[发明专利]协同自阻电加热的板材自增量旋压成形装置及方法

说明书

本发明提供了一种协同自阻电加热的板材自增量旋压成形装置及方法，装置包括：旋压轮、高频低压电源、高温绝缘垫片、电缆、电阻棒、红外线测温仪、板材、碳刷及其固定架；旋压轮和电阻棒处于板材的同一圆弧面上且对称分布(相隔180度)，两者协同作用、完成加热和成形过程。本发明提供的装置结构紧凑，方法简单，解决了常温下强度高、成形力大、难变形材料的加热和成形难题，方法适合纯钛、钛合金以及镁合金等板料的自增量旋压成形。

技术领域

本发明涉及金属板材旋压成形领域，具体是一种协同自阻电加热的板材自增量旋压成形装置及方法。

背景技术

钛和钛合金具有良好的机械性能，抗腐蚀性能好，比强度高，密度小，在工业领域占有重要的位置，尤其在航空航天和军工领域应用及其广泛，钛及其合金有着良好的塑性，但在常温下难以形变。

传统的火焰喷射加热旋压成形具有浪费能量、设备复杂、价格昂贵、且与机床本发体隔热处理困难缺点限制其展。

整体自阻加热渐进成形方法具有设备成本低、温度分布均匀，但加热时间长，成形精度不高，毛坯件形状要求较高，不适合较大尺寸毛坯成形。

成形锤渐进成形技术具有简单和成形速度快等特点，但由于成形锤不能做的无线的小，只能加工简单形状的工件，同时在表面留下锤痕，降低了制品的表面质量，还需要相应的后续处理。

喷丸成形具有工艺装备简单，不需要专用成形模具，同时表层残余压应力提高了零件抗疲劳性能。该方法的缺点是：成形机理复杂，工艺参数的选择要依靠庞大的实验数据库和操作经验。

激光加热方法具有加热速度快，但加热点随旋压位置的变化 而不断变化，存在控制难度大的问题，而且激光设备成本更高。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种协同自阻电加热的板材自增量旋压成形装置及方法，装置具有设备成本低、加热速度快、安全可靠等特点；可以方便的实现普通旋压成形和强力旋压成形两种加工方式；不同厚度和材质的常温下难以成形的板材都可以使用此方法，使用范围广的优点。

本发明提供了一种协同自阻电加热的板材自增量旋压成形装置，包括芯模、板材、加工刀具组、自阻加热工装和旋压成形装置。

所述的旋压成形装置包括依次套在旋压主轴前端的移动顶尖、转动顶尖和尾顶。

所述的芯模的一端经绝缘处理安装在三爪卡盘上，板材夹在芯模和尾顶之间，板材两侧涂抹有高温润滑剂。

所述的加工刀具组包括刀具座以及对称安装在刀具座上的电阻棒与旋压轮。

所述的协同自阻加热工装包括高频低压电源、碳刷架总成、碳刷杆、磁性固定架、电缆，其中，碳刷杆一端通过绝缘处理与碳刷架总成过盈配合，另一端通过螺纹配合与磁性固定架固定，磁性固定架与移动顶尖固定，碳刷架总成与尾顶滑动接触；高频低压电源正极通过电缆与碳刷架总成相接，负极与电阻棒的相连，高频低压电源、电缆、电阻棒、板材、尾顶和碳刷架总成组成回路电流，板材与电阻棒接触的地方温度升高，旋压轮挤压板坯塑性形变。

所述的电阻棒由工具头、壁筒、基座组成，工具头可沿壁筒内壁滑动伸缩，工具头中间设有轴肩，轴肩上装有304不锈钢压缩弹簧；壁筒通过螺栓与基座固定，基座一侧有直径为15mm的孔，用于安装电缆，电缆与工具头接触导通电流，基座的另一侧有8mm的螺纹孔，通过螺栓来固定电缆，基座通过螺栓固定在刀具座上。

所述的芯模与机床三爪卡盘之间、电阻棒与刀具座之间以及旋压轮与刀具座之间通过2mm云母绝缘垫片隔温绝缘，尾顶通过紧顶螺钉固定在转动顶尖上，尾顶5与转动顶尖之间通过3mm的高温绝缘垫片隔温绝缘。

所述的旋压轮与电阻棒位于同一个平面且相隔180度，两者关于主轴旋转轴线对称布置，且与主轴回转轴线成45度夹角。