[發明專利]一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置及工藝

有效

• 申請號: 202010950052.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112338051B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 蘇春建;馮正陽;郭素敏;王瑞;張明宇;王恩民;吳曉辰;紀超
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;B21D35/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置，其特征在于：包括箱體以及安裝在箱體內部的漸進成型裝置，所述漸進成型裝置包括工作臺、設在工作臺下方的磨料懸浮液儲存箱、位于工作臺兩側的總支架、安裝在工作臺上的夾持裝置和設在工作臺正上方的超聲輔助成型裝置以及噴料裝置；

所述工作臺固定安裝在箱體的底部位置，其臺面上設有均勻排布的通孔；工作臺的上端面上設有兩條平行的絲杠，兩條絲杠的一端均連接步進電機，另一端均通過連接柱固定安裝在工作臺上；在絲杠上方安裝有移動板，移動板通過其下端面的滑塊連接于絲杠；移動板上端面安裝有夾持裝置，所述夾持裝置包括兩個相同的裝置夾，裝置夾包括支撐柱、電機、連接件、上夾板、下夾板以及調節螺栓；

位于工作臺兩側的總支架包括兩個豎向氣缸以及連接豎向氣缸上端的橫梁，橫梁包括一根螺紋桿和兩根橫向光桿，螺紋桿能相對轉動；在橫梁的一端上側安裝一臺伺服電機，伺服電機的轉軸上安裝主動輪，在螺紋桿的同一端安裝有從動輪，主動輪與從動輪之間通過鏈帶連接；橫梁上套裝有滑塊，滑塊下端固定安裝一根與橫梁相垂直的縱向導桿，超聲輔助成型裝置和噴料裝置安裝在縱向導桿上；

所述噴料裝置包括存放箱和噴管，存放箱呈凹型，倒裝在縱向導桿上，存放箱的下端設兩個噴嘴；超聲輔助成型裝置安裝在存放箱的凹陷內，包括超聲波發生器、超聲波換能器、超聲波變幅桿和工具頭，順次組合安裝，起到加工作用；

所述箱體前端開口，開口處安裝有防護門，防護門為側開門，通過合頁連接，合頁通過螺釘固定安裝在箱體前端的側柱上；所述防護門上安裝有控制面板，且控制面板的內部固定設置有單片機，用來控制工具頭進行單點漸進成型過程；防護門上還設有把手。

2.根據權利要求1所述的一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置，其特征在于：所述磨料懸浮液儲存箱上方位置的內壁上設有一周環形卡槽，卡槽的內部安裝有卡塊，過濾網固定連接在卡塊上；磨料懸浮液儲存箱的外部還安裝有循環泵，循環泵的吸入端連通磨料懸浮液儲存箱下部，輸出端通過循環管連通存放箱。

3.根據權利要求2所述的一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置，其特征在于：所述總支架中兩個豎向氣缸能夠同步伸縮，帶動橫梁上結構上下運動；噴料裝置和超聲輔助成型裝置能夠沿螺紋桿方向進行左右移動，能夠沿縱向導桿方向前后移動。

4.根據權利要求3所述的一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置，其特征在于：所述夾持裝置中兩個裝置夾相對安裝，其上夾板和下夾板的內側均安裝有減震墊。

5.一種鋁合金帶筋壁板構件整體坯料的加工工藝，基于權利要求1至4中任一所述的漸進成型裝置，其特征在于：具體包括以下幾個步驟，

步驟一，填料；將橡膠或金屬填料填充到待加工鋁合金帶筋壁板坯料的筋條之間的網格中，將填充好的待加工件放置到裝置夾上，調整調節螺栓使上、下夾板夾緊待加工件；

步驟二，覆板；在步驟一填充的坯料基礎上，加裝一定厚度的鋁合金覆板，以創造平滑表面來完成漸進成形工作，同時減少橡膠的受壓變形，減少坯料的受力的不均勻；

步驟三，漸進成型；首先，開啟整個裝置的開關，通過控制面板控制豎向氣缸收縮，帶動整個橫梁下降到指定位置；超聲波發生器運行，使工具頭處于震動工作狀態，作用于鋁合金覆板表面，進而間接實現帶筋薄壁構件的變形加工，將其逐步成型；其次，依據控制面板中單片機預先設計好的程序設計，控制伺服電機運作，帶動螺紋桿旋轉，繼而帶動超聲輔助成型裝置整體沿螺紋桿方向能夠往復運動，同時也使超聲輔助成型裝置整體能夠沿縱向導桿方向往復運動，使工具頭進行具有規律的漸進成型過程，通過局部性、逐次微量的擠壓力累積，使坯料產生變形；然后，控制豎向氣缸逐漸伸出，帶動工具頭在Y軸方向上實現縱向運動，從而完成逐層漸進成型加工，直至工件完成；

步驟四，取出；工件加工完成后豎向氣缸完全伸出，步進電機運作，帶動移動板行進到箱體的前側位置，便于操作人員取出。

6.根據權利要求5所述的一種鋁合金帶筋壁板構件整體坯料的加工工藝，其特征在于：步驟一中填充料為硫調節型氯丁橡膠，利用填料法將硫調節型氯丁橡膠填料注入筋條網格中。

7.根據權利要求5所述的一種鋁合金帶筋壁板構件整體坯料的加工工藝，其特征在于：步驟二中所述覆板厚度根據坯料的厚度進行加裝，兩者之間成反比，覆板厚度最大不超過1mm。