[發明專利]一種分段控形控溫的三維熱拉彎成形裝置

在審

• 申請號: 201910292429.5
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109821944A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 高嵩;韓小亨;李奇涵;劉小勇;邢繼剛;于長春
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B21D7/16
• 分類號: B21D7/16;B21D7/00;B21D7/14;B21D7/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種分段控形控溫的三維熱拉彎成形裝置，主要由底座、分段保溫箱、成形單元、液壓油缸支架、液壓油缸、變壓器、溫度控制柜構成；其中，底座為L形，縱向上開有若干個T型槽；成形單元通過支架底部的T型滑塊安裝在T型槽中；分段保溫箱安裝在成形單元的滑塊導軌上，構成隨動式結構，與成形單元一起運動；分段保溫箱的兩側開口處用耐高溫柔性防護簾和石棉網封閉，減少熱量散失；液壓油缸固定在液壓油缸支架和底座上，液壓油缸活塞桿與成形單元背板固定連接，通過控制活塞桿位移，可以調節成形單元的位置并對其有定位功能；型材采用自阻加熱，變壓器連接型材和溫度控制柜，溫度控制柜控制電阻絲的加熱和熱電偶數據的采集；本發明通過設計具有獨立保溫性質，且成形過程中隨型材運動的分段控形控溫裝置，提高了加熱效率和溫度控制精度，并實現了常溫下難加工金屬型材的柔性、高效、低成本的三維熱拉彎精確成形。

技術領域

本發明涉及一種分段控形控溫的三維熱拉彎成形裝置，具體地說，涉及一種用于飛機或軌道列車鈦合金型材熱拉彎成形的裝置，屬于金屬型材拉彎成形技術領域。

背景技術

金屬型材三維拉彎成形件，可廣泛應用于航天航空、軌道列車、汽車等車身三維骨架結構件的生產中。拉彎成形的原理是對型材施加切向拉力，通過改變內部中性層的位置，從而使型材發生彎曲。拉彎工藝對于屈服強度比較大的彎曲零件具有很好的成形效果，并且彎曲質量高、回彈量小，因此廣泛地應用于飛機機身、隔框、肋條、發動機架連接件的成形制造中。目前三維彎曲結構件一般采用整體模具或多點模具的三維拉彎成形技術加工成形。對于常溫下成形性較好的金屬材料，僅在室溫下即可精確成形所需的三維彎曲制件，然而，對于常溫下成形性較差的金屬材料，如鈦合金等難加工材料，其常溫下變形抗力大、塑性差、加工窗口窄，對成形裝備提出了更高的要求，該類零件難以在室溫下實現精確塑性成形。

針對此類難變形材料的加工，以鈦合金為例，一般采用自阻加熱等方式加熱后再進行塑性成形加工。然而金屬型材熱拉彎成形領域存在如下問題：一是目前金屬拉彎成形件的工藝方法和裝置主要是針對二維的熱拉彎成形，對于三維的熱拉彎成形件的研究相對較少，技術不成熟，裝備和工藝不夠完善；二是針對于多點三維的熱拉彎成形，一般采用整體保溫箱，將模具整體包覆在箱體內，缺點是：加熱空間大，能耗高，測溫不夠準確且具有延時性，目前并沒有一套良好的高效的加熱保溫裝置及工藝方法。

為解決上述鈦合金等難變形材料的三維熱拉彎成形問題，有必要設計一種金屬型材三維熱拉彎成形裝置及工藝方法，具有獨立保溫性質的一種分段控形控溫的三維熱拉彎成形裝置，以此來實現金屬型材的柔性、高效、低成本的三維熱拉彎精確成形。

發明內容

鑒于三維拉彎成形生產現狀，本發明提供了一種分段控形控溫的三維熱拉彎成形裝置，設計了一種具有獨立保溫性質的分段保溫箱。相比整體式保溫箱，獨立保溫的保溫效果更好，效率更高，分段保溫箱安裝在成形單元上，成形單元與分段保溫箱組合成隨動式結構，并形成整體的相對封閉的空間，液壓油缸的定位更準確，保溫效率更好。分段保溫箱壁面采用保溫層加金屬外殼的結構，其中保溫層材料采用莫來石纖維板，金屬外殼材料采用耐熱不銹鋼。分段保溫箱頂部留有開口，用于分段保溫箱內部電阻絲及熱電偶和溫度控制柜的連接，并在分段保溫箱之間通過耐高溫柔性防護簾連接，靠近夾鉗兩側分段保溫箱的開口處用石棉網封閉，石棉網開口的大小根據型材的截面積和彎曲形狀而定，以此減少分段保溫箱內部熱量的散失。使用熱響應速度較快的電阻絲加熱設備，每一個分段保溫箱內部的溫度都可以在溫度顯示儀表上顯示出來，可以實時地檢測每一個分段保溫箱內部的溫度，達到型材最理想的拉彎成形溫度。型材采用自阻加熱，型材與夾鉗之間用絕緣塊絕緣。綜上，本發明實現了金屬型材的分段控溫控形多點三維熱拉彎。

由上所述，本發明解決了目前三維拉彎領域難以解決的問題如下：

（1）實現了金屬型材的多點三維熱拉彎成形；

（2）針對整體保溫箱能耗高、效率低的問題，設計了具有獨立保溫性質的分段保溫箱，并實現了針對每一個成形單元的獨立保溫；