专利名称：柔性快速成形直壁加工方法及其支撑模型翻转装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及快速成型加工方法及其装置，尤其是金属板材数控柔性快速成形中的直壁结构的加工方法及其支撑模型翻转装置。
背景技术：
现有的金属板材数控柔性快速成形加工方法是在数控柔性快速成形车床的X-Y 工作台上直接放置支撑模型，作为加工原材料的金属板材通过夹持机构保持在与工作台平行的平面上，成形头沿着支撑模型的Z方向逐层对板材进行局部的塑性加工形成与支撑模型形状相同的工件。但是现有技术有如下问题
第一，板材厚度减少较大。如图1所示，若金属板材初始厚度为to，成形后板材厚度为 t，成形角度为θ，板厚减少率为δ，则成形后板厚根据t=to*sine求得，通常在成形角度为20°，板厚为0. 8mm的情况下，产生34. 2%的板厚减少，所以很难满足加工行业板厚减少度30%以下的要求。第二，直壁成形较为困难，一次成形无法实现。在工件中有直角度部分的情况下， 对其进行成形是困难的，铝的最小成形角度θ为15°，SPC最小成形角度θ为20°，SUS 最小成形角度θ为25°，由此可见工件成形形状受到明显限制。对于直壁结构必须通过多道次成形才能实现，一次成形必然导致板材破裂。
发明内容
为弥补上述技术不足，本发明提供一种能降低厚度减少率，避免直壁成形破裂并减少成形工序的柔性快速成形直壁加工方法及其支撑模型翻转装置。柔性快速成形支撑模型翻转装置，包括上顶板和下顶板，其特征在于上顶板与下顶板之间通过轴承和轴连接起来，可以相互翻转，还包括安装在上顶板和下顶板之间的垫块。所述的垫块横截面分为长方形和楔形两种。所述的垫块的横截面为楔形，楔形倾斜角度为30°。所述的上顶板沿轴方向对称。柔性快速成形直壁加工方法包括以下步骤，
(1)将柔性快速成形支撑模型翻转装置固定在数控柔性快速成形车床的X-Y工作台上，将支撑模型固定在柔性快速成形支撑模型翻转装置上，将横截面为长方形的垫块固定在柔性快速成形支撑模型翻转装置的上顶板和下顶板之间。(2)将需要加工的金属板材装夹到数控柔性快速成形车床的夹持机构上。(3)采用数控柔性快速成形车床的常规成形方法，初次成形设置成形角为30°。(4)初次成形完成后取出横截面为长方形的垫块，换用横截面为倾斜角度30°楔形垫块，再次使用常规成形方法进行成形加工，即可形成直壁结构。根据加工需要，还可以将横截面为倾斜角度30°楔形垫块换到镜像位置，采用相同操作，完成另一面斜边成形为直壁。本发明通过在X-Y工作台与支撑模型之间安装该装置后可以调节成形角度θ，成形直壁结构过程中成形角θ可避免出现0°，最大程度减少变薄现象，避免产生金属板材破裂。同时通过在X-Y工作台与支撑模型之间安装该装置后可将原来的直壁加工位置的0°成形角θ转换到可成形角度，进而实现直壁结构的两道次成形。由此克服常规金属板材数控柔性快速成形加工方法多道次成形直壁件的缺陷，极大缩短成形周期。由于该装置为左右对称结构，上顶板沿轴旋转角度左右对称，因此对于左右对称的成形件在成形过程中只需要进行镜像操作即可完成成形件的最终成形，极大程度减少了先期程序编制工作时间，提高了产品生产效率。
图1金属板材数控柔性快速成形原理图； 图2本发明结构示意图3至图8为本发明直壁加工方法。
具体实施例方式柔性快速成形支撑模型翻转装置包括上顶板1，轴承座2与上顶板1固定，轴承座 2内安装有轴承3，轴承3内圈固定有轴4，轴4通过轴座5与下顶板6固定连接，垫块安装在上顶板1和下顶板6之间。垫块分为横截面为倾斜角度30°楔形垫块71和横截面为长方形垫块72两种。柔性快速成形支撑模型翻转装置的上顶板1沿轴4方向对称。结合附图3至图8本发明使用方法为
