[发明专利]一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统

说明书

技术领域

本发明的一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统，属于先进轻量化合金板料电致塑性成形加工技术领域。

背景技术

金属板料零件在工业领域有着十分普遍的应用，传统的板料成形工艺中，冲压工艺具有重要的地位，它具有效率高、成本低、适合大批量生产等重要特点。然而，近年来随着社会的进步和经济的发展，制造业的发展也十分迅速，轻量化及个性化的设计理念不断出现在各行各业，尤其在汽车领域和航空航天部门最为明显。就钛合金而言，其耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而广泛应用于航空航天领域，根据目前的数据显示该合金在航空航天部门的使用量已占全部的75％～85％，其中钣金零件的比例为70％左右，因此，仅依靠传统冲压工艺已不能满足现代制造业的需求，渐进成形技术是基于快速原型制造″分层制造″思想发展起来的一种新兴板材成形技术。它的突出特点是，加工过程无需模具或仅需简单的靠模，通过计算机数控程序控制成形工具头完成一定路径，在板材上通过局部累积成形即可加工出板材3D零件。相对传统板材冲压拉深加工，渐进成形可在较短周期内完成产品试制，适合小批量生产与定制加工。

大部分轻量化合金通常在常温下σ_0.2较高，且σ_0.2/σ_b值大，E与E/σ_0.2均较小，因而其塑性变形范围很窄，所需成形力大，易开裂，回弹严重，成形困难。形状复杂和要求高的合金类零件，需要热成形。目前，国内对于合金类材料的加工主要采用电致塑性成形工艺，其目的主要是降低流动应力、提高材料塑性、改善制品组织性能，还能降低变形材料中残余应力、省去退火工序、避免热加工和热处理带来的诸多不便，降低材料加工成本，因此该项技术逐渐应用于多种塑性成形工艺中如：渐进成形、拉拔成形、轧制成形、冲压成形等。

轻量化合金零件的电辅助热渐进成形技术主要利用电流流过板料产生焦耳热使其塑性提高来顺利成形，这样对成形工具头的要求比较高，需要具有高温韧性、强度、硬度、耐腐蚀及磨损的性能，同时成形工具还需要进行良好的绝缘措施，因此，造成在这种工艺在更换成形工具时工序多，大幅降低了生产效率。从目前的研究来看，主要以成形工具的高温耐磨损能力和温度检测为目标，在高温耐磨损能力方面，提出多种润滑及表面处理方法来提高成形工具的高温耐磨性能，在温度检测方面，采用嵌有温度感应器的成形工具头进行实时测温，而在成形工具的快速装夹和更换方面的设计鲜有报道。本发明的目是为电辅助热渐进成形，寻找一种更换速度快，结构简单，操作容易及柔性程度高的成形工具夹紧系统，更好地满足现代工业的发展需求。

发明内容

本发明的目的是针对目前电辅助热渐进成形中更换刀具工序繁琐造成成形效率低的问题，提出应用范围广，操作便捷，结构简单及柔性程度高的一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统。该技术可以适用于各类轻量化合金钣金零件的电辅助热渐进成形过程中。

一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统主要包括刀柄1，上固定板2，绝缘垫圈3，支撑柱4，下固定板5，拉片6，成形工具7，滚珠8，紧固套筒9，线圈10，电磁头11其特征在于，成形工具头装入夹紧系统后，由绝缘垫圈进行初步的固定，然后紧固套筒带动电磁头与成形工具接触，最后对电磁头外部的线圈进行通电使其产生磁力吸紧刀具，实现成形刀具的固定，在换刀时，只需断开电源，拉出紧固套筒，拔下刀具即可。

本发明的一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统，所述刀柄，利用螺钉固定的方式将整个夹紧系统固定在机床的主轴上，保证成形工具头能够随机床主轴的运动而运动。

本发明的一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统，所述上固定板与下固定板，通过支撑柱构成一个框架，上固定板均匀分布有沉头螺钉孔，依靠螺栓将整个框架固定于刀柄上。

本发明的一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统，所述拉片，利用金属连接的方法固定于紧固套筒的两边，用于拉开或闭合紧固套筒，在局部电加热渐进成形中，也用于连接电缆线，实现电流回路的导通。

本发明的一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统，所述滚珠，镶嵌于紧固套筒的边缘，并能够实现自由滚动，同时与上、下固定板接触，实现紧固套筒能够在上、下固定板之间进行自由的往复运动。

本发明的一种电辅助热渐进成形快换式刀具夹紧系统，所述紧固套筒，在上、下固定板接触的边缘嵌有滚珠，在与成形工具接触的部位固定有带线圈的电磁头。