[發明專利]一種板材成形柔性壓邊結構及調控方法

在審

• 申請號: 202211249623.3
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115582450A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 王立巖;劉雙宇;鄭雷;劉煜明;邵林
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B21C23/21
• 分類號: B21C23/21;B21C37/02;B21C31/00;B21C29/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理有限公司 11624
• 代理人: 張旭東

1.一種板材成形柔性壓邊結構，其特征在于，所述板材成形柔性壓邊結構包括：

端蓋，用于防止擠出腔內的半固態金屬介質溢流到腔體外部，同時為擠出腔提供一定背壓；

快速冷－熱溫度調節系統，包括冷卻管路、加熱絲、保溫層、溫度傳感器，用于對所述半固態金屬介質進行加熱；冷卻管路與加熱絲交替排布固定在介質活動腔筒壁外側，保溫層包裹在冷卻管路和加熱絲，保溫層起到減少介質活動腔內部熱量向外部環境的熱量輻射；

壓力反饋機構固定在背壓腔與溢流孔交界凸緣的底部，半固態金屬匯入到溢流孔處，使壓力反饋機構產生擠壓力值；

介質活動腔，具有擠出腔、溢流孔及背壓腔，半固態金屬介質從背壓腔流動經過溢流孔，流向擠出腔；介質活動腔體內填充半固態金屬介質，作為壓邊力載荷的傳遞介質。

2.如權利要求1所述板材成形柔性壓邊結構，其特征在于，所述加熱絲與冷卻管路單排或雙排的螺旋交替盤繞在所述介質活動腔體的外壁，將熱量通過所述介質活動腔體傳遞給所述半固態金屬介質，并調節活動腔內的所述半固態金屬介質的溫度場。

3.如權利要求1所述板材成形柔性壓邊結構，其特征在于，快速冷－熱溫度調節系統裝置對所述半固態金屬介質進行加熱，所述半固態金屬介質實時所需加熱溫度是由柔性壓邊結構中壓力反饋機構測得的壓邊力值，再經過半固態材料的熱－力本構關系計算求得快速冷－熱溫度調節系統的溫度，

所述半固態金屬的熱－力本構關系為其中應變速率，Q變形激活能，R理想氣體常數，T溫度，σ應力，n硬化指數。

4.一種實施如權利要求1-3任意一項所述板材成形柔性壓邊結構的調控方法，其特征在于，所述板材成形柔性壓邊結構的調控方法包括：

所述壓邊力反饋機構測得的壓邊力載荷，結合半固態金屬介質的熱力本構模型與臨界壓邊力的理論計算方法，P_LMA臨界壓邊力；R_D最大壓邊范圍；r最小壓邊范圍；t板材厚度；μ摩擦系數；σ_r徑向應力；σ_θ周向應力。將所需溫度值發送指令給快速冷－熱溫度調節系統，調節板材柔性壓邊結構的溫度，控制半固態金屬的流變狀態，從而控制板材壓邊力。

5.如權利要求4所述板材成形柔性壓邊結構的調控方法，其特征在于，所述板材柔性壓邊結構的調節過程具體包括：

步驟一：上、下壓邊結構將板材固定，根據板材大小及厚度，所述冷卻管路和所述加熱絲保持工作狀態，將上、下壓邊結構的所有柔性壓邊結構調整成具有相同溫度T0，上、下柔性壓邊機構通過壓力裝置提供載荷予板材施加一定的壓邊力；

步驟二：開始成形時，柔性壓邊結構內部根據內置的壓力反饋機構，將各處的壓邊力值大小傳遞應力調節分析系統中，分析系統會根據反饋壓力計算出柔性壓邊結構所需溫度，通過快速冷－熱溫度調節系統控制溫度場；

步驟三：壓邊力反饋的計算過程；

步驟四：利用溫度場調整壓邊載荷的過程。

6.如權利要求4所述板材成形柔性壓邊結構的調控方法，其特征在于，所述反饋壓力計算方法采用薄膜彎曲的能量計算公式，結合板材彎曲變形塑性理論解析計算方法計算板材的臨界起皺應力，所述能量計算公式為：

ΔT^P＝ΔU_b+ΔU_bh

其中，ΔT^P表示薄膜力所做的功；ΔU_b表示彎曲應變能；ΔU_bh表示壓邊力所做的功，基于上述公式可計算求得板材的臨界起皺應力。

7.如權利要求4所述板材成形柔性壓邊結構的調控方法，其特征在于，所述降低所述位置材料的壓邊載荷的具體過程為：

提高介質活動腔溫度，所述加熱絲溫度通過間歇加熱保持恒定值T0，通過將實際壓邊力反饋值與半固態金屬介質理論模型計算得到的臨界起皺應力值進行比較，結合半固態金屬介質的熱－力學本構關系反演得出溫度值，所述冷卻管路基于上述反演得出的溫度值將冷卻管路內冷卻液的流速降低至V1，使活動腔內的半固態金屬介質保持恒定溫度T1，且T1＞T0，從而使半固態金屬介質流動性增加，降低板材受到的壓邊載荷。