一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具，涉及三维曲面板材成形装置，属于机械工程领域。
背景技术：
板材成形技术广泛应用于航空航天、汽车、电子等制造领域，在制造业中占有重要地位。板材三维曲面件采用模具成形时，往往需要利用压边装置将板材边缘压住，防止板材成形过程中产生起皱现象。压边装置的结构、形状等与加工件形状及尺寸相对应，显著增加模具设计与制造的工作量；如果设计不合理，在板材成形过程中会出现起皱、过渡减薄甚至拉裂等缺陷。另外，成形后需要对工件进行轮廓裁剪，无法满足小批量、个性化的需求。
低熔点合金具有很低的流变强度，很好的延展性，流变强度的热敏感性，以及可以重复使用等特点。在板材成形过程中，利用低熔点合金的这些特点，可以实现对板材的全面积接触，保持压紧状态，产生压边效果，可以抑制板材局部失稳和起皱现象。而且，通过调节低熔点合金的加热温度，可以控制合金的流动特性，改变与控制压边效果。使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具，可以不用复杂的压边装置，节省设计和制作、安装、调试压边装置所需要的大量人力和物力。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于利用低熔点合金的特性，有效防止现有板材成形模具在板材成形过程中会出现起皱、过渡减薄甚至拉裂等缺陷，提供一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具。
无余量防皱成形模具采用低熔点合金作为防皱压料介质。在板材成形过程中，凸模压下时低熔点合金产生相应流动，在流动过程中低熔点合金紧贴着板材上下表面，同时板材形面产生连续变化。凸、凹模具的低熔点合金与板料保持全成形面积接触，并对板材施加成形压力给予板材法向及切向力作用，防止板材在成形过程中出现塑性失稳及起皱现象。板材成形中可分为成形区和待成形区两部分，成形区为板材与凸模接触发生塑性变形的区域，而待成形区则是塑性变形区以外的弹性弯曲变形的区域；随着成形深度的增加，成形区逐渐增加，待成形区逐渐减小，待成形区连续不断地向成形区转变，直至板料成形过程结束。无余量防皱成形模具可以有效抑制板材成形时起皱，达到板材成形无余量加工的效果，大大提高原材料利用率，并减少成形件轮廓修整工作。
本实用新型的上述目的通过以下方案实现：
一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具，采用低熔点合金2作为防皱成形介质，在成形过中低熔点合金2始终保持与板材3全面积接触，提供连续的压边力；所述的无余量防皱成形模具包括凹模1、低熔点合金2、凸模环4、凸模5，所述的凸模环4与凹模1通过定位凸缘进行连接，熔化的低熔点合金2分别注入凹模1和凸模环4的型腔内。
所述的凸模5和凹模1采用柔性多点数字化模具。
在所述的凹模1与凸模环4内设置加热机构，分别加热凹模1和凸模环4内的低熔点合金2。
上述的一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具的成形方法，包括以下步骤：
步骤一、将熔化的低熔点合金2注入凹模1型腔内，低熔点合金2的注入厚度，根据成形件的形状及材料属性进行调整；
步骤二、待低熔点合金2冷却后，放置被成形板材3；
步骤三、放置凸模环4；
步骤四、将熔化的低熔点合金2注入凸模环4型腔内，低熔点合金2的注入厚度，根据成形件的形状及材料属性进行调整；
步骤五、凸模5向下移动，使板材3上下区域的低熔点合金2与板材3产生变形；
步骤六、凸模5向上提起，取出成形件。
步骤四所述熔化的低熔点合金2注入凸模环4型腔内，之后，分别加热凹模1和凸模环4内的低熔点合金2至设定温度进行成形。
所述凹模1和凸模环4内的低熔点合金2的加热温度不同。
所述的加热成形过程包括成形初期和成形后期，在成形初期，低熔点合金2的加热温度较低或不加热，以提高低熔点合金2的变形抗力，抑制板材3成形初期所产生的局部塑性失稳；在成形后期，通过提升温度来降低低熔点合金2的变形抗力，增加合金的流动性，直至板材3完全贴模。