(1)固定柔性快速成形支撑模型翻转装置和支撑模型8。如图3、4所示，螺栓穿过下顶板上6的孔将柔性快速成形支撑模型翻转装置固定在X-Y工作台9上，同样螺栓穿过支撑模型8底板的孔与上顶板1固定。将横截面为长方形的垫块72垫入上顶板1和下顶板6 之间，螺栓固定上下顶板1、6和垫块72。(2)装夹金属板材。如图4所示，夹持机构10采用C形夹，整周固定金属板料11， 使金属板料11与X-Y工作台9保持平行。夹持机构10与金属板材11相对于支撑模型8 在上下方向上垂直移动。(3)初次成形。如图5所示，采用常规成形方法，初次成形设置成形角为30°，成形头12沿着X-Y平面做相对移动的同时，在Z方向以等高线移动成形斜边工件。(4)成形直壁。如图6所示，初次成形完成后取出横截面为长方形的垫块72，换用横截面为倾斜角度30°楔形垫块71，螺栓固定上下顶板1、6和垫块71。如图7所示，成形头12沿着开放式等高轨迹将金属板材11斜边贴合支撑模型8最终形成直壁结构。如果需要加工成对称的直壁结构，如图8所示，取出横截面为倾斜角度30°楔形垫块71换至镜像位置，采用相同操作，完成另一面斜边成形为直壁。(5)取下成形件。拆除夹持机构10，取下直壁成形件。
权利要求
1.柔性快速成形支撑模型翻转装置，包括上顶板和下顶板，其特征在于上顶板与下顶板之间通过轴承和轴连接起来，可以相互翻转，还包括安装在上顶板和下顶板之间的垫块。
2.根据权利要求1所述的柔性快速成形支撑模型翻转装置，其特征在于，所述的垫块横截面分为长方形和楔形两种。
3.根据权利要求1所述的柔性快速成形支撑模型翻转装置，其特征在于，所述的垫块的横截面为楔形，楔形倾斜角度为30°。
4.根据权利要求1所述的柔性快速成形支撑模型翻转装置，其特征在于，所述的上顶板沿轴方向对称。
5.柔性快速成形直壁加工方法，包括以下步骤(1)将柔性快速成形支撑模型翻转装置固定在数控柔性快速成形车床的X-Y工作台上，将支撑模型固定在柔性快速成形支撑模型翻转装置上，将横截面为长方形的垫块固定在柔性快速成形支撑模型翻转装置的上顶板和下顶板之间；(2)将需要加工的金属板材装夹到数控柔性快速成形车床的夹持机构上；(3)采用数控柔性快速成形车床的常规成形方法，初次成形设置成形角为30°；(4)初次成形完成后取出横截面为长方形的垫块，换用横截面为倾斜角度30°楔形垫块，再次使用常规成形方法进行成形加工，即可形成直壁结构。
6.根据权利要求5所述的柔性快速成形直壁加工方法，其特征在于，所述的第(4)步骤中，还可以将横截面为倾斜角度30°楔形垫块换到镜像位置，采用相同操作，完成另一面斜边成形为直壁。
全文摘要
本发明提供一种柔性快速成形加工方法及其支撑装置，尤其是一种柔性快速成形直壁加工方法及其支撑模型翻转装置，支撑模型翻转装置包括上顶板和下顶板，上顶板与下顶板之间通过轴承和轴连接起来，可以相互翻转，还包括安装在上顶板和下顶板之间的垫块。该直壁加工方法通过使用两种不同垫块，只需要两次常规的成形加工，就可以加工成直壁结构。通过在X-Y工作台与支撑模型之间安装该装置后可以调节成形角度θ，成形直壁结构过程中成形角θ可避免出现0°，最大程度减少变薄现象，避免产生金属板材破裂。
文档编号B23Q15/26GK102357838SQ20111027551
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者张凯, 钱政 申请人:无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司