一种板料复合渐进成形方法技术

本发明专利技术公开了一种板料复合渐进成形方法，包括以下步骤：安装渐进成形机床夹具，包括压板和支撑托板，所述支撑托板内侧壁为斜面，斜面与水平方向的夹角和目标零件成形角相同；计算支撑托板的厚度；将预加工板料放置在支撑托板上再用压板压紧，启动渐进成形机床，对支撑区域板料实现“正成形”加工，随后进行无支撑托板支撑的“负成形”加工。本发明专利技术的方法在成形过程中正渐进成形区域的板料发生拉伸变形，使材料发生流动对负渐进成形区域进行补料，有效缓解了板料的减薄问题。解了板料的减薄问题。解了板料的减薄问题。

【技术实现步骤摘要】
一种板料复合渐进成形方法


[0001]本专利技术属于板料渐进成形
，具体涉及一种复合渐进成形方法。

技术介绍

[0002]板料渐进成形技术分为正渐进成形和负渐进成形，引入快速原型制造技术的分层制造的方法，将复杂的三维模型沿高度方向离散成若干层，并生成各等高线层上的加工轨迹，成形工具头沿等高线在二维层面上进行塑性加工，最终将板料成形出所需的制件。渐进成形不需要设计模具，对于小批量、高精度且形状复杂的零件，能够极大的节约生产成本，逐渐运用于新品试制和复杂曲面件的制造。由于渐进成形其特殊的加工方式，成形工具头与板料的接触方式为点接触，成形区域的材料在工具头成形力的作用下沿轴向作剪切流动，板料厚度会减薄，而在渐进成形过程中，板料四周被夹具夹紧而无法实现补料，因此成形区域壁厚减薄的材料得不到补充。现有研究表明，金属板材在渐进成型过程中料后变化符合余弦定理t＝t
0 cosθ，其中t0为板材原始厚度，θ为成形角，t为成型后零件壁厚，随着零件成形角的不同，板料的厚度减薄程度也不同，当厚度减薄到一定程度，加工件会因达不到使用强度或破裂等失去了使用价值。而对于该现象，一种解决方案是通过在未成形区域开设工艺切口改善材料流动从而实现对成形区的补料，但工艺切口会导致材料流动不均匀，且补充量不可控；另一种解决方案是通过实时改变压边力从而达到边加工边送料的目的，但需要特定的加工装置，不易操作。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：传统的渐进成形由于板材工艺辅助面夹持在压板与支撑托板之间，在成形过程中不能有效向成形区域补料，导致板材成形区容易因过度减薄而发生破裂。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0005]一种板料复合渐进成形方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一，安装渐进成形机床夹具，包括压板和支撑托板，支撑托板外侧边缘形状、尺寸与压板一致，支撑托板内侧壁为斜面，斜面与水平方向的夹角和目标零件成形角相同；
[0007]步骤二，计算支撑托板的厚度；
[0008]步骤三，利用三维造型软件构建零件模型并设置工艺参数，通过后处理生成数控加工文件；
[0009]步骤四，将预加工板料放置在支撑托板上再用压板压紧，启动渐进成形机床，移动机床X、Y轴沿着上压板侧边进行对刀操作，移动机床Z轴靠近待成形板料进行Z轴方向对刀操作；
[0010]步骤五，将所述数控加工文件输入渐进成形机床控制系统；
[0011]步骤六，执行数控加工文件程序，对支撑区域板料实现“正成形”加工，随后进行无支撑托板支撑的“负成形”加工，加工完成。
[0012]在步骤二中，计算支撑托板的厚度包括以下步骤：
[0013]21)确定原始板料厚度t0，所加工制件的成形角θ以及成形角为θ时的减薄率ψ；
[0014]22)根据零件的使用强度要求准则，确定成形件极限壁厚t
min
；
[0015]23)根据余弦定理确定成形件理论壁厚值t，t＝t
0 cosθ；
[0016]24)当制件加工部位的成形角θ大于极限成形角时，加工区域会出现过减薄，此时负渐进成形区域需要补料的面积，即ΔS，
[0017]ΔS＝Δl
×
t0(1
‑
ψ)
[0018]其中Δl为需要补料的加工区域横截面长度，ψ为成形角θ时壁厚的减薄率；
[0019]25)根据不同加工材料，确定其被拉伸时的变薄因数
