[实用新型]一种温热环境下超声振动辅助金属板材成形的装置

说明书

一种温热环境下超声振动辅助金属板材成形的装置，属于金属板材塑性成形技术领域。该装置包括：成形模具，加热装置，超声波发生器和超声波振子；成形模具包括凸模和凹模；其中，凸模中的型腔和凹模中的型腔相对设置，凸模和凹模呈上下方向设置，成形模具四周设置有加热装置，凸模或凹模与超声波振子相连，超声波振子与设置在加热装置外的超声波发生器相连。该装置为将超声振动辅助成形和温热成形同时引入金属板材成形过程的装置，采用本装置能够充分发挥温热成形和超声振动辅助成形的优势，成形出精度更高、质量更好的金属板材零件。

技术领域

本实用新型属于金属板材塑性成形技术领域，特别涉及一种温热环境下超声振动辅助金属板材成形的装置。

背景技术

金属板材成形是利用材料塑性，在模具或工具的外力作用下成形出一定形状和尺寸精度的薄壁零件的主要方法，具有材料利用率高、尺寸稳定性好、生产效率高等优点。但对于难变形金属板材，通常采用加热、施加外部超声振动等方式提高金属板材的塑性变形能力，实现复杂形状金属板材零件的成形。采用加热金属板材的温热成形是现阶段采用最普遍的方法，成形过程是将金属板材加热到一定温度后再进行成形，通过对温度和加热时间的控制达到提高金属板材塑性变形能力和成形质量的目的。采用在金属板材施加外部超声振动的超声振动辅助成形是近年来发展起来的一种新方法，成形过程对被加工金属板材(或模具)施加一定方向、一定频率和振幅的超声振动，借助超声振动效应达到提高金属板材的塑性变形能力和成形质量的目的。

实用新型内容

本实用新型通过结合金属板材温热成形和超声振动辅助成形各自的特点，提出了一种温热环境下超声振动辅助金属板材成形的装置，是一种能够提高金属板材塑性变形能力、提升金属板材成形质量的装置。该装置为将超声振动辅助成形和温热成形同时引入金属板材成形过程的装置。一方面，在相同温度条件下，通过超声振动可以进一步提高金属板材成形性能和成形质量；而在相同金属板材成形性能和成形质量条件下，通过超声振动可以降低金属板材成形温度和生产成本。另一方面，在相同超声振动工艺参数条件下，通过将金属板材加热到一定温度，可以进一步提高超声振动对金属板材成形性能和成形质量的影响；而在相同金属板材成形性能和成形质量条件下，通过将金属板材加热到一定温度还可以降低超声振动辅助成形工艺参数。将温热成形与超声振动辅助成形同时引入金属板材成形过程，可以充分发挥温热成形和超声振动辅助成形的优势，成形出精度更高、质量更好的金属板材零件。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种温热环境下超声振动辅助金属板材成形的装置，包括：成形模具，加热装置，超声波发生器和超声波振子；

所述的成形模具包括凸模和凹模；

其中，凸模中的型腔和凹模中的型腔相对设置，凸模和凹模呈上下方向设置，成形模具四周设置有加热装置，凸模或凹模与超声波振子相连，超声波振子与设置在加热装置外的超声波发生器相连。

所述的凸模外连接有凸模动力装置，当凸模与超声波振子相连时，凸模动力装置通过法兰盘先与超声波振子相连；

所述的超声波振子与凸模或凹模通过螺纹连接。

所述的加热装置内设置有加热元件和热电偶。

所述的成形模具，加热装置，超声波发生器均设置在装置工作平台上方，超声波振子位于凸模或凹模的上方/下方，超声波振子和超声波发生器通过转换器连接。

本实用新型的一种温热环境下超声振动辅助金属板材成形的方法，采用上述装置，包括以下步骤：

步骤一：根据所需制备的零件参数，选取成形用金属板材；

步骤二：将成形用金属板材设置于凸模和凹模之间，放置在设置在下方的凹模上；

步骤三：控制加热装置的加热温度，并保温；