一种无模多点旋压三维曲面成形方法技术

本发明专利技术涉及一种无模多点旋压三维曲面成形方法，能够高效、简易并且低成本地实现板材的复杂三维曲面成形。所述的板材形成于上成形多点模具和下成形旋压钢珠之间经过旋压成形的步骤。在所述多点旋压成形步骤中，板材被压边圈固定，且被板材上面的多点模具和下面的集群钢珠旋压。所述旋压钢珠在所述旋压仓中随机占据位置，随着板材的塑性形变，为了保持对集群钢珠始终与板材接触且产生足够大的压力，钢珠要随机填充由于板材塑性变形而产生的空位。所述曲面多点旋压方法，会导致板材在宽度方向的同一横截面内的不同部位产生不同压缩比，所以板材在宽度方向上各点纵向延伸不均匀，进而使板材在旋压过程中产生塑性形变，从而实现三维曲面成形。

A Dieless Multi-Point Spinning Method for Three-Dimensional Surface Forming

The invention relates to a die-less multi-point spinning three-dimensional surface forming method, which can realize complex three-dimensional surface forming of sheet metal efficiently, simply and cheaply. The sheet metal is formed between an upper forming multi-point die and a lower forming spinning steel ball through a spinning forming step. In the multi-point spinning forming step, the sheet metal is fixed by the blank holder ring, and is spinned by the multi-point die on the sheet metal and the cluster steel ball below. The spinning steel balls occupy a random position in the spinning silo. With the plastic deformation of the sheet, in order to keep the cluster steel balls always in contact with the sheet and generate enough pressure, the steel balls are randomly filled with the vacancies caused by the plastic deformation of the sheet. The multi-point spinning method for curved surface will result in different compression ratios at different parts of the same cross section in the width direction, so that the longitudinal extension of the sheet is not uniform at all points in the width direction, and then plastic deformation occurs during the spinning process, thus realizing three-dimensional curved surface forming.

