形机工作过程中安装示意图;
图中:1、底座;2、机架;3、拉料机构;4、夹钳;5、外辅助加热机构;6、底座凹槽;7、液压缸活塞;8、上夹料块;9、下夹料块;10、夹料架;11、板材;12、直流脉冲电源;13、控制系统;14、支撑架;15、滑块;16、加热单元体;16.1、电机;16.2、联轴器;16.3、绝缘丝杠;16.4、柔性导电接触件;17、柔性绝缘保温垫;17.1、绝缘保温块;17.2、柔性绝缘材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,应当理解,为了便于描述,附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制,例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
应注意的是,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义或说明,则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
底座1和控制系统13,底座1顶部两侧分别安装有机架2,两机架2的相对侧分别等距安装有拉料机构3,拉料机构3的活动端分别安装有夹钳4,底座1顶部位于多个拉料机构3前后两侧的位置分别开设有底座凹槽6,底座1顶部两侧分别滑动安装有两个外辅助加热机构5,外辅助加热机构5将拉料机构3包围在内,对于以钛合金为例的,常温状态下可塑性较差且具有较高电阻率与较低热导率的金属板材11,焦耳效应显著,采用自阻加热方式加热板材11,可有效改善板材11的成形效果,提高材料的可塑性,减少零件的回弹。
参照图2,夹钳4包括夹料架10,夹料架10为C形结构,夹料架10顶部贯穿式安装有液压缸活塞7,液压缸活塞7底部贯穿夹料架10顶部后固定连接有上夹料块8,夹料架10底部内壁安装有下夹料块9,上夹料块8与下夹料块9的结构为仿照蚂蚁口器大颚的前大后小式齿状,且夹持时上、下夹料块9可相互嵌合;上夹料块8由绝缘板组成与液压缸活塞7固定连接;下夹料块9从上到下分别由温度补偿板、导电板、绝缘板三部分组成,夹持板料时温度补偿板一侧与金属板料紧密相连,导电板与自阻加热电路系统连接,绝缘板固定连接在夹料架10上。在自阻加热系统预热板材11后,液压缸提供力带动上夹料块运动。在压力作用下,加热后可塑性增加的板材11嵌入夹钳4齿状结构中,增大夹钳4与板材11的接触面积,摩擦力增加,夹持能力增强。仿蚂蚁口器大颚夹钳4使得板材11所受到的拉应力与拉应变分布更加均匀,减少开裂、回弹等缺陷问题的出现。
更进一步地,外辅助加热机构5包括支撑架14,支撑架14底部两侧分别安装有滑块15,滑块15与底座凹槽6相适配,支撑架14顶部等距安装有加热单元体16。
加热单元体16包括电机16.1,电机16.1底部输出端固定连接有联轴器16.2,联轴器16.2另一端固定连接有绝缘丝杠16.3,绝缘丝杠16.3外壁套结有柔性导电接触件16.4,柔性电接触件16.4底端安装有自阻加热模块,控制系统13调控外辅助加热机构5的移动并控制输出电流密度大小,对板材11自阻加热不均匀位置提高电流密度,增加板材11局部温度。
在进行拉形的过程中需要使用到柔性绝缘保温垫17作为保温辅助,图7是柔性绝缘保温垫17在拉形机工作过程中安装示意图,柔性绝缘保温垫17包括绝缘材料17.2,柔性绝缘材料17.2顶部呈矩阵状固定连接有绝缘保温块17.1,柔性绝缘保温垫17安装在板材11两端,依靠绝缘保温块17.1保温,减少板材11端部热量散失。柔性绝缘材料17.2将每个绝缘保温块17.1连接,形成整体保温垫,保证保温垫柔性。在拉伸过程中,柔性绝缘保温垫17可随板材11的弯曲而弯曲,减少散热的同时不影响板材11成形。
参照图3,控制系统13包括直流脉冲电源12和控制终端,控制终端和各个加热单元16分别与直流脉冲电源12电性连接,配合自阻加热模块形成自阻加热电路系统,其由红外测温仪器、直流脉冲电源12以及控制系统13组成。控制系统依据板材11所需加热的指定温度控制电流密度;加热过程中,实时收集并监控板材11温度;对板材11加热不均匀位置,调动外辅助加热机构5,增加该区域电流密度,保证板材11加热的均匀性。
下面举例来说明拉形机的工作过程。首先由液压缸提供压力将所需要成形板材11夹持在夹钳4中,控制系统13根据板材11所需温度,为自阻加热系统提供一定的电流密度,对板材11进行预加热。将板材11加热到一定温度使得板材11获得一定的可塑性,提高液压缸压力使得板材11嵌入夹钳4齿状结构中。自阻加热系统在拉形过程中持续加热,在夹持板材11两端安装柔性绝缘保温垫17,调动拉料机构3,根据需要进行预拉伸;然后由于自阻加热后板材11的可塑性提高,成形所需拉伸力变小,预加热后板材11嵌入夹钳4齿状结构中,板材11与夹钳4摩擦力增大,不易出现打滑现象,板材11上拉应力与拉应变分布更加均匀。拉形过程中,控制系统13实时监控板材11温度,对于温度较低区域调动外辅助加热机构5,提高该区域电流密度,提高温度,保证板材11加热均匀性,进一步有利于板材11上拉应力与拉应变分布的均匀性,减少板材11受力不均,局部受力过大板材11断裂等现象的发生。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附实施例及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,包括底座(1)和控制系统(13),其特征在于:所述底座(1)顶部两侧分别安装有机架(2),两机架(2)的相对侧分别等距安装有拉料机构(3),拉料机构(3)的活动端分别安装有夹钳(4),底座(1)顶部位于多个所述拉料机构(3)前后两侧的位置分别开设有底座凹槽(6),底座(1)顶部两侧分别滑动安装有两个外辅助加热机构(5),所述外辅助加热机构(5)将拉料机构(3)包围在内。
2.根据权利要求1所述的一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,其特征在于:所述夹钳(4)包括夹料架(10),夹料架(10)为C形结构,夹料架(10)顶部贯穿式安装有液压缸活塞(7),所述液压缸活塞(7)底部贯穿夹料架(10)顶部后固定连接有上夹料块(8),所述夹料架(10)底部内壁安装有下夹料块(9),所述上夹料块(8)和下夹料板(9)的相对侧为前大后小式齿状结构。
3.根据权利要求1所述的一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,其特征在于:所述外辅助加热机构(5)包括支撑架(14),支撑架(14)底部两侧分别安装有滑块(15),所述滑块(15)与所述底座凹槽(6)相适配,所述支撑架(14)顶部等距安装有加热单元体(16)。
4.根据权利要求3所述的一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,其特征在于:所述加热单元体(16)包括电机(16.1),电机(16.1)底部输出端固定连接有联轴器(16.2),联轴器(16.2)另一端固定连接有绝缘丝杠(16.3),绝缘丝杠(16.3)外壁套接有柔性导电接触件(16.4),柔性电接触件(16.4)底端安装有自阻加热模块。
5.根据权利要求1所述的一种仿蚂蚁口器大颚夹钳自阻加热式拉形机,其特征在于:所述控制系统(13)包括直流脉冲电源(12)和控制终端,控制终端和各个加热单元(16)分别与直流脉冲电源(12)电性连接。
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