一种带辅助底座的板料渐进成形方法
【专利摘要】本发明公开一种带辅助底座的板料渐进成形方法，属于金属塑性加工成型【技术领域】。该成形方法首先在现有数控渐进成形机床上设置一套辅助底座装置，将圆锥形辅助底座的底部固定在液压缸上面，通过调节液压缸的推力和行程以控制所述圆锥形辅助底座的升降；在数控渐进成形机床的夹具内安装辅助底座装置，并把液压缸的底部固定在数控渐进成形机床上；然后三维建模以及调整圆锥形辅助底座的倾角，将待成形板料固定在夹具上，操作数控渐进成形机床，完成板料的渐进成形加工。本发明方法能够大大提高板材的成形性能，使成形加工角度较大的零件得以实现，对于铝板成形具有普遍的适用性，除用于铝材加工外还可以用于钢板等其它板材的成形加工。
【专利说明】一种带辅助底座的板料渐进成形方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于金属塑性加工成型【技术领域】，具体涉及一种带辅助底座的板料渐进成 形方法。
【背景技术】：
[0002] 渐进成形是近年来出现的一种新型板材柔性数控加工方法，它将快速成形技术和 塑形成形技术有机结合，实现板材的柔性生产。渐进成形技术采用了"分层制造"的思想， 通过计算机程序控制形状简单的成形工具，沿着垂直方向和水平方向的轨迹运动，逐层形 成零件的三维包络面，从而实现金属板料连续局部的塑性成形。渐进成形与传统的冲压成 形不同，它在成形中不需要专用的模具或者仅需要简单的支撑模，而且板料具有更高的成 形性能，可以在局部区域内成形出用常规手段方法无法加工的复杂曲面造型。并且渐进成 形的压边装置结构简单，能够大大节省模具成本和样品试样的成本，具有很大的经济价值， 非常适合小批量、多品种、形状复杂的板料零件成形。
[0003] 板料渐进成形变形与旋压变形相似，符合剪切变形机理。在成形过程中板料在成 形工具头作用下沿工件轴向作剪切流动，且从理论上讲变形后的板料厚度变化符合余弦定 律，即t = h · cos Θ，其中，h是变形前板料原始厚度，t是变形后板料厚度，Θ是成形件 的成形角。对于成形角较大的零件进行加工时，板料厚度减薄量较大，就会出现制件的破 裂。对于直壁零件的加工，根据渐进成形板料厚度变化大致符合余弦定律可知，成形后板料 厚度几乎为零，显然不能成形，在实际成形中，当角度达到一定时，板料厚度就会很薄， 非常容易破裂，难以成形。
[0004] 目前，对于较大成形角零件的加工方法主要是多次成形逐渐逼近的加工方法和在 加工点外局部加热板料的渐进成形方法。多次成形逐渐逼近大成形角零件的方法就是刚 开始先选择一个合适的成形角进行加工，然后在已加工成形件的基础上多次进行类似的加 工，最终得到大成形角零件。该种方法需要多次成形，太烦琐，并且成功率也很低。加工点外 局部加热板料渐进成形方法，是将一套圆形涡流加热装置放在板料未加工区，并给涡流线 圈通以高频交流电，交变电流在感应线圈内流动产生交变的磁场，当感应线圈周围的磁场 通过金属板料时，金属板料会产生与线圈电流方向相反的涡流，交变的涡流在金属板内将 产生焦耳热，来对加工点附近未变形区板料进行加热，使其强度下降，强迫扩大板料变形区 域，避免变形集中于某点。采用该方法加工时，需要对板料未加工区进行加热，消耗能源， 并且板料的加热也不只是发生在板料未加工区部分，对成形区板料也有影响，存在一定的 局限。
【发明内容】
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[0005] 本发明针对现有成形大成形角板料零件中存在的技术问题，提供一种带辅助底座 的板料渐进成形方法。大量研究发现，渐进成形过程随着加工角度的增加，工具水平移动的 比例减少，当加工角度的增加达到一定数值时，由于工具水平移动的距离过少，工具的力 无法加载到没有变形的板料上，仍会加载到已经变形的板料上，变形范围减少。最后变形 会集中于板料某个点，造成板料局部变形过大，致使板料破裂。
