[發明專利]一種三軸自由彎曲局部漸進成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201711323901.4
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108080458B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 王輝;郭訓忠;光凱惠;谷巖波
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B21D11/06
• 分類號: B21D11/06
• 代理公司: 11556 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 付金豹<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種三軸自由彎曲局部漸進成形裝置及方法，包括管坯推進裝置、彎曲模和球面軸承(7)，其中，彎曲模包括彎曲模架(5)和合金鋼棒(6)，彎曲模架(5)沿圓周周向設置多個通孔，通孔內安裝有合金鋼棒(6)，每個合金鋼棒(6)沿彎曲模架(5)徑向在驅動裝置的驅動下可以自由伸縮運動，每個合金鋼棒沿彎曲模架(5)徑向伸縮運動使彎曲模內徑以及形狀可調，能夠漸近成型加工得到不同截面尺寸和截面形狀的零件。本發明通過改變細小合金鋼棒的組成形狀，可以調控彎曲模的尺寸和形狀，從而改變彎管的截面形狀和尺寸。

技術領域

本發明涉及三軸自由彎曲局部漸進成形先進制造技術領域，具體是一種三軸自由彎曲局部漸進成形裝置及方法。

背景技術

航空航天器中經常采用復雜形狀的空心構件(通常呈現各種復雜空間構型)，各處彎曲半徑不盡相同，成形精度要求高。并且，空心構件的截面特征有可能是沿軸線變化的。同時，由于特殊的工作環境，因此要求其能承受液體流通產生的高壓，且管坯冷彎時不產生截面畸變，可擴口、壓扁無裂痕，以上技術要求對空心構件的成形質量提出了很高的要求。

現有的預彎—內高壓成形多工步制造技術雖然可以實現變截面三維復雜空心件的制造，但是多工步制造技術并不能同時滿足空心構件精度和力學性能的要求，同時，根據空心構件相對彎曲半徑和空間形狀的不同，在預彎和內高壓每個工步中必須不斷更換彎曲模和內高壓模具，從而極大降低了生產效率、提高了生產成本，故無法滿足變截面三維復雜構件的生產要求。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種三軸自由彎曲局部漸進成形裝置及方法，采用在線調整彎曲模的形狀和尺寸，提出了三軸自由彎曲局部漸進成形技術，有效地解決了實際應用中的變截面三維復雜構件生產的生產效率低、生產成本高和成形質量不高的問題。

一種三軸自由彎曲局部漸進成形裝置，包括管坯推進裝置、彎曲模和球面軸承(7)，其中，彎曲模包括彎曲模架(5)和合金鋼棒(6)，彎曲模架(5)沿圓周周向設置多個通孔，通孔內安裝有合金鋼棒(6)，合金鋼棒(6)組合成的空心圓環結構，每個合金鋼棒(6)沿彎曲模架(5)徑向在驅動裝置的驅動下可以自由伸縮運動，每個合金鋼棒沿彎曲模架(5)徑向伸縮運動使彎曲模內徑以及形狀可調，能夠漸近成型加工得到不同截面尺寸和截面形狀的零件。合金鋼棒數量可以根據需要調整，例如5-20根直徑3-10mm的合金鋼棒。

所述的三軸自由彎曲局部漸進成形裝置，所述的管坯推進裝置包括位于管坯(2)后端的推塊(1)、位于管坯(2)中端的壓塊(3)以及位于管坯(2)前端的導套(4)；管坯在推塊(1)連續推動下向前運動，壓塊(3)起到了管坯定位作用，防止管坯通過后續裝置時發生錯位，同時可以防止在成形過程中管坯振動，隨后管坯在導套(4)的導向作用下順利通過彎曲模。

所述的三軸自由彎曲局部漸進成形裝置，所述的彎曲模內徑變化范圍為5mm-30mm。

根據所述三軸自由彎曲局部漸進成形裝置的三軸自由彎曲局部漸進成形方法，包括以下步驟：

1)將管坯放入設備中，由管坯推進裝置推動管坯向前運動；

2)根據生產需求，彎曲模中的合金鋼棒(6)在系統的控制下沿彎曲模架(5)徑向伸縮運動，使彎曲模的形狀和尺寸達到管坯(2)的要求；

3)利用球面軸承(7)按照預先設定的軌跡帶動彎曲模運動，利用球面軸承(7)的偏心運動使管坯在彎曲部分產生偏心距，實現對管坯(2)進行三維自由彎曲局部漸進彎曲成形，最終得到形狀復雜的零件。

所述的三軸自由彎曲局部漸進成形方法，還包括第四步：通過對彎曲后的空心構件進行三維掃描，并與目標產品的三維幾何模型進行尺寸對比，進而修改彎曲工藝參數，解決彎曲后回彈問題。

所述的三軸自由彎曲局部漸進成形方法，步驟3)所述的彎曲成型過程中最小相對彎曲變徑為2.5。