[发明专利]液压支撑及辅助加热的板料渐进成形装置及其成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及板料渐进成形加工技术，尤其是一种液压支撑及辅助加热的板料渐进成形装置及其成形方法。

背景技术

金属板料数控渐进成形技术采用快速原型制造技术“分层制造”的思想，以CAD模型驱动，采用现有的通用CAM技术和装备，即可加工任意形状的金属板材零件，非常适合加工单件或小批量的薄壳类产品。

完全无模无支撑的渐进成形，即负成形，板料底部无任何支撑，但只能用来成形形状比较简单且精度较低的零件。若需成形形状较复杂且精度较高的零件，需在板料底部添加支撑模型，即正成形。正成形方式所用的支撑模型，其轮廓状与所成形的零件的形状一致或接近。虽然支撑模型跟传统冲压模具相比，结构更简单，但若采用支撑模型进行渐进成形，依然要经历模型的设计和制造过程，无法实现真正的无模制造。

有文献报道，渐进成形过程中，当金属板料的温度升高时，可以在一定程度上降低板料的变形抗力，降低制品的残余应力，提高板料的成形性能。目前所报道的板料加热方式主要有激光加热、电阻加热和红外灯加热。但是激光加热效率低且设备复杂昂贵，而电阻加热和红外灯加热则存在加热不均，板料温度不易控制等问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种液压支撑及辅助加热的板料渐进成形装置及其成形方法，该装置及其成形方法用具有一定压力的液体代替支撑模型，能够实现金属板料的无模渐进成形，可大幅改善普通渐进成形过程中所出现的板料变形不均的问题，且较好的控制塑料板料成形过程中的温度，从而可简化整个工艺过程，提高板料的成形性能，提高制品的成形质量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种液压支撑及辅助加热的板料渐进成形装置，包括：

一上部开口的容器，其中能够盛放液体；

一板料成形夹具，固定设置于容器开口边缘，用于夹持需要成形的板料；

一压力控制系统，用于将液体导入容器中，并控制容器中液体的设定压力值；

一温度控制电路，用于控制容器中液体在设定温度值。

进一步的，还包括一通过管路与容器内部液体相通的溢流阀，溢流阀用来控制容器中液体的流泄，保持容器内的压力恒定，溢流阀的出口连通至液压箱。

所述容器为上部开口的密封箱体。

所述板料成形夹具包括上下配合使用的上板料成形夹具和下板料成形夹具，上、下板料成形夹具之间咬合用于固定夹持需要成形的板料边缘。

所述下板料成形夹具与容器开口边缘接触处通过密封件密封，防止液体泄漏。

所述压力控制系统，包括：

液压箱，用于盛放液体；

液压泵，用于抽取液压箱中的液体；

电磁换向阀，通过管道连通液压泵和容器，用于将液压箱的液体导入容器或回流至液压箱中；

单向阀和压力表，分别串联于电磁换向阀与容器连通的管道上，压力表的数值变化超过设定范围能够使电磁换向阀换位。

所述电磁换向阀为两位三通电磁换向阀；所述液压箱为油箱。

所述温度控制电路，包括：

由依次串联的电源、温度控制器、开关和加热电阻组成导电回路；加热电阻设置于容器内的液体中，电源、温度控制器和开关均设置于容器外。

一种液压支撑及辅助加热的板料渐进成形方法，包括：

1)准备工作，建立三维CAD模型，并利用其CAM功能将CAD模型沿加工路径方向离散，生成加工轨迹文件；

将板料下料，使板料的几何中心与成形夹具的几何中心重合，压住板料四周装夹；

2)设定温度和压力参数，设定压力表的上限和下限，设定溢流阀的溢流压力，用温度控制器设定加热电阻温度的上限值和下限值；

3)接通液压回路，使液压回路内的压力达到预定值；初始加工时，回路内液压力低于压力表下限值，电磁换向阀通电换位，液压泵向液压回路泵油，使箱体内液面升高至储满；继续泵油，回路内压力迅速升高，至压力表上限值时，电磁换向阀断电换位，液压泵所泵出的油不再送入液压回路，直接泄入油箱；

4)接通温度控制电路，使箱体内的液体温度达到预定值；接通电源后，若箱体内液体温度低于温度控制器所设定的温度下限值，则通过加热电阻为液体加热，待其温度升高至温度控制器所设定的上限值时，由温度控制器自动断开电路，加热电阻停止加热；

5)加工工具在机床的控制下进行逐点渐进成形；成形工具按照步骤1)生成的加工轨迹数据，进行逐点渐进成形；