技术效果：使用低熔点合金的无余量防皱成形模具能够有效抑制板材成形时的起皱现象，达到板材成形无余量加工的效果，大大提高原材料利用率，并减少成形件轮廓的修整工作。通过调节低熔点合金模具的加热温度来控制低熔点合金的流动特性，改变与控制压边效果，能够应用于不同形状及尺寸的板材成形，并且低熔点合金可被重复使用，可以不用复杂的压边装置，节省设计和制作、安装、调试压边装置所需要的大量人力和物力。
附图说明
图1为凹模示意图；
图2为凹模浇注低熔点合金示意图；
图3为放置被成形板料示意图；
图4为放置凸模环示意图；
图5为凸模环浇注低熔点合金示意图；
图6为成形过程示意图；
图7为成形结束示意图，板材与凸模和凹模完全贴合。
图中：1—凹模，2—低熔点合金，3—板材，4—凸模环，5—凸模。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例进一步说明本实用新型的具体内容和工作过程。
本实用新型的目的在于提供一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具。防皱成形模具采用低熔点合金作为防皱成形介质。在板材成形过程中，凸模下压时低熔点合金产生相应流动，在流动过程中低熔点合金紧贴着板材上下表面，同时板材形面产生连续变化。凸、凹模具的低熔点合金与板料保持全成形面积接触并对板材施加成形压力给予板材法向及切向力作用，防止板材在成形过程中出现塑性失稳及起皱现象。板材成形过程中可分为成形区和待成形区两部分，成形区为板材与凸模接触发生塑性变形的区域，而待成形区则是塑性变形区以外的弹性弯曲变形的区域，随着成形深度的增加，成形区逐渐增加，待成形区逐渐减小，待成形区向成形区的转变是连续变化的，直至整个板材加工完成，使用该防皱成形模具能够实现板材无工艺余量的成形方式。使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具可以有效抑制板材成形时的起皱现象，达到板材成形无余量加工的效果，大大提高原材料利用率，并减少成形件的轮廓修整工作。
图1为凹模示意图；
图2为凹模型腔内浇注低熔点合金示意图，将熔化的低熔点合金注入凹模的型腔内，可根据板材的形状及材料属性调整低熔点合金的注入厚度；
图3为放置被成形的板料示意图，待低熔点合金冷却后放入被成形板料；
图4为放置凸模环示意图，将凸模环放置在凹模上面，通过定位凸缘与凹模进行连接；
图5为凸模环型腔内浇注低熔点合金示意图，将熔化的低熔点合金注入凸模环的型腔内，低熔点合金的注入厚度，可以根据成形件的形状及材料属性进行调整；
图6为成形过程示意图，在板材成形前应根据板料的厚度调节成形压力及移动工作台的移动速度。从图可以观察到成形件可以分为成形区和待成形区两部分，成形区为靠近凸模发生塑性变形的区域，而待成形则是除成形区以外发生弹性弯曲的区域，待成形区向成形区的转变是连续的，随着成形深度的增加成形区范围逐渐增大，直至板料成形过程结束；
图7为成形结束示意图，当凸模和凹模合模后，模具间的低熔点合金沿着凸模环内表面的切向方向流出，板材与模具贴合，成形过程结束，凸模向上提起，取出成形件。
下面举例说明使用低熔点合金的板材无余量防皱成形模具的成形过程。
首先根据成形板材的形状及材料参数调整低熔点合金模的厚度、成形压力及成形速度。将低熔点合金加热至熔化状态，注入凹模型腔内，低熔点合金的注入厚度，可以根据成形件的形状及材料属性进行调整。待低熔点合金冷却后放入被成形板料，将凸模环放置在凹模上通过定位凸缘进行连接，然后将熔化的低熔点合金注入凸模环内，低熔点合金的注入厚度，可以根据成形件的形状及材料属性进行调整。凸模向下移动至凸模环内，使板材上下区域的低熔点合金与板材产生变形。随着成形深度的增加成形区范围逐渐增大，待成形区连续不断地向成形区转变，直至板料成形过程结束。在凸模压下过程中，凸凹模之间的低熔点合金沿着凸模环内表面的切向流出，板材与模具贴合，成形过程结束。
由于低熔点合金在加热状态下其物理特性发生改变，所以当板材的材质及厚度发生变化时，可以通过加热低熔点合金来满足板材防皱成形的需求。防皱成形模具的凹模与凸模环内设置加热机构，加热成形步骤为：将熔化的低熔点合金注入凹模型腔内，低熔点合金的注入厚度，可以根据成形件的形状及材料属性进行调整；待低熔点合金冷却后，放置被成形板材；放置凸模环，将熔化的低熔点合金注入凸模环的型腔内，低熔点合金的注入厚度，可以根据成形件的形状及材料属性进行调整；分别加热凹模和凸模环内的低熔点合金至设定温度；凸模向下移动，使板材上下区域的低熔点合金与板材产生变形。