用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法技术

本发明专利技术涉及一种用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法，属于机械工程领域。成形过程中不间断地变换多点可重构模具型面,使金属板料渐进地连续成形为曲面；所述多点重构模具是由离散化、高度可调的规则排列的摆头组成；以多点压机成形为基础，在成形过程中摆头的摆动体可随板料的变形实现自协调约束板料从而使板料成形。优点在于：在成形时不存在板料悬空的状态，板料总是处在基本体的约束之下，受力更加均匀，能效防止缺陷的产生。摆动体与板料的充分贴合，成形面连续性增加，板料受力更为均匀、平稳，局部变形量减小，表面质量显著提高。上下基本体作用力间的错位减小，局部弯曲效应减弱，成形精度显著提高。

Multi point pendulum press forming method for 3D surface forming of plate

The invention relates to a multi point swinging head press forming method for sheet 3D surface forming, which belongs to the field of mechanical engineering. In the process of forming continuously transform multiple reconfigurable die surface, the sheet metal incremental forming for continuous surface; the mould is composed of discrete point reconstruction, height adjustable ordered pendulum head; to multi-point press forming based on deformation of the swing body sway in the forming process the sheet with the self coordination constraint sheet so that the sheet forming. The advantage is that there is no state of suspension when the sheet metal is formed. The sheet metal is always under the constraint of the basic body. The force is more uniform and the energy efficiency is prevented. The continuous fit between the oscillating body and the sheet metal increases the continuity of the forming surface, and the force of the sheet is more uniform and stable. The local deformation decreases and the surface quality is improved significantly. The dislocation between the upper and lower elements decreases, the local bending effect is weakened, and the forming precision is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法
本专利技术涉及机械工程领域，特别涉及一种用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法。
技术介绍
随着现代产品向多样化和小批量方向的快速发展，传统模具设计周期长、制造成本高、调试难度大、通用性差等缺点日益凸显，基于此，多点成形应运而生。其基本思路为将传统的整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的基本体冲头，以冲头的包络面为成形面，在计算机系统控制下实现板材的三维成形。相比整体模具，多点成形设备具有调形方便、通用性强等优点，能节省大量的时间、人力和物质成本。经过二十几年的发展，该技术已经成功运用于飞机蒙皮、高速列车头、船体外板、城市雕塑、医用工程等多个领域。但是多点成形存在应力分布不均、起皱和局部弯曲效应等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法，解决了现有技术存在的板材三维曲面成形过程中的应力分布不均、起皱和局部弯曲效应等问题。本专利技术实现了板材三维曲面成形技术创新，促进了航空、航天、国防、船舶、汽车、医疗等多个领域的快速发展。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法，成形过程中不间断地变换多点可重构模具型面,使金属板料渐进地连续成形为曲面；所述多点重构模具是由离散化、高度可调的规则排列的摆头组成；以多点压机成形为基础，在成形过程中摆头的摆动体可随板料的变形实现自协调约束板料从而使板料成形；具体步骤如下：步骤1：将上、下摆头群5、6调平，与此同时，摆头的摆动体1保持调平状态；将板料7置于上、下摆头群5、6中间，调节上、下摆头群5、6间距，使上、下摆头群5、6夹持住板料7；步骤2：根据目标形状调节摆头位置，其中摆头可以根据目标形状主动调形，同时摆动体1在板料7的作用下自适应旋转，直至与板料7完全贴合；调节方式可分为等时调形、等速调形、等曲率或等曲率半径调形三种调形形式；等时调形中，所有摆头在成形开始时同时运动，成形结束时同时停止；等速调形中，摆头以相同速度同时开始运动，但不同时停止；等曲率调形中，各摆头按照单位时间内调形相同曲率的方式进行调形；并且在此过程中板料与摆头始终完全贴合；步骤3：将摆头调节至最终指定位置，完成变形；步骤4：上调上摆头群5或下移下摆头群6，开始卸载，直至可以取出板料7；其中摆动体1在螺旋弹簧2的作用下恢复至水平状态。