专利名称：金属板材数控逐次成形方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属板材的成形方法及其成形装置，具体地是一种利用金属塑性实现金属板材快速成形的数控逐次成形方法及其装置。
背景技术：
常规的金属板材成形工艺是通过模具来实现的。这种方法加工效率高，产品质量稳定，大批量生产时产品成本低廉。但是采用这种方法模具的设计、制造和调试周期较长，模具费用较高，不适合产品的创新设计和小批量加工。随着人们生活水平的不断提高，社会对产品的要求日益多样化，产品的生命周期变短，产品的更新加快，这就要求产品的设计不断创新，要求产品的生产多品种、少批量。由此可见，常规的金属板材成形工艺已经不能满足市场的这类需求。
发明内容
为了弥补常规金属板材成形工艺的不足，本发明提供一种金属板材数控逐次成形方法及其装置，无需使用模具就可以将金属板材逐次成形为所需要的产品。
本发明的金属板材的数控逐次成形方法，是使用球头工具作为成形工具，将金属板材的四周用夹具固定在数控机床的工作台上，利用三维软件根据产品外形生成的NC代码控制球头工具和工作台做相对运动，球头工具对板材局部进行逐次挤压，使板材塑性变形逐次逼近产品的外形尺寸，使板材成形为所需产品。
本发明实现所述的方法使用的金属板材数控逐次成形装置由数控机床、夹具、成形工具和支撑棒构成，夹具安装在数控机床的工作台上，成形工具安装在机床的刀具固定头中，支撑棒固定在机床床身上，所述的成形工具为球头工具。
在硬件装置方面，使用球头工具作为成形工具，将金属板材的四周用夹具固定在数控机床的工作台上，并在板材底部预留足够的变形空间。在机床上安装支撑棒用于支撑板材底部，增强板材的刚度，防止板材在加工过程中失稳。
在技术路线上，首先在三维软件中建立好板材产品的空间外形，根据产品外形设置合理的加工工艺参数，生成加工路径，然后利用软件提供的后处理器生成NC代码，再将这些代码输入到机床中控制球头工具和工作台做相对运动，球头工具对板材局部进行逐次挤压，使板材塑性变形逐次逼近产品的外形尺寸，最终使板材成形为所需产品。
该方法以工作台和工具的相对运动轨迹所形成的包络面代替模具的型面来逐次成形零件，因此无需首先设计和制造模具。
本发明的意义在于，无需设计和制造模具就能加工所需要的金属板材产品，从而缩短了产品的制造周期，降低了加工成本，特别适合于产品开发初期的试制或者小批量加工。
图1是本发明方法的流程示意图；图2是本发明装置的结构示意图。
图中1.工作台 2.夹具 3.球头工具 4.金属板材 5.支撑棒。
具体实施例方式
在图1中，本发明实现金属板材快速成形的步骤是首先在三维软件中构建板材产品的空间外形，然后根据产品的外形轮廓设置最优的工艺参数，生成加工路径，利用软件提供的加工仿真功能检验加工路径设置是否合理或有无错误，确认后利用软件提供的后处理器生成数控机床可以识别的NC代码，再将这些NC代码调入数控机床，驱动数控机床的的工作台和球头工具做相对运动，球头工具对板材局部进行逐次挤压，使板材塑性变形逐次逼近产品的外形尺寸，最终使板材成形为所需产品。
在图2所示的装置工作示意图中，夹具(2)将板材(4)固定在工作台(1)上，通过工作台(1)和球头工具(3)的相对运动对板材进行逐次塑性变形，最终成形为所需产品。在逐次成形过程中，球头工具(3)对板材有一个挤压力，如果产品的表面形状起伏很大，就容易造成板材失稳，产品的形状精度因此得不到保证。本系统通过在板材底部添加一个支撑棒(5)来增强板材的刚度，防止板材在逐次成形过程中失稳。加工时根据产品形状需要调节好支撑棒(5)的位置，然后将其锁定在机床上，和球头工具(3)配对使用。
权利要求
1.一种金属板材的数控逐次成形方法，其特征是使用球头工具作为成形工具，将金属板材的四周用夹具固定在数控机床的工作台上，利用三维软件根据产品外形生成的NC代码控制球头工具和工作台做相对运动，球头工具对板材局部进行逐次挤压，使板材塑性变形逐次逼近产品的外形尺寸，使板材成形为所需产品。
2.实现权利要求1所述的方法使用的金属板材数控逐次成形装置，其特征在于由数控机床、夹具、成形工具和支撑棒构成，夹具安装在数控机床的工作台上，成形工具安装在机床的刀具固定头中，支撑棒固定在机床床身上，所述的成形工具为球头工具。
全文摘要
一种无需模具就能快速成形金属板材的数控逐次成形方法及其装置，其使用球头工具作为成形工具，用夹具把板材四周固定在数控机床的工作台上，利用三维软件根据产品外形生成的NC代码来控制球头工具和工作台做相对运动，球头工具对板材局部进行逐次挤压，使板材塑性变形逐次逼近产品的外形尺寸，最终使板材成形为所需产品。本方法以工具运动轨迹所形成的包络面代替模具的型面来逐次成形零件，因此无需使用模具。
文档编号G05B19/18GK1528536SQ0314699
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者阮锋, 吴春明, 黄珍媛, 李振南, 阮 锋 申请人:华南理工大学