一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯成形的方法及装置与流程

本发明设计难成形材料的滚弯成形领域，具体涉及一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯的成形方法及装置。

背景技术：

滚弯成形技术已广泛应用于航空航天、医疗器械、石油化工、船舶工程、汽车制造等领域，在机械制造行业中占据着十分重要的地位。在航空航天制造领域，高强度低塑性材料(如钛合金、高温合金)的应用也在不断增加，这类材料在常温下很难成形，而且成形截面曲率也从单曲率向变曲率发展，对成形件的精度也有更高的要求，普通滚弯方法难以成形或者成形精度很低，严重推高了制造成本并拖长了研制的生产周期。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的滚弯技术难以成形复杂截面形状滚弯件以及高强度低塑性难成形材料滚弯件。提供一种易操作、成形效率高、精度高、能成形复杂截面形状以及高强度低塑性难成形材料的滚弯成形方法及其装置。采用该方法和装置滚弯得到的成形件，成形精度高、成本低。

为实现以上目的，本发明采取以下技术方案：

一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯的成形方法，它包括以下步骤：首先通过试验测得达到所需成形温度的电流强度，再根据滚弯件的截面曲率，通过计算机模拟出所需成形零件的压入量和两轴的转速，然后利用放料台对板料进行对位，对位之后根据编写好的滚弯程序控制上、下辊的压入量以及两轴的转速和电流强度，从而使板料滚弯成形。

一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯的装置，包括底座(1)、程控电源(2)、控制台(3)、机架(4)，下通电辊(19)通过下辊轴承(12)安装在下辊轴承座(11)上，下辊轴承座(11)固定安装在机架(4)上，下辊减速机(6)固定在机架(4)上，一端安装下辊伺服电机(5)，一端通过联轴器(7)与下通电辊(19)连接，上通电辊(20)通过上辊轴承(16)安装在上辊轴承座(17)上，上辊轴承座(17)安装在机架间的导轨(18)上，上辊减速机(13)固定在上辊轴承座(17)的延伸架上，一端安装上辊伺服电机(14)，一端通过联轴器(15)与上通电辊(20)连接，上通电辊同步升降装置(21)上端安装在机架(4)上，下端安装在上辊轴承座(17)上，电刷(8)和电刷(10)一端固定在轴承座上，一端与通电辊接触。

所述的上通电辊升降装置(21)，包括左丝杠(21-1)、左蜗轮(21-4)、左蜗杆(21-6)、左下推力轴承(21-3)、左上推力轴承(21-5)，左右设置一样，伺服电机(21-7)与同步减速机(21-8)安装在一起并固定安装在机架(4)上，盖板(21-9)通过螺栓(21-2)安装在机架(4)上，位移传感器(21-10)一端固定在机架(4)上一端固定在丝杠上。

所述的上通电辊(20)和下通电辊(19)结构一致，上通电辊(20)实施例一，包括硬质铜合金辊轴(20-1)，轴端安装绝缘套(20-2)，截面图如图，以便与联轴器绝缘。上通电辊(20)实施例二，包括钢制芯轴(20-3)外涂一层陶瓷绝缘材料(20-9)通过螺母(20-4)和(20-8)加绝缘垫片(20-5)和(20-7)与铜合金辊套(20-6)装配在一起，轴端安装绝缘套(20-2)，以便与联轴器绝缘。

本发明提供的一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯的成形方法及装置，具有以下优点：

1、本发明提供的一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯的成形方法，通过通电的上、下辊对板料自阻加热，对于在高温状态下塑性较好的高强度低塑性材料(如钛合金)，成形更容易。上下辊转速可以单独设置，通过改变上下辊的转速可以滚弯不同曲率半径的零件以及双向变曲率的零件。

2、本发明提供的一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯装置，结构设计合理，易操作，自动化程度高绝缘性好，适用性强，成形精度高，成本低。

