[发明专利]板材电致塑性渐进成形装置及其成形方法

权利要求书

1.一种板材电致塑性渐进成形装置，其特征在于，包括：五轴数控成形机床、六轴并联机器人加工系统、板料成形夹具、高能脉冲电源、红外线测温仪、机床内置的压缩空气冷却系统，其中：所述的五轴数控成形机床的主轴末端安装上成形压头，所述的六轴机器人加工系统设置于五轴数控成形机床的工作台面上，其顶部设有下成形压头并正对上成形压头，所述的板料成形夹具固定于五轴数控成形机床的工作台上，待加工板料设置在上成形压头与下成形压头之间并通过板料成形夹具夹紧固定，所述的高能脉冲电源的正负极分别通过大载流导线连接上成形压头和下成形压头，使高能脉冲电源、上成形压头、下成形压头和板料构成电流回路，所述的红外线测温仪的摄像头对准板料的中心区域，所述的压缩空气冷却系统对准板料的成形区。

2.根据权利要求1所述的一种板材电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述的五轴数控成形机床为加高立柱的摆动主轴式立式数控机床。

3.根据权利要求1所述的一种板材电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述的板料成形夹具是由从上到下依次设置的压边圈、空心支撑台、支柱以及底座构成，所述的板料固定于压边圈和空心支撑台之间，板料与压边圈和空心支撑台之间均设有绝缘垫片。

4.根据权利要求1所述的一种板材电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述的高能脉冲电源能够输出高电流低电压，高能脉冲峰值电流≥3000A，频率为50-1000Hz可调节，输出电压可调。

5.根据权利要求1所述的一种板材电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述的上成形压头通过上成形压头固定块固定在五轴数控成形机床的主轴末端，并在上成形压头固定块上方设有上绝缘垫片，所述的下成形压头通过下成形压头固定块固定在六轴机器人加工系统顶部，并在下成形压头固定块下方设有下绝缘垫片，所述的大载流导线固定于上成形压头固定块和下成形压头固定块，从而连接上成形压头和下成形压头，使电流回路在高能脉冲电源、上成形压头、下成形压头和板料之间，并通过上绝缘垫片和下绝缘垫片使电流回路与其它部分可靠绝缘。

6.根据权利要求1所述的一种板材电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述的红外线测温仪实时记录成形板料的温度，通过调整压缩空气冷却系统输出的压缩空气的流动速度来调整板料的成形温度。

7.根据权利要求1所述的一种板材电致塑性渐进成形装置，其特征在于，所述的压缩空气冷却系统输出的压缩空气的流动方向与板料成45±3°。

8.一种根据上述任一权利要求所述装置的电致塑性双压头渐进成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)五轴数控成形机床主轴的末端安装上成形压头，六轴并联机器人加工系统顶部加装下成形压头，采用编程软件将三维造型软件建立的模型沿加工路径方向离散，并生成各等高线层面上的加工轨迹；

(2)大载流导线设置于上成形压头固定块、下成形压头固定块上，使高能脉冲电源、上成形压头、下成形压头和板料构成电流回路，将绝缘垫片置于上成形压头固定块、下成形压头固定块的表面以及压边圈与空心支撑台之间确保电流回路与其它部分可靠绝缘，设置好高能脉冲电源的脉冲频率、占空比；

(3)用压边圈压住板料四周，调整板料成形夹具的位置，使之处于上成形压头与下成形压头之间；

(4)将上、下各等高线层面上的加工轨迹分别输入到五轴数控成形机床和六轴机器人加工系统中，并对准上成形压头和下成形压头，使其加工坐标相一致，其中下加工轨迹向上增加板料厚度10％的偏移量，保证在成形过程中上成形压头、下成形压头始终都与板料充分接触，保证电流回路闭合；

(5)启动五轴数控成形机床和六轴机器人加工系统，即时调整上成形压头、下成形压头沿着生成的加工轨迹到达相应的位置以保持紧密相邻的状态，打开高能脉冲电源，设置预定的电流和电压，打开红外线测温仪开关和压缩空气冷却系统阀门，通过空气的流动速度来控制成形温度，完成电致塑性渐进成形。