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一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法

阅读：417发布：2023-02-09

专利汇可以提供一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法，包括工具头(1)，还包括辅材(3)和润滑油 (4)，所述的形状与待加工的母材 (2)装置匹配，铺设在母材(2)的表面，所述润滑油(4)填充在母材(2)与辅材(3)之间，所述的工具头(1)经过辅材(3)向母材(2)施力，进行渐进成形加工。与现有技术相比，本发明在制造方法上实现了创新，能够保证母材表面没有任何残留高度和加工痕迹，实现高表面质量；成功解决了表面质量和成形时间之间的矛盾，可以采用大进给深度成形零件，大大提高了渐进成形的加工效率；在原理上改进了母材成形的加工环境，改善了应力和厚度分布，减小了摩擦力，减小板料回弹，提高轮廓精度。，下面是一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置，包括工具头(1)，其特征在于，还包括辅材(3)和润滑油(4)，所述的辅材(3)形状与待加工的母材(2)匹配，铺设在母材(2)的表面，所述润滑油(4)填充在母材(2)与辅材(3)之间，所述的工具头(1)经过辅材(3)向母材(2)施力，进行渐进成形加工。
2.根据权利要求1所述的一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置，其特征在于，所述的辅材(3)的成形极限大于母材(2)的成形极限。
3.根据权利要求1所述的一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置，其特征在于，所述的辅材(3)为钢材质。
4.一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在母材(2)表面涂上润滑油(4)，将辅材(3)对齐放置在母材上，然后将母材(2)和辅材(3)装夹固定于工作台上并在辅材(3)表面涂上润滑油；
S2，根据所需成形零件的形状，设计工具头(1)的运动轨迹，并对辅材(3)进行渐进成形加工，工具头(1)对辅材(3)的成形力使母材(2)也成形出相应的零件形状；
S3，工具头(1)加工完后取出辅材(3)和母材(2)，在润滑油(4)的作用下分离两块板料，所得母材(2)即为所需成形的零件。
5.根据权利要求1所述的一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置，其特征在于，所述的工具头(1)的运动轨迹为螺旋线轨迹。
6.根据权利要求1所述的一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置，其特征在于，所述的步骤S1中，在母材(2)表面涂上润滑油(4)前，先去除母材(2)表面的氧化层。

说明书全文

一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种板料渐进成形装置，尤其是涉及一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法。

背景技术

[0002] 零件的表面质量是判断渐进成形零件成形质量的一个重要因素。Jeswiet等人在文献“Asymmetric incremental sheet forming.(Advanced Materials Research 2005,6–8:35–58.)”中研究发现等高线加工轨迹会在零件表面留下一条无法避免和消除的加工痕迹。Zhu等人在文献“Spiral tool-path generation with constant scallop height for sheet metal CNC incremental forming.(International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2011，54：911–919)”讨论了任意几何形状的螺旋刀具路径间距以达到恒定残留高度的计算方法，同时发现想要获得较小的残留高度和更好的表面质量，就要选择较小的进给深度，这意味着加工零件花费更多的时间。SkJoeDet等人在文献“Creating helical tool paths for single point incremental forming.(Key Engineering Materials 2007，344：583–590.)”中公开了一种基于CAM 软件的曲面铣削模块，生成螺旋刀具轨迹(Conventional spiral tool path,CSTP)的算法，虽然螺旋线轨迹避免了等高线轨迹会产生加工痕迹的缺陷，但是还是无法解决加工时间和表面质量之间的问题。

[0003] 很多复杂的钣金件具有尺寸大，表面曲率变化大、局部特征明显等特点，采用传统的等高线或螺旋线法，容易造成表面质量低，加工时间长、回弹严重等问题，直接影响渐进成形在工业中的应用。

[0004] 对于传统的渐进成形工艺来说，成形时间和表面质量之间存在着不可避免的矛盾。使用较小的进给深度可以减小表面残留高度，提高零件表面质量，但加工时间会大大加长。相反的，如果想提高渐进成形加工效率，零件的表面质量不可避免的会变差。这个问题在成形较大尺寸的零件(如汽车覆盖件)时显得尤为重要。在不损害零件表面质量的同时提高零件的加工效率就变得非常重要，这对于拓宽渐进成形工艺在工业界的应用也是相当有意义的。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置，包括工具头，还包括辅材和润滑油，所述的辅材形状与待加工的母材匹配，铺设在母材的表面，所述润滑油填充在母材与辅材之间，所述的工具头经过辅材向母材施力，进行渐进成形加工。

[0008] 所述的辅材的成形极限大于母材的成形极限。

[0009] 所述的辅材为钢材质。

[0010] 一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形方法，包括以下步骤：

[0011] S1，在母材表面涂上润滑油，将辅材对齐放置在母材上，然后将母材和辅材装夹固定于工作台上并在辅材表面涂上润滑油；

[0012] S2，根据所需成形零件的形状，设计工具头的运动轨迹，并对辅材进行渐进成形加工，工具头对辅材的成形力使母材也成形出相应的零件形状；

[0013] S3，工具头加工完后取出辅材和母材，在润滑油的作用下分离两块板料，所得母材即为所需成形的零件。

[0014] 所述的工具头的运动轨迹为螺旋线轨迹。

[0015] 所述的步骤S1中，在母材表面涂上润滑油前，先去除母材表面的氧化层。

[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0017] (1)在制造方法上实现了创新，本发明能够保证母材表面没有任何残留高度和加工痕迹，实现高表面质量。

[0018] (2)成功解决了表面质量和成形时间之间的矛盾，可以采用大进给深度成形零件，大大提高了渐进成形的加工效率。

[0019] (3)在原理上改进了母材成形的加工环境，改善了应力和厚度分布，减小了摩擦力，可以起到减小板料回弹，提高轮廓精度的作用。

[0020] (4)可以使母材上的切应力达到很小，有助于减小板料破裂的趋势，提高板料的成形极限。附图说明

[0021] 图1为本发明装置的横截面结构示意图；

[0022] 图2为本发明装置铝合金母材钢辅材渐进成形示意图；

[0023] 附图标记：

[0024] 1、工具头，2、母材，3、辅材，4、润滑油。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0026] 实施例

[0027] 如图1、2所示，一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置，包括工具头1、辅材3和润滑油4，辅材3形状与待加工的母材2匹配，铺设在母材2的表面，润滑油4填充在母材2与辅材3之间，工具头1经过辅材3向母材2施力，进行渐进成形加工，润滑油4涂在母材2表面以减小其和辅助材料3之间的摩擦力，同时保证母材2和辅材3在成形完后不被焊上，能够成功分离两者。

[0028] 辅材3可以采用一定厚度的成形极限大于母材2的材料，例如钢。

[0029] 一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形方法，包括以下步骤：

[0030] S1，将母材2去除表面氧化层后，在母材2表面涂上润滑油4，将辅材3对齐放置在母材上，然后将母材2和辅材3装夹固定于工作台上并在辅材3表面涂上润滑油；

[0031] S2，根据所需成形零件的形状，设计工具头1的运动轨迹，最好是螺旋线轨迹，并对辅材3进行渐进成形加工，工具头1对辅材3的成形力使母材2也成形出相应的零件形状；

[0032] S3，工具头1加工完后取出辅材3和母材2，在润滑油4的作用下分离两块板料，所得母材2即为所需成形的零件。

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