一种板料渐进成形方法与流程

本发明涉及板料成形技术领域，尤其涉及一种板料渐进成形方法，能提高渐近成形零件表面质量。

背景技术：

金属板材冲压成形是一种生产效率高、制造成本低的工艺，广泛用于汽车、家电、飞机等许多制造业。传统的冲压工艺适用于大批量生产，而对于样件试制、小批量和多品种，由于传统冲压成形技术需要模具及压机，其制造成本显著提高。金属板材的渐进成形是一种柔性成形方法，通过数控球形压头沿着特定轨迹运动连续挤压板料得到相应的零件形状。压头可以由数控加工中心或工业机器人驱动，压头的大小根据零件的尺寸特征而定。

工程应用中的渐进成形工艺有两大类：单侧渐进成形和双侧渐进成形。在单侧渐进成形过程中，需要一副凸模位于板料下方，板料上方被数控压头连续挤压而贴合凸模，进而得到零件形状。在双侧渐进成形过程中，无需任何模具，板料的上方和下方各有一个数控压头，在上下压头共同挤压作用下而得到零件形状。

渐进成形的一个问题是零件的表面质量，即球形压头在板料表面上留下压痕或拉痕，造成零件表面粗糙度不均匀。在某些应用，零件需要后序处理，比如汽车外覆盖件在喷漆之后，这样的表面缺陷更加突显，是其无法使用。为改善这一缺陷，压头运动轨迹轮廓之间的间距要非常小，导致成形时间长。

发明专利cn201210352082公开了一种基于零件形状特征的板料渐进成形方法，具体公开了方法首先由处理器根据以下步骤生成渐进成形工具路径：步骤一、模型表面离散化：处理器获得零件的cad设计图，并将其转换成通过三角形面构成的stl模型；步骤二、定义特征边界：设定stl模型上的特征边界线，包括内边界线和外边界线；步骤三、绘制零件表面等势线：根据零件表面上各节点与特征边界线的关系获得零件表面等势线；步骤四、生成渐进成形工具路径：依据零件形状对相邻等势线进行处理，即生成相应的渐进成形工具路径；然后处理器将生成的渐进成形工具路径输入渐进成形机床的控制器，控制器根据渐进成形工具路径控制渐进成形机床进行零件的成形；所述的步骤三中零件表面等势线是通过以下步骤获得的：首先，分别计算零件表面上各节点到内边界线、外边界线的空间距离；然后，计算零件各节点到内边界线的空间距离和点到两边界线的空间距离之和的比值并将该比值定义为该节点的势场；最后，设定等势线的条数，计算相邻两等势线间的势场差，再通过插值方法在零件表面绘制出等势线。虽然该发明从运动轨迹上做了一些改进来提高零件表面质量，但是没有从根本上解决压头与板料接触留下的表面质量问题。

发明专利cn201210028809.6公开了一种大角度渐进成形滚动工具头及成形方法，并具体公开了工具头包括工具杆和滚动工具头；所述的工具杆上端连接数控渐进机床，下端设有斜面，所述的滚动工具头设置在该斜面上，工具杆在数控渐进机床的带动下进行渐进成形的同时可根据产品形状特征按预定程序绕自身转动；所述的滚动工具头包括：滚动球头、滚珠、球头座与球头套，所述的滚动球头置于球头座底端的凹槽内，球头座与滚动球头间填单层均匀分布的滚珠，滚动球头与滚珠通过球头套固定于球头座上，球头座安装于工具杆底端斜面上，并使滚动球头球心位于工具杆中轴线上。该发明虽然从压头形状上做了一些改进来提高表面质量，但是没有从根本上解决压头与板料接触留下的表面质量问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种板料渐进成形方法，从根本上解决压头与板料接触留下的表面质量问题。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种板料渐进成形方法,包括:将凸膜固定在底座上,在底座上且在凸膜的两侧均安装有导柱,导柱上设有沿导柱上下移动的压边圈,所述压边圈用于夹持板料的周边；在板料上方设有压头，压头沿特定轨迹连续挤压板料使之贴合凸膜，继而得到零件形状；

其中，所述板料包括零件板料和覆盖于零件板料上侧的附加板料；所述附加板料的上表面和下表面都涂有润滑油，且附加板料于压边圈夹持的位置处未涂覆有润滑油。

本发明利用附加板料保护零件，有效避免表面缺陷。该方法是针对现有单侧渐进成形方法的改进。

作为优选，所述附加板料的材质选择依据零件板料的材质确定，所述附加板料的厚度选择依据零件板料的厚度确定。

作为优选，所述附加板料的材质与零件板料的材质相同，所述附加板料的厚度与零件板料的厚度相同。

作为优选，当板料为汽车车身板料时，零件板料的厚度为0.6-1.0mm，附加板料的厚度为0.5mm，附加板料采用低碳钢。

作为优选，所述压头的大小根据待成形零件的尺寸特征确定。

一种板料渐近成形方法，包括:在底座上两侧均安装有导柱,导柱上设有沿导柱上下移动的压边圈,所述压边圈用于夹持板料的周边；在板料上方设有上压头，在板料下方设有下压头，上压头和下压头沿特定轨迹共同挤压板料，继而得到零件形状；

其中，所述板料包括零件板料、覆盖于零件板料上侧的上附加板料、覆盖于零件板料下侧的下附加板料；所述上附加板料的上表面和下表面都涂有润滑油，且上附加板料于压边圈夹持的位置处未涂覆有润滑油；所述下附加板料的上表面和下表面都涂有轮滑油，且下附加板料于压边圈夹持的位置处未涂覆有润滑油。

