[发明专利]增量成形装置及利用这种增量成形装置进行增量成形的方法

权利要求书

1.一种增量成形装置，包括压板（5）、夹持框（6）和电源（8），其特征在于：还包括工业机器手（1）、C形框（2）、加热成形头（3）、挤压工具头（4）、底座（7）和压缩弹簧（9）；所述的夹持框（6）由四个矩形块固连而成，左右两个矩形块尺寸相同，上下两个矩形块尺寸相同，夹持框（6）上方的矩形块上有方槽，夹持框（6）下方的矩形块上有用来安装螺栓的圆孔。所述的压板（5）是长方形板，大小与夹持框（6）上方的矩形块尺寸相同，且有与夹持框（6）上方矩形块上的方槽大小相同的方槽；夹持框（6）与压板（5）配合用于夹持板料；所述的电源（8）是高频脉冲开关电源；工业机器手（1）和C形框（2）分别固定在底座（7）的两端，夹持框（6）位于C形框（2）的开口处，螺栓穿过夹持框（6）下方矩形块上的圆孔将夹持框（6）固定在底座（7）上；加热成形头（3）安装在工业机器手（1）的夹持端，加热成形头（3）的控制系统与电源（8）电连接；所述C形框（2）有两个等腰直角三角形加强结构，C形框（2）的顶部有螺纹孔，C形框（2）的底部有两个长方体用于安装挤压工具头（4）；所述挤压工具头（4）是由不同直径的圆柱与圆锥台的组合体；所述加热成形头（3）包括连接杆（10）、感应加热块（11）、纤维层（12）、云母板（13）和工具头（14），所述感应加热块（11）的电磁感应线圈由紫铜线（15）绕制而成，线圈表面涂一层绝缘漆，绝缘漆外面包裹一层玻璃纤维布（16）将每匝线圈隔开；所述连接杆（10）由三段圆柱组成，小圆柱端有与感应加热块（11）配合的螺纹，连接杆（10）通过螺纹连接旋进感应加热块（11）的一端，连接杆（10）另一端连接到工业机器手（1）的夹持端，所述感应加热块（11）的形状是圆筒状，两端有凸耳结构；所述工具头（14）是圆柱体，一端是球形头，另一端是平头，平头端有与感应加热块（11）配合的螺纹，工具头（14）通过螺纹连接旋进感应加热块（11）的另一端，连接杆（10）凸台面与感应加热块（11）的外端面贴合，所述云母板（13）安装在感应加热块（11）的旋转槽内，云母板（13）将感应加热块（11）的旋转槽表面包裹，云母板（13）外侧包裹一层纤维层（12），纤维层（12）外侧为感应线圈，感应线圈由紫铜线（15）外面包裹玻璃纤维布（16）组成，感应线圈外侧裹另外一层纤维层（12）。

2.根据权利要求1所述的增量成形装置，其特征在于：所述压缩弹簧（9）的材料是65Mn。

3.根据权利要求1所述的增量成形装置，其特征在于：所述纤维层（12）的材料是高铝硅酸铝。

4.根据权利要求1所述的增量成形装置，其特征在于：所述工具头（14）的材料是铝黄铜。

5.根据权利要求1所述的增量成形装置，其特征在于：所述连接杆（10）材料是氧化锆陶瓷。

6.一种利用权利要求1所述增量成形装置进行增量成形的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，先将夹持板料的夹持框（6）和工业机器手（1）通过紧固螺栓安装在底座（7）上，然后将加热成形头（3）安装在工业机器手（1）的夹持端，并且完成相应电磁感应控制系统的接线，保证成形过程中电磁线圈能够顺利的产生脉冲磁场，进而利用加热成形头（3）上感应电流的热效应进行加热，接着将板料放在夹持框（6）上并夹紧，然后将C形框（2）安装在工业机器手（1）上，并且将挤压工具（4）头安装好，通过压缩弹簧（9）对板料施加挤压力；

第二步，启动计算机控制系统，利用编程软件将三维模型沿高度方向进行离散，并生成各等高线层面上的加工轨迹，并转化为NC数控程序代码，控制工业机器手（1）将加热成形头（3）压在金属板料的表面并调整其位置使其达到预先确定的初始位置，调整C形框（2）的位置，使挤压工具头（4）对板料产生挤压力，完成整个系统的找正；

第三步，找正完成后，进行相关参数设定，其中加热成形头（3）在板料表面上由四周向中心做螺旋回转运动的速度为5mm/s，在垂直于板料平面上做0.01mm/s的匀速进给运动，采用计算机驱动工业机器手（1）沿预先得到的3D轨迹运动，金属板料逐渐变形，直至整个成形过程完成；

第四步，将板料零件卸载后，进行成形精度测量，对比测量结果和零件的理论外形，返回到第二步；根据板料回弹后与理论外形的对比结果，修正成形轨迹和成形参数，再次装夹好板料零件进行成形加工，直至最终加工出精度满意的零件。