[发明专利]一种叠层板双点同步连接与渐进复合成形装置及方法

权利要求书

1.一种基于叠层板双点同步连接与渐进复合成形装置的渐进复合成形方法，所述的叠层板包括堆叠设置且材质不同的第一板料(4)及第二板料(7)，其特征在于，所述的装置包括设于叠层板一侧的辅助板(11)、与叠层板旋转接触的主工具头组件以及与辅助板(11)相适配的副工具头组件，所述的主工具头组件及副工具头组件分别对叠层板及辅助板(11)施加压力，使叠层板及辅助板(11)产生形变，将第一板料(4)及第二板料(7)同步连接并渐进复合成形；

所述的主工具头组件包括与叠层板相接触的主工具头(3)、与主工具头(3)传动连接的主轴电机(5)以及与主轴电机(5)电连接的主控制器(6)，所述的主工具头(3)的端部设有与叠层板相适配的平整面(13)，所述的平整面(13)的边缘设有圆角结构(12)；

所述的副工具头组件包括与辅助板(11)相接触的副工具头(8)、与副工具头(8)传动连接的伺服电机(9)以及与伺服电机(9)电连接的副控制器(10)，所述的副工具头(8)采用端部呈半球形结构的副工具头(8)或与主工具头(3)相同结构的副工具头(8)；

所述的辅助板(11)用于保证成形件外表面质量，并与副工具头组件共同提供背压力，对成形过程提供支持；

所述的方法包括以下步骤：

1)设定加工轨迹；

2)主工具头组件及副工具头组件基于加工轨迹分别对叠层板以及辅助板(11)施加压力，进行渐进复合成形加工；

步骤2)中，副工具头(8)采取偏置策略以实现不同工作模式，副工具头(8)的工作模式包括挤压策略成形工作模式、反弯曲策略成形工作模式或完全对中反顶策略成形工作模式，通过调整工具头和偏置策略，满足不同加工要求；

在进行步骤2)之前，先将第一板料(4)与第二板料(7)之间的接触表面进行打磨清洗，并在辅助板(11)与叠层板之间布设氮化硼阻隔剂涂层；

主工具头组件中的主工具头(3)通过旋转压力摩擦加热的方式对叠层板的上表面进行加工，以完成异质板料的连接，通过主工具头(3)与副工具头(8)分别对叠层板以及辅助板(11)施加压力以完成叠层板的渐进复合成形；

在初始加工轨迹设计中，为使叠层板产生角度为α的弯曲形变，此时α称为成形角，成形角α一半的角度定义为β，主工具头(3)及副工具头(8)的中心连线与垂直于平整面方向所成角度应等于成形角α，副工具头(8)所采取的如下偏置策略以实现不同工作模式：

偏置策略I：采用半球形副工具头(8)与主工具头(3)向上偏置不超过角度β，从而产生反弯曲变形效果，此时副工具头(8)的工作模式即为反弯曲策略成形工作模式，或者向下偏置不超过角度β，从而产生挤压变形效果，此时副工具头(8)的工作模式即为挤压策略成形工作模式，副工具头(8)在两种工作模式下都可以提供一定的背压力并对叠层板成形的回弹量进行有效控制；

偏置策略II：与主工具头(3)相同结构的副工具头(8)，向上偏置角度β使得主工具头(3)及副工具头(8)的中心线相重合，以保证良好的对中性和背压力，增加板间压力接触面积，改善连接情况，此时副工具头(8)的工作模式即为完全对中反顶策略成形工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种基于叠层板双点同步连接与渐进复合成形装置的渐进复合成形方法，其特征在于，所述的平整面(13)与主工具头(3)端部横截面的面积比为0.25-0.40:1，所述的圆角结构(12)的圆角半径为叠层板厚度的2-3倍。

3.根据权利要求1所述的一种基于叠层板双点同步连接与渐进复合成形装置的渐进复合成形方法，其特征在于，所述的主控制器(6)与副控制器(10)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于叠层板双点同步连接与渐进复合成形装置的渐进复合成形方法，其特征在于，该装置还包括用于夹持固定叠层板与辅助板(11)边缘的夹持组件，所述的夹持组件包括与叠层板边缘相接触的压板(1)及与辅助板(11)相接触的垫板(2)。