专利名称：板材柔性多点曲面成形模具装置的制作方法
技术领域：
本发明是曲面板材成形的模具装置，属于板料成形技术领域。
背景技术：
在航空、造船、石油化工及建筑行业，曲面板材常用于如船板、风洞收缩形体板、特殊压力容器的壳板及建筑房屋屋顶等，传统的曲面板材成形主要是靠压力机模压成形，其模具费用昂贵，仅适合于大批量生产。水火弯板成形目前是船体外板曲面成形的主要工艺，其基本原理是通过平板(或单向曲面板)局部高温冷却后的热弹塑性变形而达到整体的曲面成形，但该工艺主要是凭熟练工人的实际经验和手工操作来完成，生产效率低，加工质量不高。利用旋压成形工艺可加工曲面板材，但其仅适合于加工具有封闭圆周边界的轴对称曲面零件。柔性制造是加工业的发展趋势，它适合于多品种小批量甚至是单件生产。通常板材的曲面成形需要靠模具来实现。近年来出现了“无模多点成形”或“可变轮廓非连续模具成形”的模具，其实质是由数量很多的(可多达一千个以上)的小模组合成一个曲面模板，上下两块模板组成一套模具，小模互相紧靠，每个小模沿其轴线可上下调节，因此可以构成形状可变的曲面，如图1所示，该图中的上模与下模的曲面相同，而且上模中的小模与下模中的小模一一对应，板材就在这种组合模具中成形。这种方法已在航空，造船及机车制造业中得到应用。这种加工方法的缺点如下(1)因小模数量多调节模具的时间长；(2)要求调节部件的精度高，每个小模需要侍服电机驱动，因而制造成本高；(3)加工完的工件表面易凸凹不平。
发明内容
为了克服现有技术的板材曲面成形技术调节模具的时间长、设备制造成本高和加工完的工件表面易凹凸不平的缺陷，提供一种调节模具简单，设备制造成本低和加工后的工件表面平坦的板材曲面成形模具装置。本发明是通过下述方案予以实现的一种板材柔性多点曲面成形模具装置，它由凸模组件1和凹模组件2组成，凸模组件1由至少二个弹性模体1-1和承压板1-2组成，凹模组件2由弹性垫板2-1、护板2-2和包含有若干个能上下调节的小模2-3-1的小模具组2-3组成，互相叠置的弹性模体1-1为片状体，位于上方的弹性模体1-1-1的外形尺寸与位于下方的弹性模体1-1-2有差异，承压板1-2设置在弹性模体1-1-1的上表面上，弹性垫板2-1设置在能弯曲变形的护板2-2的上表面上，护板2-2的下表面与小模2-3-1的上顶部接触，凸模组件1与凹模组件2呈上下叠置。本发明的模具在加工板材时，先根据所需成形工件的曲面形状，调节各小模高度，从而形成所需要的凹形型腔，并依此型腔形状对弹性模体的尺寸进行合理的选择和布排，然后把板材3设置在弹性模体1-1-2与弹性垫板2-1之间。成形时，压力机上滑块向下运动，通过承压板1-2作用在弹性模体1-1后，弹性模体1-1变形，并将压力机的作用力传递到板材3及护板2-2，随着上滑块的进一步下移，弹性模体1-1继续被压缩，其施加的压力不断增加，使得护板2-2与构成曲面型腔的所有小模的上顶部逐渐接触，同时，所成形板材3靠弹性模体1-1和护板2-2定形。成形过程中，板材3坯料上表面受到弹性模体1-1由小及大的压力作用，当弹性模体1-1与板材一起被压入凹模时，板材上面的弹性模体1-1与板材下面的弹性垫板2-1被压缩且沿板材3表面向外流动，板材上下表面分别与弹性模体1-1与弹性垫板2-1之间产生摩擦，随着滑块的不断下移，成形件所受的单位压力越大，摩擦力也越大。摩擦拉应力的存在，改变了板材内部应力的分布状况，同时，由于成形开始后，弹性模体1-1发生弹性压缩变形，板材四周很快与弹性模体1-1接触，板材和工件之间的接触面积增加了许多，使板材所受约束得以强化，板材四周从而受到压边力的作用，并且，随着成形的不断深入，此压边力逐渐增大，从而抑制了起皱等缺陷的产生。本发明提出的模具装置的优点如下1)对于同样尺寸同样形状的工件所需的小模数量可以减少三分之二，原因之一是凸模采用了弹性体，不需要刚性小模，原因之二是凹模的各小模之间不需要排列得非常紧密，可以有一定距离；这能减少模具的制造成本；2)变更产品形状和尺寸时模具调节的工作量减轻很多，调节模具的时间可缩短，这主要是由于需调节的小模数量减少的缘故。3)工件表面平滑，无凸凹不平，这主要是由于护板2-2及弹性垫板2-1将板材3与刚性小模隔离。