本发明利用上附加板料和下附加板料保护零件，有效避免表面缺陷。该方法是针对现有双侧渐进成形方法的改进。

作为优选，所述上附加板料和所述下附加板料的材质选择依据零件板料的材质确定，所述上附加板料和所述下附加板料的厚度选择依据零件板料的厚度确定。

作为优选，所述上附加板料和所述下附加板料的材质均与零件板料的材质相同，所述上附加板料和所述下附加板料的厚度均与零件板料的厚度相同。

作为优选，当板料为汽车车身板料时，零件板料的厚度为0.6-1.0mm，上附加板料和下附加板料的厚度均为0.5mm，上附加板料和下附加板料均采用低碳钢。

作为优选，所述压头的大小根据待成形零件的尺寸特征确定。

本发明具有以下有益效果：

一种板料渐进成形方法，利用附加板料保护零件，从根本上解决渐进成形过程中压头接触板料而在零件表面上造成缺陷，而且可以增大压头行进步长和轮廓间距来提高成形速度，减低制造成本，为渐进成形在对零件表面质量要求非常高的应用提供了解决方案。其中，渐进成形的主要成本是加工机时费，板料费用所占比例较低。

附图说明

图1为本发明一种板料渐进成形方法示例一的视图；

图2为图1中板料的截面图；

图3为本发明一种板料渐进成形方法示例二的视图；

图4为图3中板料的截面图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

示例一

图1所示单侧渐进成形工艺。本发明一种板料渐进成形方法,包括:将凸膜13固定在底座10上,在底座10上且在凸膜13的两侧均安装有导柱11,导柱11上设有沿导柱上下移动的压边圈12,所述压边圈12用于夹持板料100的周边。在板料100上方设有压头14，压头14沿特定轨迹连续挤压板料100使之贴合凸膜13，继而得到零件形状。

如图2，所述板料100包括零件板料101和覆盖于零件板料100上侧的附加板料102。所述附加板料102的上表面104和下表面103都涂有润滑油，且附加板料102于压边圈12夹持的位置处未涂覆有润滑油。

所述压头由数控加工中心或工业机器人驱动，压头的大小根据零件的尺寸特征而定。

所述附加板料的材质选择依据零件板料的材质确定，所述附加板料的厚度选择依据零件板料的厚度确定。例如，所述附加板料的材质与零件板料的材质相同，所述附加板料的厚度与零件板料的厚度相同。当板料为汽车车身板料时，如覆盖件外板的零件板料厚度为0.6-1.0mm，附加板料的厚度为0.5mm，附加板料可采用与零件板料一样厚度和/或一样材质，或者附加板料可以采用0.5mm低碳钢，塑性好易加工。

上述附加板料一方面可以保护零件板料，同时可增加整体板料的厚度，在不改变压头形状的前提下，可增加压头行进步长和运动轨迹轮廓间距。上述改进简单、便捷，能快速成型。并且，板料费用相比于加工机时费而言，占比较低，这样能在低成本下实现高质量且高效的板料成形工艺。

示例二

图3示出了双侧渐进成形工艺。本发明一种板料渐近成形方法包括:在底座20上两侧均安装有导柱21,导柱21上设有沿导柱21上下移动的压边圈22,所述压边圈22用于夹持板料200的周边。在板料200上方设有上压头24，在板料200下方设有下压头23，上压头24和下压头23沿特定轨迹共同挤压板料200，继而得到零件形状。该工艺无需任何模具，通过上下压头的共同挤压来完成零件成形。

如图4，所述板,200包括零件板料201、覆盖于零件板料201上侧的上附加板料202、覆盖于零件板料201下侧的下附加板料203。所述上附加板料202的上表面和下表面都涂有润滑油，且上附加板料202于压边圈22夹持的位置处未涂覆有润滑油。所述下附加板料203的上表面和下表面都涂有轮滑油，且下附加板料203于压边圈22夹持的位置处未涂覆有润滑油。也就是说，在复合板料的上表面206、下表面207、交界面203和204上面均有润滑油。

所述上压头和所述下压头由数控加工中心或工业机器人驱动，所述上压头和所述下压头的大小根据零件的尺寸特征而定。

所述上附加板料和所述下附加板料的材质选择依据零件板料的材质确定，所述上附加板料和所述下附加板料的厚度选择依据零件板料的厚度确定。例如，所述上附加板料和所述下附加板料的材质均与零件板料的材质相同，所述上附加板料和所述下附加板料的厚度均与零件板料的厚度相同。当板料为汽车车身板料时，如覆盖件外板的零件板料厚度为0.6-1.0mm，上附加板料和下附加板料的厚度为0.5mm，上下附加板料可采用与零件板料一样厚度和/或一样材质，或者上下附加板料可以采用0.5mm低碳钢，可降低成形力，提高加工效率，且塑性好易加工。

上述附加板料一方面可以保护零件板料，同时可增加整体板料的厚度，在不改变压头形状的前提下，可增加压头行进步长和运动轨迹轮廓间距。上述改进简单、便捷，能快速成型。并且，板料费用相比于加工机时费而言，占比较低，这样能在低成本下实现高质量且高效的板料成形工艺。

上述附加板料一方面可以保护零件板料，同时可增加整体板料的厚度，在不改变压头形状的前提下，可增加压头行进步长和运动轨迹轮廓间距。上述改进简单、便捷，能快速成型。并且，板料费用相比于加工机时费而言，占比较低，这样能在低成本下实现高质量且高效的板料成形工艺。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。