[发明专利]板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压装置及方法

权利要求书

1.一种板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压装置，其特征在于：包括数控旋压机床、旋压轮（16）、低压大电流直流电源（14）、高温绝缘垫片（7）、大电流导线（13）、芯模（2）、尾顶（4）、碳刷架总成（5）及其固定架（9）；

所述数控旋压机床为旋压成形的驱动装置，包括数控系统、驱动旋压轮沿X轴、Z轴方向移动的伺服电机、丝杠、刀具基座及机床主轴，驱动机床主轴沿Y轴转动，芯模通过三爪卡盘固定在机床主轴上；

所述芯模（2）通过三爪卡盘（1）固定，板材通过芯模（2）和尾顶（4）对心轴向固定，芯模（2）、转动顶尖（8）、板材（3）、尾顶（4）随机床主轴一起转动；

所述旋压轮（16）与刀具基座相连，旋压轮与X轴成45度夹角，在伺服电机的驱动下沿设定的轨迹做X轴和Z轴方向的平移运动，并挤压板材（3）不断的发生塑性形变；

所述低压大电流直流电源一端通过大电流导线（13）与旋压轮（16）上的接线柱（15）相连，另一端通过大电流导线（13）与碳刷架总成（5）上的接线柱（15）相连，将电流传输给板材（3）；所述碳刷架总成（5）与尾顶（4）滑动连接，碳刷架总成（5）通过碳刷杆（12）与固定架（9）固定，固定架（9）通过螺钉（11）与移动顶尖（10）固定，碳刷杆（12）与碳刷架总成（5）处于绝缘状态。

2.根据权利要求1所述的板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压装置，其特征在于：所述低压大电流直流电源（14）提供不超过15V的低压电流，输出最大电流不超过1500A。

3.根据权利要求1所述的板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压装置，其特征在于：所述的大电流导线（13）的线芯截面面积为300mm²。

4.根据权利要求1所述的板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压装置，其特征在于：所述旋压轮（16）与刀具基座之间、芯模（2）与三爪卡盘（1）之间、尾顶（4）与转动顶尖（8）之间均安装有高温绝缘垫片（7），高温绝缘垫片（7）为硅橡胶板。

5.根据权利要求1所述的板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压装置，其特征在于：所述碳刷架总成（5）由若干单个碳刷架并联而成，单个碳刷架最大承受500A电流。

6.一种板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压方法，其特征在于包括以下步骤：

1）安装自阻电生热工装：将芯模安装于三爪卡盘，通过高温绝缘垫片隔温绝缘；尾顶安装于转动顶尖，通过高温绝缘垫片隔温绝缘；芯模、尾顶和板材对心压紧；碳刷架总成连接电源正极，碳刷架通过铜刷与尾顶周向滑动接触导通电流，碳刷架总成与碳刷杆过盈配合，未绝缘处理端碳刷杆与固定架采用螺纹配合固定，固定架固定于移动顶尖；旋压轮与刀座通过高温绝缘垫片隔温绝缘，旋压轮接线柱与电源负极相接，电流回路导通；

2）板料同步加热成形：给板料两侧喷涂高温润滑剂，板料随主轴以给定速度旋转，旋压轮缓慢靠近并接触板料，回路电流接通；旋压轮与板料接触的部位温度迅速上升并达到成形所需温度；随后，在数控系统驱动下，按照数控代码路径，旋压轮同时加热、等壁厚旋压成形，制造与芯模相同的回转零件。

7.根据权利要求1所述的板材局部自阻电生热方式的同步加热成形旋压方法，其特征在于：步骤2）所述的主轴的转速为110-120r/min，旋压轮进给量为0.3-0.5mm/r，旋压轮与板材接触处温度为500-700摄氏度，道次压深量为1-1.5mm，电流大小为500A。