[发明专利]采用离散式模具的大型曲面逐段成形方法

说明书

技术领域

本发明属于金属塑性加工领域，涉及了一种板料成形方法，适用于大型三维曲面零件的快速、低成本加工。

背景技术

目前，在轮船、飞机、高速列车、化工容器等制造领域以及现代建筑结构、城市雕塑中对大型三维曲面零件的需求量越来越大。模具成形质量好、精度高，是加工曲面零件的有效方法，但是，传统的整体成形方法加工的曲面其尺寸不能超过模具的成形面积，因此，大型曲面零件成形需要大型模具及大台面加工设备，由于大型模具制造费用极大，大型设备造价昂贵，大型三维曲面零件的生产成本极高，特别是当大型曲面超过一定尺寸，例如十几米、几十米时，由于制造超大台面加工设备存在技术上的困难，整体成形方法无法实现的。随着工程上对大型曲面零件的需求越来越多，大型曲面零件成形的技术难题亟待解决，急需开发出快速、低成本的大型曲面加工新技术。

采用离散式模具的大型曲面逐段成形方法，是解决大型三维曲面成形问题的一种有效途径。这种成形方法以一套离散式型面可调的上、下模具作为成形工具，利用离散式模具的型面可调性，逐次调整模具型面的形状，通过对板料实施逐段对压成形获得大尺寸的曲面零件。这种成形方法只需要一套离散式模具，在小设备上就可实现大尺寸曲面零件的成形，可大大降低加工成本，为大型三维曲面零件成形开辟一条新途径。

发明内容

针对大型三维曲面零件的成形问题，本发明将提供一种采用离散式模具的逐段成形方法，将待成形的大型曲面顺序地分成若干个模具成形面积大小的区段，基于离散式模具型面的可调性，逐次调整用于各区段成形的模具型面，对板料逐段进行对压成形。在各区段成形时，离散式模具分成有效成形区与成形过渡区两部分，通过合理地设计成形过渡区的模具型面形状，使相邻成形区段衔接处的变形均匀过渡，从而避免成形缺陷产生，经逐段成形后最终得到大型曲面零件。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，结合附图说明如下：

采用离散式模具的大型曲面逐段成形方法，以一套离散式型面可调的上模具与下模具作为成形工具，大型板料顺序地分成多个成形区段，通过逐段实施对压成形，获得尺寸大于模具的一次成形面积的大型曲面成形件；所述的离散式上模具和下模具均由规则排列的高度可调节的基本体单元阵列组成，上模具型面与下模具型面的曲面形状由各基本体单元的高度来控制；所述的逐段成形方法在各成形区段成形时，板料的变形发生在上模具与下模具对压的区域即成形区内，各成形区段的成形区分成有效成形区与成形过渡区两部分，通过合理地设计有效成形区成形过渡区的模具型面形状，使相邻成形区段衔接处的变形均匀过渡，从而避免成形缺陷产生，经逐段成形后最终得到大型曲面成形件，其特征在于，所述的采用离散式模具的大型曲面逐段成形方法的具体步骤如下：

步骤一、以离散式模具基本体单元的高度方向为z-坐标轴方向，并以基本体单元的列排列方向为x-坐标轴方向，以基本体单元的行排列方向为y-坐标轴方向；待成形的曲面成形件的长度方向取为分段方向，待成形的曲面成形件的宽度方向与y-坐标轴方向一致；确定第i列基本体单元的中心线在x-方向的坐标x_i，其中i＝1,2,…,m，m是基本体单元的列数；确定第j行基本体单元的中心线在y-方向的坐标y_j，其中j＝1,2,…,n，n是基本体单元的行数；

步骤二、确定各成形区段的成形区的有效成形区与成形过渡区的长度，按公式(1)计算出逐段成形需要的总成形区段数N，将待成形的曲面成形件的目标曲面均匀划分成N成形区段，确定各成形区段的目标曲面S_k，其中k＝1,2,…,N；

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