一种多杆施力的薄壁坯料逐步成形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种薄壁坯料逐步成形方法，具体涉及一种多杆施力的薄壁坯料逐步成形方法。
【背景技术】
[0002]在航空航天及汽车领域，存在很多较大尺寸的钣金零件，其平面内单方向尺寸较大，可达2m甚至更大，厚度一般在1-2_范围内，属于典型的薄壁钣金零件。这类薄壁钣金零件一般采用具有相等壁厚的原始板料来成形。成形此类薄壁钣金零件可以通过刚性模具冲压的方式进行，即将坯料放置于模具中，利用上下模具(或称凸凹模具)相对运动迫使坯料发生塑性变形使之达到预设的形状，但是在成形的过程中模具与坯料只是部分接触(有些区域处于悬空状态)且接触状态不断变化，使得成形过程中坯料的受力状态不可控，容易发生起皱或破裂缺陷。成形此类薄壁钣金零件还可以通过夹钳夹持住板坯边缘，然后向凸模移动，板坯在拉应力作用下发生塑性变形，使得板料贴合到凸模表面。该成形过程中板料的各个部分发生的塑性变形量差别较大，各部分的壁厚分布不均匀，应变硬化程度差异大。此外，还可以采用带球头的杆将坯料一点一点地压靠在模具上的方式来成形，也即是采用机械装置带动带有球头的杆沿着一定轨迹(模具型面向外偏移一定距离的面)将坯料压靠在模具表面上，但是在成形时只有与球头相接触的局部成形区域受到约束，而在其他区域坯料与模具之间没有约束，使得坯料在成形时不受约束的区域可能发生不必要的变形或移动，导致受约束的局部区域的受力状态发生变化以及已经变形的区域再次发生变形，特别是较大幅面的薄壁件更易出现这种“失控”的变形情况。
[0003]为了解决大尺寸薄壁坯料成形过程中可能出现的材料局部变形、减薄或起皱，以及成形过程中的受力、变形不可控问题，需要建立一种能够实现对成形过程较好地控制的成形方法。
【发明内容】
[0004]本发明是为解决现有的成形方法和装置无法对大尺寸薄壁坯料成形时各部分进行有效的控制，导致成形时发生局部变形、减薄或起皱的问题，提出了一种多杆施力的薄壁坯料逐步成形方法。
[0005]本发明为解决上述问题采取的技术方案是:
[0006]本发明的一种多杆施力的薄壁坯料逐步成形方法是按照以下步骤实现的:
[0007]步骤一、将切割好待成形的坯料放置在成形模具上，将坯料定位并固定；
[0008]步骤二、施力平台在压力机的作用下向成形模具运动；其中，施力平台的下端面转动连接有多个施力杆；
[0009]步骤三、多个施力杆上各连接的成形头与坯料滑动接触，同时，施力平台与多个施力杆之间连接的每个反力元件对相对应的施力杆施加反力，使得与施力杆相连接的成形头产生作用于坯料上的力实现坯料变形；
[0010]步骤四、施力平台在压力机作用下继续向成形模具靠近，成形头将坯料逐步压靠在成形模具的表面；
[0011]步骤五、成形结束后，移走施力平台，将成形后的坯料从成形模具上取下。
[0012]本发明的一种多杆施力的薄壁坯料逐步成形方法是按照以下步骤实现的:
[0013]步骤一、将切割好待成形的坯料放置在成形模具上，将坯料定位并固定；
[0014]步骤二、施力平台在压力机的作用下向成形模具运动；其中，施力平台的下端面转动连接有多个施力杆；
[0015]步骤三、多个施力杆上各连接的成形头与坯料滑动接触，同时，同一竖直平面内转动连接的两个施力杆之间连接的弹簧对两个施力杆施加反力，使得与施力杆相连接的成形头产生作用于坯料上的力实现坯料变形；
[0016]步骤四、施力平台在压力机作用下继续向成形模具靠近，成形头将坯料逐步压靠在成形模具的表面；
[0017]步骤五、成形结束后，移走施力平台，将成形后的坯料从成形模具上取下。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]一、本发明采用多个施力杆对待加工坯料进行施加作用力，施力杆的数量和布置位置可以变化，因此可以根据需要在坯料的不同的部位布置施力杆，使得接触状态可以在变形的过程中受到控制，在这种作用力的作用下坯料各处变形的均匀性得到提高，材料成形过程的稳定性得到提高。
[0020]二、本发明采用多个施力杆对待加工的坯料进行施加作用力，施力杆施加在坯料上的作用力是依靠弹簧或油缸提供反力并在杠杆的作用下来实现的，因此可以通过改变弹簧的数量和倔强系数等参数或改变油缸内的压力参数来改变反力大小，从而改变施力杆对坯料的作用力，在坯料不同部位施力杆对坯料的作用力大小可以调节，使得坯料的受力状态更为合理，变形更为均匀。
[0021]三、本发明采用的施力杆，长度可以调节，对于成形形状相近的零件，只需调节施力杆的长度即可。
[0022]四、本发明采用主要由施力平台、施力杆和反力元件(弹簧或油缸)组成施力机构，结构较为简单，可以适用于不同形状和尺寸的坯料，对控制精度没有较高要求，设计合理、通用性好、成本低、简单易于使用。
