[发明专利]一种小尺寸内凹梯形波纹金属薄板成型装置及成型方法

说明书

本发明属于金属薄板加工成型领域，并公开了一种小尺寸内凹梯形波纹金属薄板成型装置及成型方法。该成型装置包括底座、盖板、推杆、推块、前端垫块、成型块和末端垫块，其中：底座分为成型区域和驱动区域，盖板设置在成型区域，盖板用于限制成型高度，推杆、推块和前端垫块设置在驱动区域，在推杆上施加推力，通过推块和前端垫块将推力传递至待成型金属薄板上，使得待成型薄板曲形，成型块分布在待成型金属薄板的两侧的矩形凹槽中，末端垫块设置在待成型金属薄板的末端，通过成型块、前端垫块和末端垫块的配合，使得待成型金属薄板成型为所需的内凹梯形波纹。通过本发明，解决内凹梯形波纹金属薄板中内凹梯形难以成型的问题，结构简单，便于制造。

技术领域

本发明属于金属薄板加工成型领域，更具体地，涉及一种小尺寸内凹梯形波纹金属薄板成型装置及成型方法。

背景技术

内凹蜂窝是一种在面内方向具有宏观负泊松比效应的结构，即在横向受拉时会出现“拉胀”现象。凭借这一力学特性，内凹蜂窝结构在受面内方向冲击载荷时，材料将朝冲击区域聚集。因此，相较于传统六边形蜂窝结构(正泊松比效应)，内凹蜂窝具有更优良的缓冲吸能特性。同时，在减振降噪等方面，内凹蜂窝结构也存在着极大的应用潜能。而构成内凹蜂窝的基本结构单元是内凹梯形波纹板，因此制造内凹梯形波纹板是制备内凹蜂窝结构关键前提。

由于特殊的几何构造，内凹梯形波纹金属薄板无法直接通过常规模具压制而成。目前，针对小尺寸内凹梯形波纹金属薄板(厚度小于1mm、波纹边长在毫米级)的制备方法主要分为以下两种：金属增材制造和折边工艺。然而，前者存在制备成本高，成型速度慢，结构面内尺寸受限，金属表面粗糙，材料性能较母材有所降低等缺点；后者又可分为手工折边和机械折边，手工折边仅适用于极薄的材料性能较弱的板材(如铝板)，且加工效率较低，加工精度难以保证，而机械折边工艺对波纹平台宽度和内凹角度(斜边和平台之间的角度)均有苛刻的要求，波纹平台宽度太窄或内凹角度太小则会导致冲头和波纹板相互干涉，无法加工。在此，如何快速并精准地制备小尺寸内凹梯形波纹金属薄板是本发明要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种小尺寸内凹梯形波纹金属薄板成型装置及成型方法，通过将呈矩形波纹板的金属薄板在可拆卸的成型块的作用下成型具有内凹梯形波纹金属薄板，由此解决内凹梯形波纹金属薄板中内凹梯形难以成型的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种小尺寸内凹梯形波纹金属薄板成型装置，该成型装置包括底座、盖板、推杆、推块、前端垫块、末端垫块和成型块，其中：

所述底座分为分布在该底座两端的成型区域和驱动区域，所述盖板设置在所述成型区域，与所述底座相对设置，该盖板用于限制待成型金属薄板成型高度，所述推杆、推块和前端垫块设置在所述驱动区域，所述推杆设置在所述推块后方，所述推块设置在所述前端垫块的后方，所述前端垫块与待成型金属薄板接触，在所述推杆上施加推力，通过所述推块和前端垫块将推力传递至待成型金属薄板上，使得待成型薄板弯曲变形；

尤其地，所述成型装置用于成型内凹的梯形波纹，待成型金属薄板为矩形波纹金属薄板，该矩形波纹金属薄板上设置有矩形凹槽，所述成型块分布在所述待成型金属薄板的两侧的矩形凹槽中，所述末端垫块设置在所述待成型金属薄板的末端，通过所述成型块、前端垫块和末端垫块的配合，使得所述待成型金属薄板成型为所需的内凹梯形波纹，成型块、前端垫块和末端垫块的形状根据所需的所述的内凹的梯形波纹进行设定。

进一步优选地，所述推块上设置有刻度，用于观测推块的行程。

进一步优选地，所述推块与所述前端垫块相接触的一端设置有台阶，用于与前端垫块契合，防止前端垫块在受力过程中发生翘动；

进一步优选地，所述成型块、前端垫块和末端垫块呈棱柱状，所述成型块的截面为等腰梯形，所述前端垫块的截面呈阶梯状，用于配合推块，所述末端垫块的截面呈直角梯形状，用于配合底座凹槽末端垂直侧壁。