[發明專利]用于板材三維曲面成形的多點擺頭壓機成形方法

在審

• 申請號: 201711122103.5
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107838283A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 李影;陳俊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;B21D37/10;B21D37/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 王怡敏

技術領域

本發明涉及機械工程領域，特別涉及一種用于板材三維曲面成形的多點擺頭壓機成形方法。

背景技術

隨著現代產品向多樣化和小批量方向的快速發展，傳統模具設計周期長、制造成本高、調試難度大、通用性差等缺點日益凸顯，基于此，多點成形應運而生。其基本思路為將傳統的整體模具離散成一系列規則排列、高度可調的基本體沖頭，以沖頭的包絡面為成形面，在計算機系統控制下實現板材的三維成形。相比整體模具，多點成形設備具有調形方便、通用性強等優點，能節省大量的時間、人力和物質成本。經過二十幾年的發展，該技術已經成功運用于飛機蒙皮、高速列車頭、船體外板、城市雕塑、醫用工程等多個領域。但是多點成形存在應力分布不均、起皺和局部彎曲效應等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于板材三維曲面成形的多點擺頭壓機成形方法，解決了現有技術存在的板材三維曲面成形過程中的應力分布不均、起皺和局部彎曲效應等問題。本發明實現了板材三維曲面成形技術創新，促進了航空、航天、國防、船舶、汽車、醫療等多個領域的快速發展。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

用于板材三維曲面成形的多點擺頭壓機成形方法，成形過程中不間斷地變換多點可重構模具型面,使金屬板料漸進地連續成形為曲面；所述多點重構模具是由離散化、高度可調的規則排列的擺頭組成；以多點壓機成形為基礎，在成形過程中擺頭的擺動體可隨板料的變形實現自協調約束板料從而使板料成形；具體步驟如下：

步驟1：將上、下擺頭群5、6調平，與此同時，擺頭的擺動體1保持調平狀態；將板料7置于上、下擺頭群5、6中間，調節上、下擺頭群5、6間距，使上、下擺頭群5、6夾持住板料7；

步驟2：根據目標形狀調節擺頭位置，其中擺頭可以根據目標形狀主動調形，同時擺動體1在板料7的作用下自適應旋轉，直至與板料7完全貼合；調節方式可分為等時調形、等速調形、等曲率或等曲率半徑調形三種調形形式；等時調形中，所有擺頭在成形開始時同時運動，成形結束時同時停止；等速調形中，擺頭以相同速度同時開始運動，但不同時停止；等曲率調形中，各擺頭按照單位時間內調形相同曲率的方式進行調形；并且在此過程中板料與擺頭始終完全貼合；

步驟3：將擺頭調節至最終指定位置，完成變形；

步驟4：上調上擺頭群5或下移下擺頭群6，開始卸載，直至可以取出板料7；其中擺動體1在螺旋彈簧2的作用下恢復至水平狀態。

所述的擺頭由擺動體1、螺旋彈簧2、旋轉球體3、支座4組成，所述擺動體1通過螺旋彈簧2與支座4連接，所述擺動體1直徑小于支座4，在外力作用下，擺動體1繞固定于支座4的旋轉球體3轉動。

所述的擺頭始終與板料保持接觸，形成隨時變化的瞬時成形面，夾持板料進行成形；這種成形方式相當于無數次成形曲率相接近的多道次成形的累加，因而能夠實現板料的最優變形路徑。

所述的擺動體1按照對壓排列，即上下擺頭同軸和非對壓排列，即上下擺頭不同軸兩種排列方式；其中非對壓排列包括正排列，T形排列和菱形排列三種方式。

所述的非對壓排列，上下擺頭不同軸，板料局部區域的厚向形變相對減小，同時作用于板料的擺動體密度成倍增加，板料變形更為均勻，成形質量也相應提高。

本發明的有益效果在于：

1、多點壓機成形方法與傳統的多點成形方法相比，在成形時不存在板料懸空的狀態，板料總是處在基本體的約束之下，受力更加均勻，能效防止缺陷的產生。

2、擺動沖頭的自適應旋轉實現了擺動體與板料的充分貼合，成形面連續性增加，板料受力更為均勻、平穩，局部變形量減小，表面質量顯著提高。

3、擺動沖頭的自適應旋轉使得上下基本體作用力間的錯位減小，局部彎曲效應減弱，成形精度顯著提高。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1為本發明的擺頭的示意圖；

圖2為本發明的擺頭群成形開始示意圖；

圖3為本發明的擺頭群成形開始細節示意圖；

圖4為本發明的擺頭群成形過程示意圖；

圖5為本發明的擺頭群成形過程細節示意圖；

圖6為本發明的擺頭群成形結束示意圖；

圖7為本發明的擺頭群成形結束細節示意圖；

圖8為本發明的擺頭群卸載示意圖；

圖9為本發明的擺頭群卸載細節示意圖；