[0006] 本发明所提供的一种带辅助底座的板料渐进成形方法具体步骤如下：
[0007] (1)在现有数控渐进成形机床上设置一套辅助底座装置，所述辅助底座装置由圆 锥形辅助底座和液压缸组成。
[0008] (2)将所述圆锥形辅助底座的底部固定在所述液压缸上面，通过调节所述液压缸 的推力和行程以控制所述圆锥形辅助底座的升降，所述液压缸的推力和行程分别单独控 制，所述液压缸的推力为加工成形力的10% -50%，所述液压缸行程与板料同步，以保证所 述圆锥形辅助底座对板料的支撑。
[0009] (3)在所述数控渐进成形机床的夹具内安装所述辅助底座装置，将所述辅助底座 装置放置在所述夹具的正中心位置，并把所述液压缸的底部固定在所述数控渐进成形机床 上。
[0010] (4)三维建模，根据板料成形的参数要求，生成所述数控渐进成形机床所能识别的 数控NC代码。
[0011] (5)在未放置板料之前，根据欲加工成形零件的成形角大小，调整所述圆锥形辅助 底座的倾角，并调节所述液压缸液压阀旋钮，使所述圆锥形辅助底座上升到与所述夹具平 面相同的高度，以使所述板料在开始加工后在较短的时间内能够与所述圆锥形辅助底座相 接触，对成形区板料产生一个支撑力，扩大板料成形区域。
[0012] (6)将待成形板料固定在所述夹具上，四周压边压紧。
[0013] (7)将所述NC代码输入所述数控渐进成形机床，操作所述数控渐进成形机床，完 成对成形角较大的板料零件的渐进成形加工。
[0014] 上述步骤（5)中所述圆锥形辅助底座的倾角根据下面的公式设定：
【权利要求】
1. 一种带辅助底座的板料渐进成形方法，其特征在于该渐进成形方法具体步骤如下： (1) 在现有数控渐进成形机床上设置一套辅助底座装置，所述辅助底座装置由圆锥形 辅助底座和液压缸组成； (2) 将所述圆锥形辅助底座的底部固定在所述液压缸上面，通过调节所述液压缸的推 力和行程，以控制所述圆锥形辅助底座的升降； (3) 在所述数控渐进成形机床的夹具内安装所述辅助底座装置，将所述辅助底座装置 放置在所述夹具的正中心位置，并把所述液压缸的底部固定在所述数控渐进成形机床上； (4) 三维建模，根据板料成形的参数要求，生成所述数控渐进成形机床所能识别的数控 NC代码； (5) 在未放置板料之前，根据欲加工成形零件的成形角大小，调整所述圆锥形辅助底座 的倾角，并调节所述液压缸液压阀旋钮，使所述圆锥形辅助底座上升到与所述夹具平面相 同的高度，以使所述板料在开始加工后即能够与所述圆锥形辅助底座相接触，对成形区板 料产生一个支撑力，扩大板料成形区域； (6) 将待成形板料固定在所述夹具上，四周压边压紧； (7) 将所述NC代码输入所述数控渐进成形机床，操作所述数控渐进成形机床，完成对 成形角较大的板料零件的渐进成形加工。
2. 根据权利要求1所述渐进成形方法，其特征在于步骤（2)中所述液压缸的推力和行 程分别单独控制，所述液压缸的推力为加工成形力的10% -50%，所述液压缸行程与板料 同步，以保证所述圆锥形辅助底座对板料的支撑。
3. 根据权利要求1所述渐进成形方法，其特征在于步骤（5)中所述圆锥形辅助底座的 倾角根据下面的公式设定：
其中：β -圆锥形辅助底座的倾角； Θ -成形件的成形角； K -经验值系数，0. 12?0. 14 ; 上述角度值均采用角度制。
【文档编号】B21D37/00GK104384310SQ201410495292
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】钱健清, 李志庆, 许铭, 王涛 申请人:安徽工业大学