【技术实现步骤摘要】
一种无模多点旋压三维曲面成形方法
本专利技术属于金属材料成形的
，涉及金属材料冷成形加工工艺，具体的说，本专利技术涉及一种对板材无模多点旋压曲面成形工艺。
技术介绍
目前的板材三维曲面成形主要还是以模具成形方法为主，也有部分应用轧制成形和无模多点成形。其模具成形具有制作模、调试模具成本高、周期长。而用模具成形较大尺寸三维曲面就需要大型模具与重型压力机。且板材的模具成形随着成形产品的增加，模具的磨损比较严重，造成产品成形精度不够。模具成形方法加工周期长，需要投入大量的人力、物力，无法满足小批量或个性化生产的需要，尤其对于三维曲面零件采用模具的方式不太切合实际，制作模具成本太高，而后期也会造成模具的浪费。若采用手工方式成形，则会有加工精度低、劳动强度大、生产效率低且成形质量难以保证。随着科技的发展，对板材成形的形状要求越来越复杂，在现有技术中，传统的模具装置可以实现冲压、弯曲、胀形等，难实现复杂曲面的成形。轧制对板材成形圆筒、圆锥等简单曲面的成形有优势，却难于实现真三维曲面的成形。而三维柔性卷板加工方法能够成形三维曲面，但成形的工作辊是离散排布的，导致成形的板材表面质量不好，导致其应用和发展受到了限制。单点滚轮旋压板材成形可以成形出三维曲面件，但成形精度也不高，且板材随着模具一起旋转，与滚轮接触的地方会产生划痕，且生产效率低。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的使提供一种无模多点旋压三维曲面成形方法，能够高效、简易并且低成本地实现板材的复杂三维曲面成形。所述的板材形成于上成形多点模具和下成形旋压钢珠之间经过旋压成形的步骤。在所述多点旋压成形步骤中，板材被压边圈固定，且被板材上面的多点模具和下面的集群钢珠旋压。所述旋压钢珠在所述旋压仓中随机占据位置，随着板材的塑性形变，为了保持对集群钢珠始终与板材接触且产生足够大的压力，钢珠要随机填充由于板材塑性变形而产生的空位。所述曲面多点旋压方法，会导致板材在宽度方向的同一横截面内的不同部位产生不同压缩比，所以板材在宽度方向上各点纵向延伸不均匀，进而使板材在旋压过程中产生塑性形变，从而实现三维曲面成形。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种无模多点旋压三维曲面成形方法，在旋压机上对金属板坯料1进行多点旋压加工，所述的金属板坯料1通过多点模具3及集群钢珠2在旋压机上安装，用电机带动搅拌装置5对旋压仓4的集群钢珠2搅拌的同时液压7向下调整多点模具的形状，达到对金属板坯料1均匀旋压成形，具体为：S1、截取坯料：该坯料为金属板坯料，即板坯料1截取板坯料的面积大小为200×200mm2；S2、打开磨具：此时要将控制多点的液压杆7调回初始位置，并将固定压边圈9的螺母松开；S3、板坯料装夹：将所述的板坯料1放置于旋压机上，用圧边圈9将板坯料上下分别压紧，锁死螺母。然后将调节板坯料1上面的液压杆7使液压控制的多点的下端接触到金属金属板坯料1的上表面；再向上调节控制搅拌轮5上下位置的液压杆8使旋压仓内的钢珠2接触到金属板坯料11的下表面。所述的钢珠的直径为5-10mm，所述钢珠2在旋压仓4中的深度要超过所述多点形成模具曲面最高点与最低点的高度差；S4、旋压成形：在将板坯料1固定夹紧和上面多点3与下面钢珠2都与金属板坯料1接触好之后，启动旋压搅拌的电机6，在程序的控制下按照设定好的转速开始顺时针和逆时针往复旋转搅拌钢珠2，顺时针和逆时针旋转均能为两圈。此时上方的液压7在程序控制向下压金属板坯料1，根据最终模具的形状每个点向下走的位移不同，最终接触金属板坯料1的多点3会调节成目标模具的形状。所述的集群式的钢珠2将按照电机6的搅拌方向对钛合金金属板坯料1旋压，从而迫使钢珠2将被加工件旋压变形，在旋压的同时控制搅拌轮位置的液压杆8随着旋压仓体积的减小而向下运动，始终保持旋压仓体积一定，因此达到了对金属板坯料1边压边旋的塑性成形，最终板坯料1与多点调出的模具3贴合，促使板坯料成形为半成品；S5、修整边缘：对旋压出来的半成品的毛边进行修剪，使其边缘光整；S6、后续加工处理：对半成品机械加工和表面处理达到想要的产品。所述钢珠2在所述成形金属板坯料1向上呈非线性分布。所述的金属板坯料1固定加紧，旋压的钢珠2从金属板坯料1的表面沿旋转方向经过所述金属板坯料1的表面。金属板坯料1上下两侧部位所对应的应力方向不同,上侧部位的多点接触的应力方向为切应力方向，另一侧钢珠对金属板坯料1为主应力方向，而且在所述成形金属板坯料1的轴向上,位于所述上侧部位和所述另一侧部位之间的主应力值不同,上侧应大于下侧的应力值，这样才使金属板坯料1发生塑性变形，其值都呈非线性变化并且在所述金属板坯料1从所述多点和钢珠中间旋压的过程中，原来上侧压力值较大的一侧部位的值逐渐变小,原来下侧钢珠的压力值较小且逐渐变大。所述旋压钢珠被控制为沿所述成形金属板坯料1向呈多点调出的形状分布，所述模具形状为不规则曲面形状。所述钢珠在所述金属板坯料1成形步骤中实时变化，始终填充空缺的部位，所述的多点在金属板坯料1成形过程中也实时变化。所述成形钢珠的旋转母沿线的弧线回转体旋转。所述金属板坯料1为具有延展性、适合进行塑性加工的板状材料。所述金属板坯料1主要选塑性好且强度高的金属板、合金板，也可以选自特殊的树脂类板以及复合材料板中的一种。有益效果如下：本专利技术提供的多点旋压成形方法能够简单、高效并且低成本地实现板材的三维曲面成形，解决了现有技术的成型精度低和生产效率低的问题。附图说明下面是对本说明书各幅附图所表达的内容和图中的标记的简单说明：图1为本专利技术提供的工艺方法的流程框图；图2为本专利技术所述的装夹后板材、压边圈、集群钢球的结构图；图3为本专利技术所述的板材多点旋压加工机构示意图；图4为本专利技术所述的板材半成品图；图中标记的名称：1、板材坯料，2、钢球，3、旋压多点模具，4、旋压仓，5、搅拌轮，6、电机，7、控制多点模具的液压杆，8、控制旋压轮位置的液压杆，9、压边圈。具体实施方式如图1-4所示，本专利技术提供一种无模多点旋压三维曲面成形方法，在旋压机上对金属板坯料1进行多点旋压加工，所述的金属板坯料1通过多点模具3及集群钢珠2在旋压机上安装，用电机带动搅拌装置5对旋压仓4的集群钢珠2搅拌的同时液压7向下调整多点模具的形状，达到对金属板坯料1均匀旋压成形，具体为：S1、截取坯料：该坯料为金属板坯料，即板坯料1截取板坯料的面积大小为200×200mm2；S2、打开磨具：此时要将控制多点的液压杆7调回初始位置，并将固定压边圈9的螺母松开；S3、板坯料装夹：将所述的板坯料1放置于旋压机上，用圧边圈9将板坯料上下分别压紧，锁死螺母。然后将调节板坯料1上面的液压杆7使液压控制的多点的下端接触到金属金属板坯料1的上表面；再向上调节控制搅拌轮5上下位置的液压杆8使旋压仓内的钢珠2接触到金属板坯料11的下表面。所述的钢珠的直径为5-10mm，所述钢珠2在旋压仓4中的深度要超过所述多点形成模具曲面最高点与最低点的高度差；S4、旋压成形：在将板坯料1固定夹紧和上面多点3与下面钢珠2都与金属板坯料1接触好之后，启动旋压搅拌的电机6，在程序的控制下按照设定好的转速开始顺时针和逆时针往复旋转搅拌钢珠2，顺时针和逆时针旋转均能为两圈。此时上方的液压7在程序控制向下压金属板坯料1，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无模多点旋压三维曲面成形方法，其特征在于：在旋压机上对金属板坯料1进行多点旋压加工，所述的金属板坯料1通过多点模具3及集群钢珠2在旋压机上安装，用电机带动搅拌装置5对旋压仓4的集群钢珠2搅拌的同时液压7向下调整多点模具的形状，达到对金属板坯料1均匀旋压成形，具体为：S1、截取坯料：该坯料为金属板坯料，即板坯料1截取板坯料的面积大小为200×200mm2；S2、打开磨具：此时要将控制多点的液压杆7调回初始位置，并将固定压边圈9的螺母松开；S3、板坯料装夹：将所述的板坯料1放置于旋压机上，用圧边圈9将板坯料上下分别压紧，锁死螺母。然后将调节板坯料1上面的液压杆7使液压控制的多点的下端接触到金属金属板坯料1的上表面；再向上调节控制搅拌轮5上下位置的液压杆8使旋压仓内的钢珠2接触到金属板坯料11的下表面。所述的钢珠的直径为5‑10mm，所述钢珠2在旋压仓4中的深度要超过所述多点形成模具曲面最高点与最低点的高度差；S4、旋压成形：在将板坯料1固定夹紧和上面多点3与下面钢珠2都与金属板坯料1接触好之后，启动旋压搅拌的电机6，在程序的控制下按照设定好的转速开始顺时针和逆时针往复旋转搅拌钢珠2，顺时针和逆时针旋转均能为两圈。此时上方的液压7在程序控制向下压金属板坯料1，根据最终模具的形状每个点向下走的位移不同，最终接触金属板坯料1的多点3会调节成目标模具的形状。所述的集群式的钢珠2将按照电机6的搅拌方向对钛合金金属板坯料1旋压，从而迫使钢珠2将被加工件旋压变形，在旋压的同时控制搅拌轮位置的液压杆8随着旋压仓体积的减小而向下运动，始终保持旋压仓体积一定，因此达到了对金属板坯料1边压边旋的塑性成形，最终板坯料1与多点调出的模具3贴合，促使板坯料成形为半成品；S5、修整边缘：对旋压出来的半成品图5的毛边进行修剪，使其边缘光整；S6、后续加工处理：对半成品机械加工和表面处理达到想要的产品。...