所述的摆头由摆动体1、螺旋弹簧2、旋转球体3、支座4组成，所述摆动体1通过螺旋弹簧2与支座4连接，所述摆动体1直径小于支座4，在外力作用下，摆动体1绕固定于支座4的旋转球体3转动。所述的摆头始终与板料保持接触，形成随时变化的瞬时成形面，夹持板料进行成形；这种成形方式相当于无数次成形曲率相接近的多道次成形的累加，因而能够实现板料的最优变形路径。所述的摆动体1按照对压排列，即上下摆头同轴和非对压排列，即上下摆头不同轴两种排列方式；其中非对压排列包括正排列，T形排列和菱形排列三种方式。所述的非对压排列，上下摆头不同轴，板料局部区域的厚向形变相对减小，同时作用于板料的摆动体密度成倍增加，板料变形更为均匀，成形质量也相应提高。本专利技术的有益效果在于：1、多点压机成形方法与传统的多点成形方法相比，在成形时不存在板料悬空的状态，板料总是处在基本体的约束之下，受力更加均匀，能效防止缺陷的产生。2、摆动冲头的自适应旋转实现了摆动体与板料的充分贴合，成形面连续性增加，板料受力更为均匀、平稳，局部变形量减小，表面质量显著提高。3、摆动冲头的自适应旋转使得上下基本体作用力间的错位减小，局部弯曲效应减弱，成形精度显著提高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术的摆头的示意图；图2为本专利技术的摆头群成形开始示意图；图3为本专利技术的摆头群成形开始细节示意图；图4为本专利技术的摆头群成形过程示意图；图5为本专利技术的摆头群成形过程细节示意图；图6为本专利技术的摆头群成形结束示意图；图7为本专利技术的摆头群成形结束细节示意图；图8为本专利技术的摆头群卸载示意图；图9为本专利技术的摆头群卸载细节示意图；图10为本专利技术的正排列方式示意图；图11为本专利技术的T形排列方式示意图；图12为本专利技术的菱形排列方式示意图。图中：1、摆动体；2、螺旋弹簧；3、旋转球体；4、支座；5、上摆头群；6、下摆头群；7、板料；8、下摆头中心；9、摆动体轮廓；10、摆头轮廓；11、上摆头中心。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容及其具体实施方式。参见图1至图12所示，本专利技术的用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法，成形过程中不间断地变换多点可重构模具型面,使金属板料渐进地连续成形为曲面；所述多点重构模具是由离散化、高度可调的规则排列的摆头（摆动冲头）组成；以传统多点压机成形为基础，在成形过程中摆头的摆动体可随板料的变形实现自协调约束板料从而使板料成形；具体步骤如下：步骤1：将上、下摆头群5、6调平，与此同时，摆头的摆动体1保持调平状态；将板料7置于上、下摆头群5、6中间，调节上、下摆头群5、6间距，使上、下摆头群5、6夹持住板料7；步骤2：根据目标形状调节摆头位置，其中摆头可以根据目标形状主动调形，同时摆动体1在板料7的作用下自适应旋转，直至与板料7完全贴合；调节方式可分为等时调形、等速调形、等曲率或等曲率半径调形三种调形形式；等时调形中，所有摆头在成形开始时同时运动，成形结束时同时停止；等速调形中，摆头以相同速度同时开始运动，但不同时停止；等曲率调形中，各摆头按照单位时间内调形相同曲率的方式进行调形；并且在此过程中板料与摆头始终完全贴合；步骤3：将摆头调节至最终指定位置，完成变形；步骤4：上调上摆头群5或下移下摆头群6，开始卸载，直至可以取出板料7；其中摆动体1在螺旋弹簧2的作用下恢复至水平状态。所述的摆头由摆动体1、螺旋弹簧2、旋转球体3、支座4组成，所述摆动体1通过螺旋弹簧2与支座4连接，所述摆动体1直径小于支座4，在外力作用下，摆动体1绕固定于支座4的旋转球体3转动。所述的摆头始终与板料保持接触，形成随时变化的瞬时成形面，夹持板料进行成形；这种成形方式相当于无数次成形曲率相接近的多道次成形的累加，因而能够实现板料的最优变形路径。所述的摆动体1按照对压排列，即上下摆头同轴（也就是下摆头中心和上摆头中心重合）和非对压排列，即上下摆头不同轴两种排列方式；其中非对压排列包括正排列，T形排列和菱形排列三种方式。所述的非对压排列，上下摆头不同轴，板料局部区域的厚向形变相对减小，同时作用于板料的摆动体密度成倍增加，板料变形更为均匀，成形质量也相应提高。实施例：本专利技术基于多点可重构模具的多点摆头压机成形方法，每个摆头成形过程中不间断地变换多点可重构模具型面，使金属板料7渐进地连续成形为曲面。其中多点重构模具是由离散化，高度可调的规则排列摆头组成。参见图1所示，摆头包括摆动体1、螺旋弹簧2、旋转球体3和支座4，在外力作用下，摆动体1可绕固定于支座4的旋转球体3在一定范围内转动。为了避免摆动体1之间的干涉，使相邻摆动体1之间留有余量，即摆动体1直径小于支座4。由于摆头的自适应摆动，其可实现与板料7的充分贴合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法，其特征在于：成形过程中不间断地变换多点可重构模具型面,使金属板料渐进地连续成形为曲面；所述多点重构模具是由离散化、高度可调的规则排列的摆头组成；以多点压机成形为基础，在成形过程中摆头的摆动体可随板料的变形实现自协调约束板料从而使板料成形；具体步骤如下：步骤1：将上、下摆头群（5、6）调平，与此同时，摆头的摆动体（1）保持调平状态；将板料（7）置于上、下摆头群（5、6）中间，调节上、下摆头群（5、6）间距，使上、下摆头群（5、6）夹持住板料（7）；步骤2：根据目标形状调节摆头位置，其中摆头可以根据目标形状主动调形，同时摆动体（1）在板料（7）的作用下自适应旋转，直至与板料（7）完全贴合；调节方式可分为等时调形、等速调形、等曲率或等曲率半径调形三种调形形式；等时调形中，所有摆头在成形开始时同时运动，成形结束时同时停止；等速调形中，摆头以相同速度同时开始运动，但不同时停止；等曲率调形中，各摆头按照单位时间内调形相同曲率的方式进行调形；并且在此过程中板料与摆头始终完全贴合；步骤3：将摆头调节至最终指定位置，完成变形；步骤4：上调上摆头群（5）或下移下摆头群（6），开始卸载，直至可以取出板料（7）；其中摆动体（1）在螺旋弹簧（2）的作用下恢复至水平状态。...

