[发明专利]复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法

说明书

技术领域

本发明属于复杂曲面钢板成形技术领域，尤其涉及一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法。

背景技术

复杂曲面钢板的加工，例如船体复杂曲面钢板的加工是船舶制造的关键环节之一，流线形的曲面使船舶具有良好的推进性能和最小阻力的三维曲面，因此既可以让船体获得足够的支持自重和载重量的浮力，又保证了船舶航行的经济性。针对复杂曲面金属板材的加工，现有技术主要有机械冲压工艺、水火弯板工艺以及板材多点成形工艺等多种加工工艺。

机械冲压工艺是最传统的加工工艺，主要由熟练工人依靠经验完成。该加工工艺具有效率高、加工精度好的优点，通常采用大形液压机床作为冲压机床。但是，由于冲头形状及板材厚度的限制，该加工工艺无法制作大曲率的双向弯板，适用范围比较局限。此外，由于采用了大形液压机床作为冲压机床，该加工工艺能源消耗比较大，经济性较差。

水火弯板工艺是目前国内外复杂曲面船板加工领域最常见的加工工艺。该加工工艺利用金属板材局部受高温冷却后产生塑性收缩变形的原理加工所需要的曲面，在加工过程中，高温热源在金属板表面沿加热线移动对金属板材局部加热，使在金属板表面和板厚方向产生一定的温度分布，加热区间的局部金属受热膨胀；受到四周冷金属的阻碍，产生塑性变形。热源后面一定距离处为水跟踪冷却；受热膨胀的金属冷却后开始收缩受拉，便产生了金属板的变形。水火弯板过程是曲板局部的瞬态热弹塑性变形，而影响曲板局部瞬态温度场和位移的因素比较多，所以要确定曲板的最终局部变形十分困难，目前主要依靠有经验的工人师傅手工完成。此外，该加工工艺劳动环境恶劣，且金属板材一次成形率较低，难以实现精度控制。

金属板材多点成形加工工艺是一种新型的复杂曲面板材加工成形的加工方法，目前仍处于实验研究阶段，尚未进入实际生产加工领域。由于其成形装置需要在工具头和支撑台模拟出传统的模具上下模的形状再进行冲压，因此成形装置结构比较复杂，生产制作成本也比较高，无法适用于大尺寸、多批量的复杂金属板材成形加工，适用范围窄。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法，其

本发明的技术方案是：一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，包括成形机床床身，还包括用于分步渐进加工成形金属板材的支撑吸附装置和工具压头组，所述支撑吸附装置和所述工具压头组连接于所述机床床身且相对设置；所述支撑吸附装置包括支撑架、用于吸附金属板材的吸附部件、用于调节所述吸附部件位移的支撑部件，所述支撑部件连接于所述支撑架，所述吸附部件连接于所述支撑部件。

可选地，所述支撑部件设置有至少三排，每排至少包括两个所述支撑部件。

可选地，所述吸附部件通过万向球连接器连接于所述支撑部件的上端。

可选地，所述支撑部件为液压缸，所述液压缸具有液压推杆。

可选地，所述吸附部件为电磁吸盘。

可选地，所述万向球连接器包括万向球关节座和与所述万向球关节座配合的万向球关节，所述万向球关节座固定连接于所述液压推杆，所述吸附部件固定连接于所述万向球关节。

可选地，所述支撑架包括底板、侧板和上调节板，所述侧板设置有两个，且所述侧板的下端分别连接于所述底板的两侧，所述上调节板的两端分别连接于所述侧板的上端，所述上调板开设有多个用于供所述液压推杆穿过的通孔。

可选地，所述通孔处设置有无油衬套。

本发明还提供了一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形方法，采用上述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，包括以下步骤：将加工件分为多个分段，通过工具压头组和支撑吸附装置依次渐进分别作用于加工件各分段的两面，使加工件的各段依次成形得到所需复杂曲面钢板。

可选地，所述工具压头组和支撑吸附装置的工作方式包括以下至少一种：

1.所述工具压头组给定位移和速度向下压，至少两组靠近于所述工具压头组的支撑吸附装置提供向下的吸附力并随着加工件的变形向下移动；至少两组远离所述工具压头组的支撑吸附装置保持不动；

2.所述工具压头组给定位移和速度向下压，至少两组靠近于所述工具压头组的支撑吸附装置向上运动；

3.调整各支撑吸附装置的位置并保持不动，所述工具压头组将加工件压至支撑吸附装置的位置；

4.工具压头组中的至少两个压头部件与相应的支撑吸附装置一起夹紧加工件，工具压头组中的至少一个压头部件向下移动对加工件进行局部变形修正。