附图说明

图1为难成形材料两轴电辅助加热滚弯装置结构示意图

图2为上通电辊升降装置结构示意图

图3为上通电辊实施例一结构示意图

图4为上通电辊绝缘段截面图

图5为上通电辊实施例二结构示意图

图6为实施例二辊套与辊芯结构截面图

图7为滚弯成形过程受力图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明

一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯的装置，如图1所示，包括底座(1)、程控电源(2)、控制台(3)、机架(4)，下通电辊(19)通过下辊轴承(12)安装在下辊轴承座(11)上，下辊轴承座(11)固定安装在机架(4)上，下辊减速机(6)固定在机架(4)上，一端安装下辊伺服电机(5)，一端通过联轴器(7)与下通电辊(19)连接，上通电辊(20)通过上辊轴承(16)安装在上辊轴承座(17)上，上辊轴承座(17)安装在机架间的导轨(18)上，上辊减速机(13)固定在上辊轴承座(17)的延伸架上，一端安装上辊伺服电机(14)，一端通过联轴器(15)与上通电辊(20)连接，上通电辊同步升降装置(21)上端安装在机架(4)上，下端安装在上辊轴承座(17)上，电刷(8)和电刷(10)一端固定在轴承座上，一端与通电辊接触，为上下通电辊供电。

所述的上通电辊升降装置(21)，如图2所示，包括左丝杠(21-1)、左蜗轮(21-4)、左蜗杆(21-6)、左下推力轴承(21-3)、左上推力轴承(21-5)，左下推力轴承(21-3)和左上推力轴承(21-5)用来限制左蜗轮(21-4)的轴向位移，左右设置一样，伺服电机(21-7)通过同步减速机(21-8)减速后同时驱动左右蜗杆，进而驱动蜗轮，带动丝杠即上通电辊(20)做升降运动，盖板(21-9)通过螺栓(21-2)安装在机架(4)上，位移传感器(21-10)一端固定在机架(4)上一端固定在丝杠上，将上通电辊的位置信息反馈给控制台以便达到位置精确控制。

所述的上通电辊(20)和下通电辊(19)结构一致，上通电辊(20)实施例一，如图3所示，包括硬质铜合金辊轴(20-1)，轴端安装绝缘套(20-2)，截面图如图4所示，以便与联轴器绝缘。上通电辊(20)实施例二，如图5所示，包括钢制芯轴(20-3)通过螺母(20-4)和(20-8)加绝缘垫片(20-5)和(20-7)与铜合金辊套(20-6)装配在一起，芯轴(20-3)和铜合金辊套(20-6)配合方式如图6所示，芯轴(20-3)外涂一层陶瓷绝缘材料，轴端安装绝缘套(20-2)，以便与联轴器绝缘。

所述的上辊轴承和下辊轴承均为陶瓷轴承以便于机架绝缘，所有人可接触的地方涂上绝缘漆。

一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯的成形方法，通过板料的电流强度、上下辊的压入量(辊缝间距较板厚的差值)、两轴转速比是影响板材成形曲率的主要因素。先通过试验测得达到所需成形温度的电流强度，再根据滚弯件的截面曲率，利用计算机模拟出成形零件所需的压入量(压入量一般不超过材料厚度的10％，且在滚弯过程中保持不变)和两轴的转速曲线图；然后编写nc加工程序，然后利用放料台对板料进行对位，对位之后根据编写好的滚弯程序控制上、下辊的压入量以及两轴的转速和电流强度，从而使板料滚弯成形。

上述的上下辊压入量使板材延展并产生径向载荷，当两轴转动时提供足够摩擦力，当上辊转速大于下辊转速时，板材上表面摩擦力沿进给方向，板材上表面受拉应力，板材下表面摩擦力与进给方向相反，板材下表面受压应力，板材向下弯曲，不同转速产生的拉压应力不同，得到曲率半径就不同，因此通过调节上下辊的转速就可以成形不同曲率半径以及变曲率滚弯件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。