【技术特征摘要】
1.一种用于板材三维曲面成形的多点摆头压机成形方法，其特征在于：成形过程中不间断地变换多点可重构模具型面,使金属板料渐进地连续成形为曲面；所述多点重构模具是由离散化、高度可调的规则排列的摆头组成；以多点压机成形为基础，在成形过程中摆头的摆动体可随板料的变形实现自协调约束板料从而使板料成形；具体步骤如下：步骤1：将上、下摆头群（5、6）调平，与此同时，摆头的摆动体（1）保持调平状态；将板料（7）置于上、下摆头群（5、6）中间，调节上、下摆头群（5、6）间距，使上、下摆头群（5、6）夹持住板料（7）；步骤2：根据目标形状调节摆头位置，其中摆头可以根据目标形状主动调形，同时摆动体（1）在板料（7）的作用下自适应旋转，直至与板料（7）完全贴合；调节方式可分为等时调形、等速调形、等曲率或等曲率半径调形三种调形形式；等时调形中，所有摆头在成形开始时同时运动，成形结束时同时停止；等速调形中，摆头以相同速度同时开始运动，但不同时停止；等曲率调形中，各摆头按照单位时间内调形相同曲率的方式进行调形；并且在此过程中板料与摆头始终完全贴合；步骤3：将摆头调节至最终指定位置，完成变形；步骤4：上调上摆头群（5）或下移下摆头群（6），开始卸载，直至可以取出板料（7）...

【专利技术属性】
技术研发人员：李影，陈俊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22