[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

本發明公開了一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置及工藝，該裝置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。基于所述漸進成型裝置，利用超聲波的小幅震動對帶筋薄壁板進行逐層漸進變形加工，降低了成型難度，提高了材料的變形能力，還進一步改變了材料內部晶粒組織，提高了帶筋薄板表面質量及工件強度。本發明在加工過程中能夠實現三維運動，提升加工細節，完成精準變形。本發明還設有一套懸浮液循環系統，實現懸浮液的循環利用，達到節約懸浮液的目的。

技術領域

本發明涉及機械加工技術領域，具體涉及一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置及工藝。

背景技術

帶筋薄壁板是廣泛應用于航空航天等高精尖領域的構件，不僅在飛機外殼組成中頻繁使用，還被廣泛應用在機翼等飛機的主要承力部位甚至太空空間站中，其擁有優良的剛度和強度，還能夠大大減少結構質量。因此，帶筋薄壁板的制造與變形加工技術在輕量化、高強度金屬制造領域中占有重要地位，其發展與創新的重要性不言而喻。因為其高質量要求，通常利用強度較高的鋁合金、鎂合金、鈦合金來進行制造，但同時它要求能被加工出較為復雜的曲率，同時還因為附帶筋條的原因無法直接變形加工，為了達到要求的外形及曲率，通常需要一并將薄壁板與筋條看作一個整體進行塑性彎曲變形。然而在此前的帶筋薄壁板加工中大多是利用擠壓成形、蠕變成形、輥彎成形、焊接成形等技術手段。但是蠕變失效等技術有著變形工藝復雜、設備笨重體積大、人工加工難度大、成型困難的缺點；輥彎及擠壓技術的質量不高，常常帶有各種缺陷，生產效率又偏低，無法滿足大規模、大批量的帶筋薄壁板生產，短時間內無法滿足需求。毫無疑問，應該繼續尋找一種能整體加工帶筋薄壁板的新工藝，尋求創新。

目前關于薄壁板單點漸進成形工藝的方法多局限在平板中，很少有能夠直接或者利用輔助手段整體加工帶筋薄壁板的新工藝產出。公開號為CN104690138A的名為《一種鎂合金板材超聲振動單點漸進成形裝置及其漸進成形方法》的專利公開了一種鎂合金板材超聲振動單點漸進成形裝置及其漸進成形方法，將超聲波應用于單點漸進成形。

普通的帶筋板加工技術由于筋條與壁板同時受到上下擠壓力，加劇了力在構件的不均勻，非常容易在筋條和壁板中產生起皺、翹起、側彎等缺陷。張新華在《文章整體壁板填料滾彎成形工藝研究》中表述了一種針對帶筋薄壁板的先填料后輥彎加工技術。公開號為CN109877211A的名為《一種帶筋壁板填料電磁成形方法》的專利公開了一種帶筋壁板填料電磁成形方法，先在帶筋壁板網格間填料再進行電磁成形，并且在電磁成形的過程中確定合理的成形工位點，最終完成了對帶筋薄壁板的整體加工。但是此種方法是用于擠壓成型，如果用之于單點漸進成型中則會出現填料與筋條之間由于材料差異出現高度差導致無法加工、縱向筋板處強度較大導致成型力在構件各點施加不均勻等缺點。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置，以實現帶筋薄壁構件的整體加工，同時減少上述現有技術在成型過程中存在的種種缺陷。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種鋁合金帶筋薄壁構件超聲輔助漸進成形裝置，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。