[發明專利]開孔擴孔一體化的漸進成形翻孔工具及翻孔工藝

有效

• 申請號: 201510167803.0
• 申請日: 2015-04-10
• 公開（公告）號: CN104816166B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 陸彬;馮蘇樂;陳軍;曹婷婷;張小龍;李中權
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天精密機械研究所
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04;B23P13/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及板料成形技術領域的裝置和工藝，尤其是涉及一種開孔擴孔一體化的漸進成形翻孔工具及翻孔工藝。

背景技術

翻孔是一種傳統的板料成形工藝，主要用于零件的邊部強化，去除切邊以及在零件上制成與其他零件裝配、連接的部位或具有復雜特異形狀、合理空間的立體零件，同時提高零件的剛度，廣泛應用于汽車、航空、航天、儀器、電子等工業部門。目前，翻孔一般采用傳統的沖壓工藝完成，這種方法需要相應的模具，在小批量零件以及單個零件的生產上存在時間和成本上的缺陷。

板料漸進成形是近年來興起的板料加工技術，具有加工方式靈活、成形性能好以及柔性的特點。同時，漸進成形能夠提高材料的成形性能且所需成形力也較小，能夠減少成形設備的尺寸和噸位，在單件及小批量產品的生產上能夠很好的替代諸如翻孔之類的傳統沖壓工藝。Cui和Gao曾在《Studies on hole-flanging process using multistage incremental forming》(CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology)中采用三種不同的多步漸進成形策略對直壁圓孔翻邊進行了研究，證實了通過漸進成形工藝進行翻孔的可行性。但是，傳統的漸進成形翻孔工藝仍然存在著一些問題，如傳統漸進成形翻孔件需獨立進行開孔與成形，成形件厚度減薄較大且分布不均勻等，其中最主要的問題就在于成形零件厚度的劇烈減薄以及厚度分布的控制。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術中的缺陷，解決傳統漸進成形翻孔零件的厚度問題而提供一種開孔擴孔一體化的漸進成形翻孔工具及翻孔工藝，可以得到厚度減薄量較小且分布較為均勻的零件。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種開孔擴孔一體化的漸進成形翻孔工具，與數控機床主軸連接，包括連接桿和切削翻孔工具頭，所述連接桿一端夾持于數控機床主軸上，另一端與切削翻孔工具頭連接，所述切削翻孔工具頭包括相連接的翻孔型面和切削銑刀，所述翻孔型面與連接桿連接；數控機床主軸通過連接桿帶動切削翻孔工具頭對板料進行開孔及翻邊擴孔。

所述翻孔型面包括依次設置的圓弧曲面和圓柱面。

所述圓弧曲面與板料的翻邊形狀相匹配。

所述圓柱面的高度大于最終孔半徑與預制孔半徑之差。

所述切削銑刀為球頭立式銑刀。

一種開孔擴孔一體化的漸進成形翻孔工藝，包括以下步驟：

1)根據需要切削的預制孔的形狀和大小，生成切削銑刀運動的第一工具運動軌跡；

2)根據翻孔件的形狀和大小，生成翻孔型面運動的第二工具運動軌跡；

3)固定板料并壓邊；

4)啟動數控機床，按第一工具運動軌跡控制切削銑刀在板料上切削預制孔；

5)數控機床主軸帶動所述漸進成形翻孔工具下移定位，使翻孔型面緊靠板料，按第二工具運動軌跡控制翻孔型面完成翻孔加工；

6)成形完成，數控機床主軸帶動所述漸進成形翻孔工具上移，取下板料。

所述第二工具運動軌跡為在X-Y平面內逐漸擴大的同心圓運動軌跡。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明設計同時包含翻孔型面和切削銑刀的切削翻孔工具頭，其翻孔型面的圓弧曲面與板料的翻邊形狀相匹配，可以成形減薄量較小且厚度分布均勻的翻孔零件，避免了傳統漸進成形翻孔工藝中板料的過度減薄，從而提高零件結構的剛度。

(2)本發明翻邊工具的切削翻孔工具頭包括翻孔型面和切削銑刀兩個部分，可一次性完成板料的開孔及翻邊擴孔，減少了傳統漸進成形翻孔中所需道具的數量以及換刀工序，提高了加工效率。

(3)本發明采用X-Y平面內的同心圓運動軌跡進行翻孔加工，僅需二軸聯動機床即可實現所述擴孔工藝，無需漸進成形擴孔所需的數控三軸聯動機床，也無需傳統沖壓擴孔所需的壓機與模具，設備成本較低。

附圖說明

圖1為本發明翻邊工具的結構示意圖；

圖2為本發明翻邊工藝的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。