[發明專利]一種基于疊加雙層輔助材料的板料漸進成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201910610666.1
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110369607B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 常志東;黃文帥;楊梅;劉欣梅;陳軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;B21D37/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種基于疊加雙層輔助材料的板料漸進成形裝置，包括分別設置在母材兩側的上輔材及下輔材以及與上輔材相適配的工具頭，母材與上輔材之間、母材與下輔材之間均設有潤滑層，工具頭通過對上輔材施加壓力，使上輔材、母材及下輔材產生形變；基于該裝置的板料漸進成形方法為：1)在母材的上下表面布設潤滑層，并與上輔材及下輔材貼合，得到堆疊材料；2)夾持并固定堆疊材料邊緣，通過工具頭進行加工；3)取下堆疊材料并分離各層，得到加工材料。與現有技術相比，本發明能夠保證母材表面沒有任何殘留高度和加工痕跡，實現高表面質量；本發明可以改變母材成形時的應力狀態，減小摩擦力，提高母材的成形極限。

技術領域

本發明屬于材料加工技術領域，涉及一種基于疊加雙層輔助材料的板料漸進成形裝置及方法。

背景技術

板料漸進成形零件的表面質量和成形極限是個兩個重要的要求。Amini等人在文獻“An investigation of conventional and ultrasonic-assistedincrementalforming of annealed AA1050 sheet”(International Journal of AdvancedManufacturing Technology,2017,Volume 90,Issue 5-8,pp 1569-1578)中研究發現：在工具頭上作用超聲波振動可以提高板料的成形極限。Lu等人在文獻“Investigation ofmaterial deformation mechanism in double sideincremental sheet forming”(International Journal of Machine Tools and Manufacture,Volume 93,June 2015,pp 37-48)中研究了雙點漸進成形方法。與單點漸進成形相比，雙點漸進成形時使得板料承受一個背向的壓應力，改善了材料成形的應力狀態，因此提高了成形極限。但是雙點漸進成形需要專用的設備，工藝過程相對復雜。Skjoedt等人在文獻“Single Point IncrementalForming using a Dummy Plate-Multi Plate Forming”(2nd International Conferenceon New Forming Technology,Bremen,September 20-21,2007)中闡述了一種在單點漸進成形中疊加一塊板料的成形方法，消除了材料表面的加工痕跡，解決了表面質量與加工時間之間的矛盾，但是該方法降低了所需成形板的成形極限。

工業應用中的很多鈑金件，形狀復雜且對表面質量和幾何精度有很高的要求，傳統的漸進成形方法制造的工件表面質量不高，加工時間長，成形極限的提高很有限，影響了該工藝的推廣應用。

為了提高薄板材料的成形極限并獲得良好的表面質量，還要盡可能降低工藝的復雜程度與設備投資，采用疊加雙層輔材的方法，可以使目標材料既有良好的受力狀態又有較高的表面質量，這對于拓寬漸進成形工藝的工業應用具有重要意義。

中國專利CN109622777A公布了一種基于疊加輔助材料的板料漸進成形裝置及方法，包括工具頭、輔材及潤滑油，輔材形狀與待加工的母材裝置匹配，鋪設在母材的表面，潤滑油填充在母材與輔材之間，工具頭經過輔材向母材施力，進行漸進成形加工。該專利通過疊加輔助材料來提高目標板料的成形性，但該方法并不能提高目標板料的表面質量，板料表面還是會存在明顯的加工痕跡。相比于該專利，本發明不僅可以大幅提高目標板料的成形性，還能顯著改善板料表面質量，可用于加工成形性能較差的材料，如硬鋁材料等等，并可以得到表面無加工痕跡的零件。本發明還可以通過提高工具頭轉速來加工一些常溫下難以加工的材料而不會破壞目標板料的表面質量，如鎂合金，鈦合金等等。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于疊加雙層輔助材料的板料漸進成形裝置及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：