[發明專利]一種管端無模數控漸進翻卷成形的工具頭與方法

有效

• 申請號: 201410494026.6
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104259308A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 溫彤;楊臣;張碩;陳霞
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B21D37/00
• 分類號: B21D37/00;B21D19/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬成形領域，尤其涉及一種管端數控漸進翻卷成形的工具頭與方法。?

背景技術

將薄壁管開口管端進行向外或向內的翻卷(或翻轉)，可以得到管接頭、吸能元件等各種管類結構或功能件。傳統的管端翻卷成形，是在機械壓力機上通過專用沖壓模具對管件進行軸向施壓，使其產生一定的塑性變形而完成的，具有生產效率高、成本低的特點，特別在大批量生產時優勢明顯。但在新產品開發以及用戶定制等一些特殊場合，由于批量小、或者制件形狀尺寸需要經常調整，利用沖壓方式就很難滿足時間和成本上的要求。另外，沖壓翻卷是利用模具對管坯進行軸向整體施壓而完成的，翻卷時薄壁管坯受到很大的軸向壓力，容易出現局部塌陷、偏轉失穩等現象，從而導致成形失敗，成品率較低。?

漸進成形是近年來隨著數字化等技術的進步而發展起來的一種柔性制造技術。它是在數控機床上，按CAD數字模型并利用簡單工具頭對板料進行多道次的逐漸成形。由于不需要專用模具或僅采用簡單的模具，特別適于航空航天、車輛以及一些民用產品的小批量板金件加工及新品的研制。迄今為止，漸進成形主要用于金屬板類零件的加工，在塑性成形方面的潛力和優勢有待進一步擴大。?

發明內容

本發明的目的，在于提供一種管端數控漸進翻卷成形的工具頭與方法，以解決現有技術存在的不足。?

本發明解決上述技術問題的方案是：在數控漸進成形設備上，采用特殊形式的工具頭并利用數控加工程序控制工具頭的運動軌跡，利用工具頭對薄壁管管端進行局部施壓，通過管壁的逐漸變形實現向外和向內的翻卷成形。所述工具頭上端為桿狀圓柱體，下端有一個圓盤，圓盤的軸線與工具頭桿狀圓柱體的軸線重合；圓盤底面有一上大下小的倒置圓臺，圓臺側面與垂直面的夾角θ在10～30°之間，圓臺側面與底面之間有倒角，且圓臺側面與圓盤的底面通過一段內凹圓弧過渡，所述內凹圓弧的半徑r按如下公式確定：?

r=[(2D+t)t+3t]/4]]>

其中，D為管坯的外直徑，t為管坯的壁厚。?

本發明的管端數控漸進翻卷成形方法，包括以下步驟：?

(1)將管坯的下端利用夾具緊固在漸進成形設備的工作臺面上，管坯軸線處于垂直狀態，工具頭桿狀圓柱體的上端緊固在漸進成形設備的加工頭上；?

(2)利用數控程序控制工具頭的運動；向外翻卷時，工具頭下端圓臺的底面首先伸入管坯上端開口的內側，且工具頭下端圓臺的側面與管壁內側接觸；向內翻卷時，工具頭下端圓臺的底面位于管坯上端開口的外側，且工具頭下端圓臺的側面與管壁外側接觸；?

(3)利用數控程序控制工具頭的運動，使工具頭一方面以管坯軸線為中心，繞管壁進行周向運動，另一方面使工具頭逐漸向下運動并擠壓管壁，使管壁材料發生向外和向內的翻卷變形；通過工具頭的連續運動，完成整個管壁向外(內)的翻卷成形。?

本發明的有益效果是，利用數控漸進成形機床并結合簡單的工具頭，可以實現薄壁管端的無模數控漸進翻卷成形，且由于成形時管坯軸向受到壓力較小，能夠避免管坯的軸向塌陷失穩。?

下面結合附圖和實施例，對本發明做進一步說明。?

附圖說明

圖1是利用本發明的工具頭對管端進行數控漸進外翻卷成形的三維示意圖；?

圖2是本發明所采用的工具頭結構示意圖；?

圖3是利用本發明的工具頭對管端進行數控漸進外翻卷成形不同變形階段的示意圖；?

圖4是利用本發明的工具頭對管端進行數控漸進內翻卷成形不同變形階段的示意圖。?

圖1到圖4中，1—工具頭，2—管坯。?

具體實施方式

下面以在漸進成形設備上對外徑38mm、壁厚0.5mm的不銹鋼管坯進行管端數控漸進翻卷成形為例，說明本發明的具體實施方式。?