[發明專利]板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 201510408904.2
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN105107933B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 高軍;鮑文科;褚興榮;林淑霞
• 申請（專利權）人: 山東大學(威海)
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所11469
• 代理人: 趙文成

技術領域

本發明涉及金屬加工領域，特別是指一種板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法。

背景技術

電致塑性效應是材料在電的作用(包括電子照射、電場、電流脈沖等電刺激)下，變形抗力降低、塑性增加的一種現象。利用電塑性效應，不但能夠降低流動應力，提高材料的塑性，在一定程度上改善制品的組織性能，同時可以避免加熱和熱處理的諸多不足、降低設備成本。電致塑性效應是焦耳熱效應、磁壓縮效應、集膚效應以及純電塑性效應等多種物理效應共同作用的結果。流過金屬變形截面的高密度運動電子與材料內部原子發生碰撞，增加了原子動能，從而增大材料位錯激活能，促進動態再結晶，抑制斷裂孔洞的產生，提高材料塑性變形能力。

板料數控漸進成形技術是國際上興起不久的一種柔性加工技術，是涉及力學、塑性成形技術、數控技術、CAD/CAM等多學科的先進智能化制造技術，是目前塑性加工領域的研究前沿之一，在加工理論研究上也具有重要的意義，得到了世界范圍內塑性加工學者的關注。板料漸進成形技術是日本學者松原茂夫于20世紀90年代初提出的，是一種基于“分層制造”思想的計算機數控無模加工技術，將工件三維形狀離散化，著重強調層作為加工單元的增量累積成形技術。該技術取消了對特定模具的需求，滿足低成本多樣式訂制或新產品的快速成樣調試生產要求，易于實現自動化加工，與傳統一次拉深成形相比，能加工出曲面更復雜、延伸率更高的成型件，加工精度和表面質量均較好，發展前景非常廣闊。

人們逐漸將電致塑性效應與板料數控漸進成形技術相結合，形成板料電致塑性漸進成形裝置，如公開號為CN102527830A的專利文獻公開了一種板材電致塑性漸進成形裝置及其成形方法，該裝置中，將板料固定在板料成形夾具上，板料的上下方分別有上成形壓頭和下成形壓頭，上成形壓頭安裝在機床的主軸末端，下成形壓頭安裝在六軸機器人加工系統頂部設，電源的一極通過上成形壓頭固定塊連接上成形壓頭，另一極連接下成形壓頭，形成回路。

但是該裝置采用了兩套運動機構(主軸以及六軸機器人加工系統)分別控制上成形壓頭和下成形壓頭，結構復雜，難于控制，使用了六軸機器人加工系統，加工成本較高；兩套運動機構容易產生誤差，使得上成形壓頭和下成形壓頭位置出現偏移，不能一直正對，不能保證電流方向一直與板料變形方向一致，由于電致塑性效應在板料變形方向施加脈沖電流時電塑性效應最顯著，加工阻力最小，故該裝置的加工阻力會隨誤差變化且不能保證一直最小，導致板料成形精度低；該裝置的上成形壓頭通過上成形壓頭固定塊直接與導線連接，不能進行自轉，上成形壓頭橫向加工阻力大，板料容易撕裂和表面劃傷，降低了板料成形極限和成形質量。

發明內容

本發明提供一種板料電致塑性漸進成形裝置及其工作方法，該裝置結構簡單，易于控制，加工成本較低；板料成形精度高；提高了板料成形極限和成形質量。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一種板料電致塑性漸進成形裝置，包括機床和脈沖電源，所述機床的工作臺上固定有板料夾持裝置，所述機床的主軸上設置有夾持塊、電刷架以及保持架，其中：

所述夾持塊連接有用于加工所述板料的工具頭；

所述電刷架為L型，上端固定在所述主軸上，下端連接有用于抵靠所述夾持塊的電刷；

所述保持架為U型，一端固定在所述主軸上，另一端伸到所述板料下方并連接有用于抵靠所述板料下表面的下壓頭，所述工具頭和下壓頭正對，所述脈沖電源的兩極分別連接所述電刷和下壓頭。

進一步的，所述電刷架包括豎向支架和與所述豎向支架連接的橫向套筒，所述豎向支架的上端連接所述主軸，所述電刷設置在所述橫向套筒內，所述橫向套筒內在所述電刷的后部設置有第一預緊彈簧。

進一步的，所述夾持塊的表面為圓柱形，所述電刷上加工有與所述夾持塊的表面相適應的凹圓弧。

進一步的，所述保持架包括豎向導套和與所述豎向導套連接的U型導柱，所述豎向導套的上端固定在所述主軸上，下端開有導槽，所述U型導柱的一端伸到所述導槽內，另一端伸到所述板料下方并連接所述下壓頭，所述導槽內設置有第二預緊彈簧。

進一步的，所述主軸與夾持塊之間設置有絕緣帽，所述主軸上設置有絕緣套，所述電刷架以及保持架設置在所述絕緣套上。

進一步的，所述絕緣帽和絕緣套的材質為聚醚醚酮。

進一步的，所述板料夾持裝置包括底板和上支撐架，所述底板和上支撐架之間設置有立柱，其中：

所述上支撐架的內部交錯設置有縱向支撐塊和橫向支撐塊；

所述上支撐架上還設置有用于固定所述板料的壓塊；