图1是现有技术的多点曲面成形模具的结构示意图，图2是本发明的模具装置的结构示意图。
具体实施例方式
一下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式由凸模组件1和凹模组件2组成，凸模组件1由至少二个弹性模体1-1和承压板1-2组成，凹模组件2由弹性垫板2-1、护板2-2和包含有若干个能上下调节的小模2-3-1的小模具组2-3组成，互相叠置的弹性模体1-1为片状体，位于上方的弹性模体1-1-1的外形尺寸与位于下方的弹性模体1-1-2有差异，承压板1-2设置在弹性模体1-1-1的上表面上，弹性垫板2-1设置在能弯曲变形的护板2-2的上表面上，护板2-2的下表面与小模2-3-1的上顶部接触，凸模组件1与凹模组件2呈上下叠置。所述小模具组2-3由若干个小模2-3-1、若干个模杆2-3-2和母板2-3-3组成，模杆2-3-2分布在母板2-3-3的上表面上并且垂直于母板2-3-3，帽状的小模2-3-1的腔体内螺纹与模杆2-3-2的杆体外表面上外螺纹相联接。
具体实施方式
二下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，弹性模体1-1固连成为一个整体。其它组成和连接关系与实施方式一相同。弹性模体1-1固连成为整体后，工作的稳定性大大提高，适合于批量较大的工件的加工。
具体实施方式
三本实施方式与实施方式一的不同点是，弹性模体1-1-1或弹性模体1-1-2是内部充满液体或粉末状体的橡胶囊。如此设置的弹性模体1-1-1或弹性模体1-1-2更有利于压力的分散传导。
权利要求
1.一种板材柔性多点曲面成形模具装置，其特征是它由凸模组件(1)和凹模组件(2)组成，凸模组件(1)由至少二个弹性模体(1-1)和承压板(1-2)组成，凹模组件(2)由弹性垫板(2-1)、护板(2-2)和包含有若干个能上下调节的小模(2-3-1)的小模具组(2-3)组成，互相叠置的弹性模体(1-1)为片状体，位于上方的弹性模体(1-1-1)的外形尺寸与位于下方的弹性模体(1-1-2)有差异，承压板(1-2)设置在弹性模体(1-1-1)的上表面上，弹性垫板(2-1)设置在能弯曲变形的护板(2-2)的上表面上，护板(2-2)的下表面与小模(2-3-1)的上顶部接触，凸模组件(1)与凹模组件(2)呈上下叠置。
2.根据权利要求1所述的板材柔性多点曲面成形模具装置，其特征是所述小模具组(2-3)由若干个小模(2-3-1)、若干个模杆(2-3-2)和母板(2-3-3)组成，模杆(2-3-2)分布在母板(2-3-3)的上表面上并且垂直于母板(2-3-3)，帽状的小模(2-3-1)的腔体内螺纹与模杆(2-3-2)的杆体外表面上外螺纹相联接。
3.根据权利要求1所述的板材柔性多点曲面成形模具装置，其特征是弹性模体(1-1)固连成为一个整体。
4.根据权利要求1所述的板材柔性多点曲面成形模具装置，其特征是弹性模体(1-1-1)或弹性模体(1-1-2)是内部充满液体或粉末状体的橡胶囊。
全文摘要
本发明公开一种曲面板材成形的模具装置——板材柔性多点曲面成形模具装置。它由凸模组件(1)和凹模组件(2)组成，凸模组件(1)由至少二个弹性模体(1－1)和承压板(1－2)组成，凹模组件(2)由弹性垫板(2－1)、护板(2－2)和包含有若干个能上下调节的小模(2－3－1)的小模具组(2－3)组成，互相叠置的弹性模体(1－1)为片状体，位于上方的弹性模体(1－1－1)的外形尺寸与位于下方的弹性模体(1－1－2)有差异，承压板(1－2)设置在弹性模体(1－1－1)的上表面上，弹性垫板(2－1)设置在能弯曲变形的护板(2－2)的上表面上，护板(2－2)的下表面与小模(2－3－1)的上顶部接触，凸模组件(1)与凹模组件(2)呈上下叠置。本发明的模具装置的优点如下小模数量减少，减少设备的制造成本；调节模具的时间可缩短，工件表面平滑。
文档编号B21J5/12GK1526490SQ0313262
公开日2004年9月8日 申请日期2003年9月22日 优先权日2003年9月22日
发明者王仲仁, 滕步刚 申请人:哈尔滨工业大学