[發(fā)明專(zhuān)利]板料徑向差溫旋壓裝置及工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710538600.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107309318B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于忠奇;倪軍;甘甜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B21D22/16
• 分類(lèi)號(hào): B21D22/16;B21D37/16
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種板料徑向差溫旋壓裝置，包含尾頂、芯模、旋輪、加熱頭以及冷卻頭；其中尾頂與芯模構(gòu)成夾持單元；加熱頭、冷卻頭分別位于旋輪沿軸向方向的兩側(cè)；加熱頭、旋輪、冷卻頭依次連接。本發(fā)明還提供了一種利用上述的板料徑向差溫旋壓裝置進(jìn)行板料徑向差溫旋壓的工藝方法，包含以下步驟：步驟S1：將板料夾持在所述夾持單元中，驅(qū)動(dòng)芯模帶動(dòng)板料旋轉(zhuǎn)；步驟S2：將旋輪與加熱頭、冷卻頭沿板料徑向方向陣列緊固連接，將旋輪設(shè)置在板料初始加工的對(duì)應(yīng)位置，初始化驅(qū)動(dòng)模塊；步驟S3：驅(qū)動(dòng)模塊帶動(dòng)旋輪、加熱頭、冷卻頭在預(yù)設(shè)軌跡上的多個(gè)預(yù)設(shè)位置上對(duì)板料進(jìn)行旋壓成型加工。本發(fā)明降低了未成型區(qū)域和旋壓局部加載成型區(qū)域材料的變形抗力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及板料旋壓塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種板料徑向差溫旋壓裝置及工藝方法。

背景技術(shù)

旋壓成型作為一種近凈成型制造技術(shù)，具有材料利用率高、產(chǎn)品精度高、產(chǎn)品性能好、所需成型力小、模具成本低、柔性化程度高等突出優(yōu)點(diǎn)，目前在航空、航天、兵器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。旋壓成型常用于金屬空心回轉(zhuǎn)體的加工，具有局部連續(xù)塑性變形的特征。由于輕量化和大型化制造需求，旋壓板材逐漸開(kāi)始采用高強(qiáng)度材料作為坯料，同時(shí)，大型構(gòu)件的需要多道次普通拉深旋壓工藝路線。這使得傳統(tǒng)冷旋壓工藝中常見(jiàn)的材料加工硬化問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。材料加工硬化導(dǎo)致的旋壓性能下降，厚度均勻性過(guò)大，貼模性不良，旋壓力上升等問(wèn)題出現(xiàn)。旋壓力增加不僅帶來(lái)了能耗的增加，而且對(duì)于剛度不足的機(jī)床，過(guò)大的旋壓力油夾具了工件的貼模型和厚度均勻性。

為了改善上述條件下旋壓成型性能和工件加工質(zhì)量，在冷旋工藝的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出加熱旋壓技術(shù)。加熱旋壓成型是指使用加熱頭對(duì)于板料未成型區(qū)域進(jìn)行預(yù)熱的一種旋壓工藝，由于金屬在熱加工時(shí)會(huì)發(fā)生回復(fù)或再結(jié)晶等軟化行為，顯著的抵消了加工硬化帶來(lái)的不利影響，也大大提升了金屬材料的延伸率。加熱旋壓工藝因顯著擴(kuò)大加工范圍，提高設(shè)備旋壓能力，滿足了難變形金屬的塑形成型，在國(guó)內(nèi)外得到快速發(fā)展。

目前，已有的一些熱旋壓工藝和設(shè)備仍處于開(kāi)發(fā)或試制中，尚未全面推廣，加熱的方式也多種多樣。一些公開(kāi)的專(zhuān)利文獻(xiàn)中有關(guān)于金屬板材熱旋壓工藝的表述，如專(zhuān)利文獻(xiàn)CN106424286A公開(kāi)了一種基于激光加熱旋壓成型方法及裝置，所述裝置包括數(shù)控旋壓設(shè)備、旋壓工藝裝備、激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、六自由度機(jī)器人加工系統(tǒng)、激光加工頭和測(cè)溫裝置等。該專(zhuān)利文獻(xiàn)提供的工藝?yán)眉す饧訜崴俣瓤臁⒓訜岵课缓蜏囟染_可控以及六自由度機(jī)器人加工系統(tǒng)自由度高、控制精確的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱區(qū)域的高準(zhǔn)確度柔性控制，可以在不加熱旋壓工藝裝備的同時(shí)完成對(duì)旋壓坯料的動(dòng)態(tài)局部加熱，達(dá)到提高材料可旋性和減少加熱對(duì)旋壓設(shè)備損傷的目的，同時(shí)加熱溫度與激光輸出實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。但是，由于集成的系統(tǒng)過(guò)多，工藝系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性也會(huì)下降。最為關(guān)鍵的是，該工藝僅用于剪切旋壓和流動(dòng)旋壓等工藝中，另外，在大型厚板料的剪旋工藝中，激光加熱工藝的能耗非常大，并且其加熱的效果并不理想。

另外一篇專(zhuān)利文獻(xiàn)CN105537356A公開(kāi)了一種感應(yīng)加熱旋壓成型系統(tǒng)及方法，與前面一篇專(zhuān)利文獻(xiàn)相比，主要區(qū)別是旋壓過(guò)程采用感應(yīng)加熱方式，加熱效率高，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，加熱溫度均勻，保證了旋壓零件組織的均勻性和穩(wěn)定性，熱量向旋壓芯模傳導(dǎo)少，減少加熱對(duì)旋壓設(shè)備的損傷。但缺陷在于，在后續(xù)成型過(guò)程中，旋輪加載變形區(qū)會(huì)對(duì)已成型區(qū)材料產(chǎn)生較大拉應(yīng)變，由于已成型區(qū)域材料已處于貼模狀態(tài)，但此時(shí)尚未及時(shí)冷卻，材料處于軟態(tài)，使得已成型區(qū)域在拉應(yīng)力下緊貼芯模并繼續(xù)再次發(fā)生變形，導(dǎo)致已成型區(qū)域減薄過(guò)度，在宏觀上的表現(xiàn)為，雖然改善了材料成型性能，然而成型件的貼模度差和厚度不均勻大尚未得到改善。另外，對(duì)于易于發(fā)生晶粒粗大的厚板材料，由于該種方法存在旋壓余熱大，可能引起再結(jié)晶后材料內(nèi)部晶粒長(zhǎng)大。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種板料徑向差溫旋壓裝置及工藝方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的板料徑向差溫旋壓裝置，包含尾頂、芯模、旋輪、加熱頭以及冷卻頭；

其中尾頂與芯模構(gòu)成夾持單元；