[發明專利]一種提高數控漸進成形零件表面質量的方法

有效

• 申請號: 201710812255.1
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107617672B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 李小強;韓凱;李東升
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發明一種提高數控漸進成形零件表面質量的方法：一、選擇成形方法和工藝參數。二、墊層材料的選擇：根據所需成形零件的最小成形角度和表面質量要求，選擇墊層的材質和厚度。三、墊層和成形板料的放置：根據成形方法確定剛性墊層和柔性墊層的放置位置，將剛性墊層材料和柔性墊層放置于成形板料表面。四、成形零件：利用數控漸進成形設備，根據步驟一確定的工藝參數成形零件；成形完成之后，將剛性墊層和柔性墊層與成形板料所成形的零件分離，加工結束。本發明解決了成形工具與成形板料局部直接接觸造成的表面質量問題，在合適的工藝參數條件下，避免零件表面產生摩擦痕跡和波浪形凹痕等表面質量問題，有利于數控漸進成形工藝的推廣和運用。

【技術領域】

本發明涉及一種提高數控漸進成形零件表面質量的方法，可以有效解決成形零件的表面質量問題，屬于數控漸進成形加工制造領域。

【技術背景】

金屬板材在航空、航天、汽車、船舶等制造業有著廣泛的應用，傳統的板材沖壓成形方法適用于大批量的生產加工，而針對小批量、多品種以及樣品的試制加工，近年來興起了一種板材的數控漸進成形方法。數控漸進成形通過成形工具與板料的局部接觸使板料產生局部變形，隨著成形工具的不斷移動，局部形變的不斷累積，進而形成零件的最終形狀。該方法可以實現零件在沒有模具的情況下成形或使用簡易的木質模具成形，具有加工方式靈活、成形極限高、加工成本低等特點，特別適合小批量金屬板材的低成本快速加工生產。

由于成形工具與成形材料局部在直接接觸的情況下相對滑動，造成零件表面產生摩擦痕跡和波浪形凹痕，影響零件的使用和美觀，并且這些表面質量問題使使用者對零件的性能產生疑慮，嚴重影響了數控漸進成形工藝的推廣和運用。國內外學者主要通過改善工藝參數或改進成形工具來提高成形零件的表面質量，但仍然無法改變成形過程中成形板料與成形工具直接接觸的情況，從而無法避免成形工具對零件表面的破壞。因此，本文提出了一種新的數控漸進成形方法，通過在零件與成形工具之間放置墊層，根據圣維南原理，成形工具通過剛性墊層間接接觸成形板料，增加了接觸面積從而有效消除波浪形的凹痕，另一方面，由于剛性墊層相對于成形板料沒有發生相對移動，在此基礎上添加柔性墊層，避免成形板料表面發生剛性接觸，有效提高零件的表面質量。

【發明內容】

1.目的：本工藝的發明旨在針對成形工具與成形板料直接接觸造成零件表面產生摩擦痕跡和波浪形凹痕等問題，提出一種提高數控漸進成形零件表面質量的方法，避免成形工具與成形板料直接接觸，從而提高零件表面質量。

2.技術方案：本發明的主要原理如下：首先，根據成形板料選擇合適的剛性墊層和柔性墊層。然后，選擇成形方式和合適的數控漸進成形工藝參數。接下來，將剛性墊層和柔性墊層放置于成形工具與成形板料之間，其中，剛性墊層靠近成形工具一側，柔性墊層靠近成形板料一側。最后利用數控漸進成形設備成形零件。該方法中使用的數控漸進成形設備采用市場已有設備，不限具體型號，能滿足零件制造要求即可。

本發明的一種提高數控漸進成形零件表面質量的方法，具體步驟為：

步驟一、選擇成形方法和工藝參數：根據實際加工條件選擇合適的成形方法；根據選擇的成形方法和成形板料的尺寸、材料性能和厚度，選擇合適的工藝參數；

步驟二、墊層材料的選擇：根據所需成形零件的最小成形角度和表面質量要求，選擇墊層的材質和厚度，具體可以采用試驗方法或仿真方法；方法一，試驗方法，選擇半球形零件作為標準件，通過放置不同墊層，在步驟一確定的工藝參數條件下成形標準件，通過測量標準件對應的成形零件最小成形角度位置的表面質量，獲得不同墊層組合的表面質量，選擇適合成形的墊層組合，在綜合考慮墊層成本的基礎上，確定合適墊層組合；方法二，仿真方法，根據最小成形角度建立簡化的數控漸進成形仿真模型，對不同墊層組合進行仿真并獲得表面質量結果，選擇適合成形的墊層組合，在綜合考慮墊層成本的基礎上，確定合適的墊層組合；