[發(fā)明專利]增量成形裝置及利用這種增量成形裝置進行增量成形的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310354306.2
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103480751A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫寶龍;王永軍;陳華
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B21D37/16
• 分類號: B21D37/16;B21D22/20;B21C23/06
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種增量成形裝置，包括壓板（5）、夾持框（6）和電源（8），其特征在于：還包括工業(yè)機器手（1）、C形框（2）、加熱成形頭（3）、擠壓工具頭（4）、底座（7）和壓縮彈簧（9）；所述的夾持框（6）由四個矩形塊固連而成，左右兩個矩形塊尺寸相同，上下兩個矩形塊尺寸相同，夾持框（6）上方的矩形塊上有方槽，夾持框（6）下方的矩形塊上有用來安裝螺栓的圓孔。所述的壓板（5）是長方形板，大小與夾持框（6）上方的矩形塊尺寸相同，且有與夾持框（6）上方矩形塊上的方槽大小相同的方槽；夾持框（6）與壓板（5）配合用于夾持板料；所述的電源（8）是高頻脈沖開關(guān)電源；工業(yè)機器手（1）和C形框（2）分別固定在底座（7）的兩端，夾持框（6）位于C形框（2）的開口處，螺栓穿過夾持框（6）下方矩形塊上的圓孔將夾持框（6）固定在底座（7）上；加熱成形頭（3）安裝在工業(yè)機器手（1）的夾持端，加熱成形頭（3）的控制系統(tǒng)與電源（8）電連接；所述C形框（2）有兩個等腰直角三角形加強結(jié)構(gòu)，C形框（2）的頂部有螺紋孔，C形框（2）的底部有兩個長方體用于安裝擠壓工具頭（4）；所述擠壓工具頭（4）是由不同直徑的圓柱與圓錐臺的組合體；所述加熱成形頭（3）包括連接桿（10）、感應(yīng)加熱塊（11）、纖維層（12）、云母板（13）和工具頭（14），所述感應(yīng)加熱塊（11）的電磁感應(yīng)線圈由紫銅線（15）繞制而成，線圈表面涂一層絕緣漆，絕緣漆外面包裹一層玻璃纖維布（16）將每匝線圈隔開；所述連接桿（10）由三段圓柱組成，小圓柱端有與感應(yīng)加熱塊（11）配合的螺紋，連接桿（10）通過螺紋連接旋進感應(yīng)加熱塊（11）的一端，連接桿（10）另一端連接到工業(yè)機器手（1）的夾持端，所述感應(yīng)加熱塊（11）的形狀是圓筒狀，兩端有凸耳結(jié)構(gòu)；所述工具頭（14）是圓柱體，一端是球形頭，另一端是平頭，平頭端有與感應(yīng)加熱塊（11）配合的螺紋，工具頭（14）通過螺紋連接旋進感應(yīng)加熱塊（11）的另一端，連接桿（10）凸臺面與感應(yīng)加熱塊（11）的外端面貼合，所述云母板（13）安裝在感應(yīng)加熱塊（11）的旋轉(zhuǎn)槽內(nèi)，云母板（13）將感應(yīng)加熱塊（11）的旋轉(zhuǎn)槽表面包裹，云母板（13）外側(cè)包裹一層纖維層（12），纖維層（12）外側(cè)為感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈由紫銅線（15）外面包裹玻璃纖維布（16）組成，感應(yīng)線圈外側(cè)裹另外一層纖維層（12）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量成形裝置，其特征在于：所述壓縮彈簧（9）的材料是65Mn。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量成形裝置，其特征在于：所述纖維層（12）的材料是高鋁硅酸鋁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量成形裝置，其特征在于：所述工具頭（14）的材料是鋁黃銅。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量成形裝置，其特征在于：所述連接桿（10）材料是氧化鋯陶瓷。

6.一種利用權(quán)利要求1所述增量成形裝置進行增量成形的方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，先將夾持板料的夾持框（6）和工業(yè)機器手（1）通過緊固螺栓安裝在底座（7）上，然后將加熱成形頭（3）安裝在工業(yè)機器手（1）的夾持端，并且完成相應(yīng)電磁感應(yīng)控制系統(tǒng)的接線，保證成形過程中電磁線圈能夠順利的產(chǎn)生脈沖磁場，進而利用加熱成形頭（3）上感應(yīng)電流的熱效應(yīng)進行加熱，接著將板料放在夾持框（6）上并夾緊，然后將C形框（2）安裝在工業(yè)機器手（1）上，并且將擠壓工具（4）頭安裝好，通過壓縮彈簧（9）對板料施加擠壓力；

第二步，啟動計算機控制系統(tǒng)，利用編程軟件將三維模型沿高度方向進行離散，并生成各等高線層面上的加工軌跡，并轉(zhuǎn)化為NC數(shù)控程序代碼，控制工業(yè)機器手（1）將加熱成形頭（3）壓在金屬板料的表面并調(diào)整其位置使其達到預(yù)先確定的初始位置，調(diào)整C形框（2）的位置，使擠壓工具頭（4）對板料產(chǎn)生擠壓力，完成整個系統(tǒng)的找正；

第三步，找正完成后，進行相關(guān)參數(shù)設(shè)定，其中加熱成形頭（3）在板料表面上由四周向中心做螺旋回轉(zhuǎn)運動的速度為5mm/s，在垂直于板料平面上做0.01mm/s的勻速進給運動，采用計算機驅(qū)動工業(yè)機器手（1）沿預(yù)先得到的3D軌跡運動，金屬板料逐漸變形，直至整個成形過程完成；

第四步，將板料零件卸載后，進行成形精度測量，對比測量結(jié)果和零件的理論外形，返回到第二步；根據(jù)板料回彈后與理論外形的對比結(jié)果，修正成形軌跡和成形參數(shù)，再次裝夾好板料零件進行成形加工，直至最終加工出精度滿意的零件。