[发明专利]柔性拉形装置及利用柔性拉形装置进行板料拉形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性拉形装置。还涉及利用这种柔性拉形装置进行板料拉形的方法。

背景技术

拉形技术主要用于制造曲率变化较平缓的大型钣金件。在成形过程中，板料两端用拉形机的夹钳夹紧，拉形模由工作台顶升与板料接触，随着拉形模上升，板料逐步与拉形模贴合，在拉形过程中,板料的变形接近平面应变,由于拉应力占主导且沿板厚基本不存在应变梯度，使板料剖面内的应力分布趋于均匀一致，从而减小回弹，提高了成形件的精度。拉形是飞机蒙皮件的主要成形方法，传统的蒙皮拉形采用整体式模具，但所需要的拉形模具数量太多，如一架普通的战斗机就有蒙皮零件数百件，需要的拉形模达数百套，因此，其制造成本高，周期长，为实现数字化制造工程，用柔性多点拉形模代替整体结构的拉形模，将多点模具用于拉形工艺，将节省大量的模具制造费用，而且应用数控技术可快速地生成所需的目标曲面模具，工作效率也将明显提高。

参考图6，文献“专利公开号是CN102205366A的中国发明专利”公开了一种可重构单向连续模具型面的柔性拉形装置，该装置由紧密排列的柔性条16阵列构成模具型面,柔性条16沿垂直于拉形方向排列，每个柔性条16由一排钉柱5控制，每个钉柱5都可以独立进行高度调整，通过钉柱5的高度控制，改变各柔性条16的曲线形状，形成具有不同三维型面的多点模具4，将板料7放在柔性条16构成的型面上进行拉形。该装置介绍了一种可快速构成型面单向连续的拉形模具，用于不同形状的三维曲面零件的拉伸成形，该装置由紧密排列的柔性条阵列构成模具型面，柔性条沿垂直于拉形方向排列使得所构成的模具型面在垂直于拉形方向具有连续性，与现有的离散模具拉形相比，可明显提高成形质量，但是，该装置有以下不足地方，沿着拉形方向模具型面仍处于离散状态，接触处会产生过度的局部变形，沿着拉形方向会形成阶梯式压痕缺陷，成形效果及材料的成形性有限。多点模具可以替代传统的整体模具进行不同形状零件的成形，但由于多点模具的型面是由基本体冲头构成的离散曲面，在多点拉形中，多点模具与板料之间需使用聚氨酷板弹性垫，以消除离散模具点接触对成形件的影响，在拉形过程中，聚氨酷板产生弹性变形分散了离散模具点接触的集中力，获得抑制压痕缺陷的效果，但由于固体聚氨酷材料流动性有限，只能填充基本体之间少部分间隙，离散模具的影响仍能传递到成形件上，多点拉形很难得到更高精度的成形效果。

发明内容

为了克服现有可重构单向连续模具型面的柔性拉形装置拉形精度差的不足，本发明提供一种柔性拉形装置。该装置包括工业机器手、加热成形头、电源、多点模具、钉柱和聚氨酯弹性垫。钉柱安装在多点模具的底座上，聚氨酯弹性垫位于钉柱上方，聚氨酯弹性垫的下表面与钉柱的钉头形成的离散曲面贴合，板料位于聚氨酯弹性垫上方，板料的下表面与聚氨酯弹性垫的上表面贴合，拉形机钳口分别位于板料的两端，将板料夹紧，加热成形头位于板料的上方，加热成形头的球头表面与板料上表面接触，加热成形头的外接导线连接到电源。拉形时启动拉形机并通过拉形机钳口夹持板料，同时计算机控制系统通过NC代码控制工业机器手按预定轨迹运动，进而实现对变形量较大的区域以及压痕等成形缺陷区域的局部加热，完成电磁感应加热辅助柔性拉形过程。本发明在多点模具与板料之间使用聚氨酯弹性垫，聚氨酯弹性垫产生弹性变形分散了离散模具点接触的集中力，获得抑制压痕缺陷的效果；同时采用电磁感应加热的成形头在拉形过程中对板料进行局部加热，所在区域的局部热效应能够降低材料的变形抗力，使塑性提高，回弹量减小，可以提高材料成形精度。

本发明还提供利用这种柔性拉形装置进行板料拉形的方法。