[發明專利]數控多點無模液壓脹形工藝及數控多點無模液壓脹形設備

有效

• 申請號: 201210242924.3
• 申請日: 2012-07-15
• 公開（公告）號: CN102728696A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 陳月明;黃技元;許佳樂;劉培江
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學空間鋼結構幕墻有限公司
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：具體涉及一種數控多點無模液壓脹形工藝及數控多點無模液壓脹形設備。

背景技術：

隨著社會的發展，復雜的雙曲金屬板材在飛機、船舶、高速機車、汽車乃至建筑等諸多行業中，得到越來越多的運用。人們不但要求成型的雙曲面形狀各異，又要求其成型精度高、生產效率高、表面質量好、材料厚度均勻。這就對金屬板材成形工藝提出了極大的挑戰。

在傳統板料成形方法中，手工成形方法由于生產效率低、加工精度低、不適合大批量生產，在板料成形中占據不了主導地位。模具成形方法生產效率高、加工件的精度高、適合大批量生產，多年來一直占據著主導地位。但缺點是模具設計制造周期長，維護費用高，往往成形一個零件需要多個模具，造成新產品開發周期長，成本高，而且缺乏柔性，產品稍作改變后模具需要重新設計更換。

因此，一些新形的板料成形技術應運而生，如：噴丸成形、激光成形、水射流無模成形技術、數字化漸進成形、無模多點成形等。，然而這幾種新形的板料成形技術也存在著一些缺點和局限性，噴丸成形的局限性是球面變形趨勢、變形有限、限制條件苛刻、影響因素繁多等;激光成形的缺點是成本高，不容易控制;水射流無模成形技術還需要不斷地完善，實際應用中還存在很多問題;數字化漸進成形需要制作模具，加工成本高、周期長，表面質量差等缺點；與前幾種成形技術相比較，無模多點成形技術具有很多優點：實現無模成形、優化變形路徑、小設備成形大形件、易于實現自動化。

多點無模成形技術根據成形方式分為：多點對壓成形技術和多點拉伸成形技術。多點對壓成形技術當遇到局部曲率變化較大時，容易出現皺褶，且回彈量較大。多點拉伸成形技術，相比多點對壓成形技術，其回彈量小、成形精度較高、不起皺褶。現今的多點無模拉伸成形技術都是采用機械拉伸形式，例如用夾鉗夾緊板料進行機械拉伸。而機械拉伸成形方式也存在下面三種主要缺陷：1.?容易在板料內部形成應力集中現象，對很多強度低、延伸率小的金屬材料及一些較為曲率較大的曲面而言，在拉伸過程中，容易產生撕裂。2.?非常浪費材料。在資源如此短缺的今天，這種浪費顯得尤為不該。3.?無論是多點對壓成形技術還是多點拉伸成形技術，其成形精度都不高，只能達到毫米級。

發明內容：

本發明的目的是提供一種數控多點無模液壓脹形工藝及數控多點無模液壓脹形設備，將多點無模拉伸成形技術與板材的液壓脹形技術結合在一起，通過改進，形成了數控多點無模液壓脹形工藝。將板材的液壓脹形技術施力均勻、變形流暢、成形極限高、成形質量好、成形精度高、不損壞模具的特點，與多點無模成形技術不需要制作模具、容易實現自動化的特點結合在了一起。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種數控多點無模液壓脹形工藝，所述的工藝包括如下步驟：工件模型制作工序、多點模具調形工序、充液拉伸工序、保壓定形工序、充氣排液工序、成形工件測量工序、數控切割工序、成品檢驗工序、檢驗完成后進行成品包裝與保護工序。

所述的多點液壓脹形工藝，所述的工件模型制作工序，要求將需要成形的工件模型，通過成型曲線為2階可導線形制作的光滑曲面，延伸至液壓基準平面上。

所述的多點模具調形工序，通過多點模具調形系統直接從成形工件模型文件中讀取控制點坐標，通過所述的測距尺反饋距離信息給多點模具調形系統，進行閉環控制，調形精度達到0.02mm。

所述的充液拉伸工序，在壓力機壓緊后，達到預定壓力值保壓1-10分鐘，打開進液管開關，液壓設備向液壓腔內注入液體，當液體壓力達到預定壓力值時，加壓結束，液壓設備壓力設定值與成形形狀和金屬板材材質有關，對1~10mm的鋁合金板材，此設定值在0.5Mpa至40Mpa，對于1mm~12mm的鋼板，此設定值在1Mpa至100Mpa；壓力機預定壓力值為液壓設備壓力設定值乘以金屬板材受壓面積所得壓力值的1.2~2.0倍。

所述的多點液壓脹形工藝，所述的保壓定形工序，充液拉伸結束后，通過液壓設備保持此壓力1-10分鐘，保壓時間根據成形工件曲面的形狀及工件材質確定。

所述的充氣排液工序，保壓結束后，關閉進液管開關，打開出液管開關及進氣管開關，由氣泵向液壓腔內充氣，液體由出液管回流至液壓設備。

成型工件測量工序，取出成形工件，放置在三維測量平臺上，進行三維掃描，將掃描文件與工件模型相對照，控制尺寸精度為0.05mm。