[发明专利]板材高压水射流柔性渐进成形方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及板材加工技术领域，特别是涉及一种板材高压水射流柔性渐进成形方法及装置。

【背景技术】

金属板材成形在制造业中有着广泛的应用，特别是在汽车、宇航、船舶、兵工、家电和日用品等工业部门。在传统金属板材成形方法中，模具必不可少，模具成形方法生产效率高、加工件的精度高，多年来一直占据着主导地位，但缺点是模具设计制造周期长，维护费用高，往往成形一个零件需要多个模具，对于样机或小批量产品的试制和生产很不经济。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种板材高压水射流柔性渐进成形方法及装置，以达到实现板材无模化成形的目的，降低生产成本。

为此，提出一种板材高压水射流柔性渐进成形方法，其特征在于：

板材在平面内沿既定轨迹作进给运动，通过喷射装置将高压水作用于板材表面并对其进行渐进加工，其中，喷射装置在加工过程中转动且在既定范围内摆动，使得高压水柱亦在既定范围内摆动且以水柱轴向为轴心转动，进而完成对板材的加工。

在优选的实施例中，所述板材沿既定轨迹作X轴方向和Y轴方向的水平运动。

在优选的实施例中，所述喷射装置上还连接有推杆，所述推杆的一例固定有固定套，所述固定套连接有两伺服电机，以分别驱动喷射装置转动和摆动。

在优选的实施例中，所述喷射装置系安装在可沿Z轴方向上下移动的喷射装置固定座上。

在优选的实施例中，所述喷射装置固定座与丝杠机构连接，并通过伺服电机驱动丝杠的移动，进而带动喷射装置固定座在Z轴方向上移动。

此外，还提供了一种板材高压水射流柔性渐进成形装置，其包括：

固定板材的工作台，用以带动板材在平面内沿既定轨迹作进给运动；

与工作台相对设置的喷射装置，所述喷射装置用以与高压水源连接，其中所述喷射装置连接有两驱动装置，以分别驱动喷射装置转动和摆动，进而对固定在工作台上的板材进行加工。

在优选的实施例中，所述喷射装置连接有推杆，所述推杆的一例固定有固定套，两驱动装置连接于所述固定套，以分别驱动喷射装置绕Z轴转动及相对于X轴摆动，其中两驱动装置为两伺服电机。

在优选的实施例中，所述喷射装置系安装在喷射装置固定座上，所述喷射装置固定座与丝杠机构连接，并通过伺服电机驱动丝杠移动，进而带动喷射装置固定座在Z轴方向上移动。

在优选的实施例中，还包括机架，所述工作台通过两丝杠与机架活动连接，以分别沿既定轨迹作X轴方向和Y轴方向的水平运动，其中两丝杠分别连接有驱动所述两丝杠移动的伺服电机。

在优选的实施例中，还包括高压系统、水循环系统和数控系统，其中高压系统包括与水循环系统连接用于产生高压水及通过高压软管与喷射装置相连的高压泵、压力表及溢流阀；水循环系统包括水箱、管道泵、低压水管、过滤器及高压软管，所述管道泵用以将水从水箱抽出，流经低压水管和过滤器，进入高压泵产生高压水；所述数控系统包括控制单元，所述控制单元通过对伺服电机的控制实现对喷射装置或工作台的运动控制。

上述板材高压水射流柔性渐进成形方法及装置，利用高压水流作用于板材表面，将高压水流的动能转化为作用于板材的压力，通过渐进成形的方式完成对板材的加工，不需要使用模具，降低生产成本。

【附图说明】

图1为板材高压水射流柔性渐进成形方法的原理图；

图2为板材高压水射流柔性渐进成形方法的数控系统原理图；

图3为板材高压水射流柔性渐进成形装置的示意图。

图4为图3中A部分的放大图。

【具体实施方式】

基于高压水射流柔性渐进成形方法可以实现对板材的无模化加工，提出了一种高压水射流柔性渐进成形方法及装置。

高压水射流柔性渐进成形方法及装置的基本构想是：利用喷射装置将高压水产生的压力作用于板材，在渐进式加工过程中，使喷射装置产生旋转和摆动两个自由度，进而可以改变高压水射流与板材加工面之间的角度，使高压水射流具有更高的柔性，故可降低产品开发周期，同时由于高压水射流具备了柔性，可以方便实现内凹等复杂特征的加工，形成复杂零件。

为此，提出一种板材高压水射流柔性渐进成形方法，特征在于：

板材在平面内沿既定轨迹作进给运动，通过喷射装置将高压水作用于板材表面并对其进行渐进加工，其中，喷射装置在加工过程中转动且在既定范围内摆动，使得高压水柱亦在既定范围内摆动且以水柱轴向为轴心转动，进而完成对板材的加工。

另外，提出一种板材高压水射流柔性渐进成形装置，包括：