[发明专利]板料电磁加热渐进成形方法及装置

说明书

本发明涉及一种板料电磁加热渐进成形方法及装置，属于板料热塑性成形加工技术领域。该成形方法及装置关键之处在于：使用变化的电流产生变化的磁场，当磁场穿过板料时，在板料内部形成涡流，促使板料生热软化，从而使在室温下难以塑性成形的金属板料能够顺利变形为所需形状。该加热方法升温快，易控制，加热均匀，设备简单，成本低。解决了激光加热渐进成形及板料整体电加热渐进成形中设备结构复杂及控制困难的问题，也解决了局部电加热中由于瞬时接触产生电火花烧伤板料的问题。同时该方法操作安全，加工绿色环保。

技术领域

本发明的板料电磁加热渐进成形方法及装置，属于先进板料塑性成形加工技术领域。

背景技术

金属板料零件在工业领域有着十分普遍的应用，传统的板料成形工艺中，冲压工艺具有重要的地位，它具有效率高、成本低、适合大批量生产等重要特点。然而，近年来随着科学技术日新月异的发展以及客户的个性化需求不断提高，传统的冲压工艺需要设计制造模具才能投入生产，这样就造成产品的生产周期长，费用高，导致传统的冲压工艺已经无法满足小批量，多品种和个性化定制的需求。

为了适应灵活的市场，许多金属板料无模成形技术涌现出来，其中金属板料渐进成形技术得到了最为广泛的关注和研究。金属板料渐进成形更能充分地利用材料的成形潜力，因此该技术可用于成形变形程度更大、形状更为复杂的板料零件。美国学者P.Roux于1960年在专利中最早触及板料渐进成形思想。1994年，日本学者松原茂夫提出了真正意义上的板料数控渐进成形技术(Incremental sheet metal forming，ISF)，该技术将快速原型制造技术中“分层制造”的思想引入到塑性加工领域，把复杂的钣金零件三维模型沿一定方向离散化，并在分解后的每个等高层上生成数控加工轨迹。根据事先编好的数控代码，利用数控渐进成形机床控制成形工具头，使之沿着加工轨迹运动逐点成形零件，从而获得目标制件。

目前渐进成形的研究主要集中在常温条件下。虽然渐进成形在常温条件下材料的成形性能明显优于普通成形，但是对于一些塑性较差的材料，如钛合金等材料，成形较深零件时仍然无法达到要求。通常在加热条件下这些材料的塑性可以大大得到提高，因此对加热条件下的渐进成形工艺能够成形该类材料。国外一些学者对板料局部加热渐进成形进行了研究，主要集中在局部激光加热，搅拌摩擦加热，但是激光加热由于其所需设备较为复杂，使得加工成本大幅提高，故不易推广，而搅拌摩擦加热需要成形工具高速旋转，既损伤成形零件的表面质量，又很难提高板料的成形温度，国外还有一些学者研究了板料整体电加热渐进成形，虽然能够使板料在成形过程中均匀受热，但是由于温度过高，易对成形装置造成影响，故需要添加冷却系统，这样就大幅提高了成形装置的复杂程度及制造成本且该种加热方式能耗相对较大。国内学者范国强提出了板料局部电加热渐进成形加工方法，利用成形工具头，板料，压头，相应的线路及电源形成回路，使板料与成形工具头接触地方产生焦耳热，进行成形。但是该类加热方法在成形工具头与板料接触的瞬间易产生电火花，进而板料产生烧伤现象。就目前研究而言，热渐进成形加工方法还处于探索阶段，大家都没有得出一个较为适合的加热方法运用于热渐进成形工艺。本发明的目是为难成形材料小批量个性化产品的加工，寻找一种成本低廉，设备结构简单，操作容易及加工绿色环保的工艺，更好地满足现代工业的发展需求。

发明内容

本发明的目的是针对目前板料热渐进成形方面所存在的问题，提出应用范围广，操作便捷，成本低廉，结构简单及加工绿色环保的板料电磁加热渐进成形方法及装置。该技术可以成形高精度复杂零件及室温下难塑性成形的金属板料。

一种板料电磁加热渐进成形方法，包括以下步骤：

(1)、利用CAM软件生成所需零件的加工轨迹，然后通过后处理导出数控加工机床所需的NC代码；

(2)、成形夹具在成形过程中夹紧板料，并随成形工具头在竖直方向上同步运动；

(3)、成形工具头沿着成形轨迹逐层加工板料，最终使板料变成为所需的零件形状；

其特征在于还包括以下过程：