【技术特征摘要】
1.一种无模多点旋压三维曲面成形方法，其特征在于：在旋压机上对金属板坯料1进行多点旋压加工，所述的金属板坯料1通过多点模具3及集群钢珠2在旋压机上安装，用电机带动搅拌装置5对旋压仓4的集群钢珠2搅拌的同时液压7向下调整多点模具的形状，达到对金属板坯料1均匀旋压成形，具体为：S1、截取坯料：该坯料为金属板坯料，即板坯料1截取板坯料的面积大小为200×200mm2；S2、打开磨具：此时要将控制多点的液压杆7调回初始位置，并将固定压边圈9的螺母松开；S3、板坯料装夹：将所述的板坯料1放置于旋压机上，用圧边圈9将板坯料上下分别压紧，锁死螺母。然后将调节板坯料1上面的液压杆7使液压控制的多点的下端接触到金属金属板坯料1的上表面；再向上调节控制搅拌轮5上下位置的液压杆8使旋压仓内的钢珠2接触到金属板坯料11的下表面。所述的钢珠的直径为5-10mm，所述钢珠2在旋压仓4中的深度要超过所述多点形成模具曲面最高点与最低点的高度差；S4、旋压成形：在将板坯料1固定夹紧和上面多点3与下面钢珠2都与金属板坯料1接触好之后，启动旋压搅拌的电机6，在程序的控制下按照设定好的转速开始顺时针和逆时针往复旋转搅拌钢珠2，顺时针和逆时针旋转均能为两圈。此时上方的液压7在程序控制向下压金属板坯料1，根据最终模具的形状每个点向下走的位移不同，最终接触金属板坯料1的多点3会调节成目标模具的形状。所述的集群式的钢珠2将按照电机6的搅拌方向对钛合金金属板坯料1旋压，从而迫使钢珠2将被加工件旋压变形，在旋压的同时控制搅拌轮位置的液压杆8随着旋压仓体积的减小而向下运动，始终保持旋压仓体积一定，因此达到了对金属板坯料1边压边旋的塑性成形，最终板坯料1与多点调出的模具3贴合，促使板坯料成形为半成品；S5、修整边缘：对旋压出来的半成品图5的毛边进行修剪，使其边缘光整；S6、后续加工处理：对半...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宝君，许连超，胡志清，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22