[发明专利]一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺

说明书

一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺，装置包括由下底座、立柱和上底座连接的整体框架，上底座上安装的支撑凹模上放置有大口径厚壁筒体；整体框架内部安装有移动工作平台，移动工作平台包括Z轴移动平台、Z轴移动平台上连接的Y轴移动平台和Y轴移动平台上连接的X轴移动平台，实现在空间内移动；X轴移动平台上安装有成形刀具系统，成形刀具系统包括成形工具头，成形工具头通过刀柄与驱动机构连接；工艺是先将大口径厚壁筒形件放置在支撑凹模上，使其欲开口朝向正下方；然后驱动整个移动工作平台，通过成形工具头的弯曲变形区进行预成形，最后通过成形工具头的翻边成形区完成翻边成形；本发明具有成形性能好、成品率高等特点。

技术领域

本发明涉及板料成形技术领域，尤其涉及一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)在当今国内外电力系统中发挥着极为重要的作用。GIS壳体是以六氟化硫作为绝缘和灭弧介质，将其高压带电部分封闭在金属壳体内，其侧壁要留有用于所需管路联接的支管法兰。对于GIS壳体，其密封性要求很高，在制造壳体的过程中应尽量避开焊缝，如果采用马鞍形开孔焊接法兰，将形成尖角、焊缝等处有毛刺，造成电场集中，出现局部放电，降低了开关的使用性能。

目前，GIS壳体支管的加工普遍采用翻边工艺形成凸缘来连接法兰。具体工艺是首先在GIS壳体的母体上预开椭圆孔，然后冲压翻边成形得到侧孔。然而，对于应用较为广泛的冲压翻边，这种成形方法加工效率低，产品缺陷明显，成品率低。冲压完成后的法兰高度较低，直边质量不高，孔凸缘边缘处容易产生裂纹，且法兰往往不贴膜，需要后期手工修模。对于一些特殊要求的GIS壳体，壳体上有着多个分支管，每个分支管的直径可能存在差异，对于不同支管直径的GIS壳体，需要不同的专用模具和设备，研发周期长，生产成本高，难以满足制造业快速生产的要求，且冲压成形工艺对于加工零件的形状也有一定的限制。同时，由于GIS壳体的厚度较大，对于厚壁的翻边，为了提高材料的成形性能，往往会在翻边之前对变形部分进行加热，这就增加了成形的复杂性。

渐进成形工艺是在过去十几年中开发和全面研究的开创性工艺，它们能够在非大规模生产条件下替代传统的冲压工艺。除了作为无级增量和柔性制造工艺的优点，实验研究发现，渐进成形工艺的成形性通常大于常规拉伸成形、深冲压和冲压工艺。使用渐进成形技术成形具有预制孔的翻边零件，具有柔性化，低耗时，低成本，成形性高等特点。Wen和Yang等人曾在《Dieless incremental hole-flanging ofthin-walled tube forproducing branched tubing》中研究了用于生产分支管的薄壁管的渐进孔凸缘成形。他们在普通数控机床上采用专用工具头对筒形件侧壁预开孔实现了渐进向外翻边，证实了通过渐进成形工艺进行筒形件向外翻边的可行性。但是，实验中的渐进翻边工艺仍然出现了许多问题，例如分支管边缘不均匀，分支部分圆度变形，母管和支管之间的过渡区域发生弯曲或起皱等多种缺陷。然而，上述的渐进翻边工艺不适用于大口径厚壁筒形件，文中提及的工具头的结构形式和工具头向上的运动方式，无法满足大口径厚壁筒体的成形力和翻边要求。同时，由于大口径厚壁筒形件的尺寸、支撑模具、夹具和操作空间等因素的影响，在普通数控机床上无法完成大口径厚壁筒体的渐进翻边工艺。

发明内容

为了克服上述冲压翻边成形的缺点，本发明的目的在于提出一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺，工艺无需专用的凸模，研发周期短，自动化程度高，具有成形性能好、整体效率高、成品率高等特点。

为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置，包括整体框架、移动工作平台和成形工具系统；

整体框架包括下底座5，下底座5通过立柱4和上底座3连接，上底座3上安装有支撑凹模2，支撑凹模2上放置有大口径厚壁筒体1；