【附图说明】
[0023]图1为与本发明的多杆施力的薄壁坯料逐步成形相结合的装置示意图，图2为【具体实施方式】二采用弹簧提供反力的曲杆式施力杆施力示意图，图3为【具体实施方式】三采用油缸提供反力的曲杆式施力杆施力示意图，图4为【具体实施方式】四伸缩式施力杆施力状态示意图，图5为【具体实施方式】八的弹簧内置式直杆式施力杆成形示意图，图6为【具体实施方式】八的弹簧外置式直杆式施力杆成形示意图，图7为【具体实施方式】五的圆柱形成形头与施力杆刚性连接示意图，图8为【具体实施方式】五的圆柱形成形头在施力杆上滚动连接示意图，图9为【具体实施方式】球形成形头与施力杆刚性连接示意图，图10为单曲率曲面状坯料示意图，图11为马鞍曲面状坯料示意图，图12为回转曲面状坯料示意图，图13为本发明成形回转曲面状坯料的成形示意图；
[0024]其中I为坯料，2为成形模具，3为成形头，4为施力杆，5为施力平台，8为支撑杆，9为弹簧，10为油缸。
【具体实施方式】
[0025]【具体实施方式】一:结合图1?10说明，本实施方式的一种多杆施力的薄壁坯料逐步成形方法是按照以下步骤实现的:
[0026]步骤一、将切割好待成形的坯料I放置在成形模具2上，将坯料I定位并固定；
[0027]步骤二、施力平台5在压力机的作用下向成形模具2运动；其中，施力平台5的下端面转动连接有多个施力杆4 ；
[0028]步骤三、多个施力杆4上各连接的成形头3与坯料I滑动接触，同时，施力平台5与多个施力杆4之间连接的每个反力元件对相对应的施力杆4施加反力，使得与施力杆4相连接的成形头3产生作用于坯料I上的力实现坯料I变形；
[0029]步骤四、施力平台5在压力机作用下继续向成形模具2靠近，成形头3将坯料I逐步压靠在成形模具2的表面；
[0030]步骤五、成形结束后，移走施力平台5，将成形后的坯料I从成形模具2上取下。
[0031]本实施方式施力平台5、多个施力杆4、多个支撑杆8、多个反力元件和多个成形头3组成施力机构，施力杆4、支撑杆8、反力元件和成形头3的数量相一致，支撑杆8固接在施力平台5的下表面上，施力杆4铰接在支撑杆8上，反力元件布置在施力平台5和施力杆4之间且与二者连接。
[0032]【具体实施方式】二:结合图1和图2说明，本实施方式的步骤三中的反力元件为弹簧9，多个施力杆4均为弯曲杆，施力杆4转动连接在与施力平台5固接的支撑杆8上，施力杆4的弯曲处能绕支撑杆8转动，弹簧9的一端与施力平台5连接，弹簧9的另一端与施力杆4的一端连接，施力杆4的另一端连接成形头3，弹簧9受到压缩时产生反作用力作用于施力杆4，使得与施力杆4相连接的成形头3产生作用于坯料I上的力实现坯料I变形。
[0033]本实施方式的弹簧9受到压缩时产生反作用力作用于施力杆4，施力杆4通过销连接在施力平台5上，施力杆4可以绕固定销旋转，因此在弹簧9反力作用下使得施力杆4产生作用于坯料I的作用力，实现对坯料I的变形。其它步骤和参数与【具体实施方式】一相同。
[0034]【具体实施方式】三:结合图1和图3说明，本实施方式的步骤三中的反力元件为油缸10，多个施力杆4均为弯曲杆，施力杆4转动连接在与施力平台5固接的支撑杆8上，施力杆4的弯曲处能绕支撑杆8转动，油缸10固定在施力平台5的下表面，油缸10的驱动杆与施力杆4的一端相连，施力杆4的另一端连接成形头3，油缸10受到压缩时产生反作用力作用于施力杆4，使得与施力杆4相连接的成形头3产生作用于坯料I上的力实现坯料I变形。
[0035]本实施方式的油缸10受到压缩时产生反作用力作用于施力杆4，施力杆4通过销连接在施力平台5上，施力杆4可以绕固定销旋转，因此在油缸10反力作用下使得施力杆4产生作用于坯料I的作用力，实现对坯料I的变形。
[0036]本实施方式的有益效果是:油缸10作用于施力杆4的反力的大小与油缸10内压力有关，而油缸10内的压力易于精确控制，因此油缸10的作用反力可以随变形过程精确控制，使得成形过程中坯料I各部分所受的力大小可以精确控制，利于对坯料受力状态进行控制，以便于变形过程稳定进行、坯料均匀变形、壁厚分布更为均匀。其它步骤和参数与【具体实施方式】一相同。
[0037]【具体实施方式】四:结合图1和图4说明，本实施方式的步骤三中的施力杆4为伸缩式施力杆。本实施方式的施力杆4的长度是可以改变的。施力杆4包括两部分组成，一部分是施力杆本体，另一部分是伸缩部分4-1。可以通过调节施力杆伸缩部分4-1长短来改变施力杆总的长度，适应不同形状零件的成形。
[0038]本实施方式的有益效果是:通过调节施力杆的长度就可以满足不同形状零件的成形，这种设计结构简单，易于实施。其