[0020]26)在板料两端设置压板和支撑托板，支撑托板工作面为斜面且支撑托板角度与零件成形角相同，压板和支撑托板的内圈半径差值当成形件理论壁厚小于极限壁厚时，即t＜t
min
，所需设计的支撑托板厚度h为：
[0021][0022]其中Δl为需要补料的加工区域横截面长度，ψ为成形角θ时壁厚的减薄率，为材料的变薄因数，θ为所加工制件的成形角。
[0023]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过设计具有一定角度和尺寸的支撑托板，对板料首先进行正渐进成形加工，随后继续进行负渐进成形加工。在成形过程中正渐进成形区域的板料发生拉伸变形，使材料发生流动对负渐进成形区域进行补料，有效缓解了板料的减薄问题，提高了成形件的使用性能。相比于传统渐进成形技术中的补料工艺，本专利技术不需要特殊装置，操作更加简便，并且针对不同成形角的加工件可以快速制定出支撑托板尺寸，有助于渐进成形技术在实际生产中的推广使用。
附图说明
[0024]图1为渐进成形过程中厚度变化示意图；
[0025]图2为支撑托板尺寸示意；
[0026]图3为圆台形件夹具结构示意图；
[0027]图4为方锥形件夹具结构示意图。
[0028]图中附图标记如下：1.原始板料，2.变形区，3.工具头，4 压板，5.支撑托板，6 正渐进成形区域；7.负渐进成形区域；8.支撑托板圆环形斜面；9.支撑托板矩形斜面。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述。
[0030]实施例1
[0031]如图1和图2所示，本专利技术的板料复合渐进成形方法，所使用的渐进成形机床夹具，包括压板和支撑托板，所述压板外侧边缘形状为矩形，内侧壁垂直且形状可以为矩形或圆
形，压板厚度可以为10mm；所述支撑托板外侧边缘形状和尺寸与压板保持一致，便于夹具的安装和拆卸，支撑托板内侧壁为斜面，斜面与水平方向的夹角和目标零件成形角相同，形状与目标零件轮廓相似，依据成形件所需补料的量来确定支撑托板的厚度，所述压板内侧壁尺寸≧支撑托板内侧壁最大尺寸。
[0032]本实施例是一种成形支撑托板进行正成形+负成形的复合渐进成形加工方法，支撑托板角度与零件成形角相同，在板料两端设置压板和支撑托板，所述支撑托板工作面的上工作顶点M与下工作顶点N不在同一垂线上，将所述压板一端与支撑托板工作面的上工作顶点M对齐，避免影响正渐进成形的加工，待成形板料被压板和支撑托板夹紧，在加工前与支撑托板斜面为悬空状态。
[0033]一种板料复合渐进成形方法，包括以下步骤：
[0034]步骤一，确定原始板料厚度t0，所加工制件的成形角θ以及成形角为θ时的减薄率ψ；
[0035]步骤二，根据零件的使用强度要求准则，确定成形件极限壁厚t
min
；
[0036]步骤三，根据余弦定理确定成形件理论壁厚值t，t＝t
0 cosθ；
[0037]步骤四，计算零件成形角为θ时所需要补料的加工区域面积：
[0038]ΔS＝Δl
×
t0(1
‑
ψ)
[0039]其中Δl为需要补料的加工区域横截面长度，ψ为成形角θ时壁厚的减薄率；
[0040]步骤五，依据所加工材料的变薄因数设计支撑托板的尺寸，所需设计支撑托板厚度h则为：
[0041][0042]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板料复合渐进成形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，安装渐进成形机床夹具，包括压板和支撑托板，所述支撑托板内侧壁为斜面，斜面与水平方向的夹角和目标零件成形角相同；步骤二，计算支撑托板的厚度；步骤三，利用三维造型软件构建零件模型并设置工艺参数，通过后处理生成数控加工文件；步骤四，将预加工板料放置在支撑托板上再用压板压紧，启动渐进成形机床，移动机床X、Y轴沿着上压板侧边进行对刀操作，移动机床Z轴靠近待成形板料进行Z轴方向对刀操作；步骤五，将所述数控加工文件输入渐进成形机床控制系统；步骤六，执行数控加工文件程序，对支撑区域板料实现“正成形”加工，随后进行无支撑托板支撑的“负成形”加工，加工完成。2.根据权利要求1所述的板料复合渐进成形方法，其特征在于：在步骤二中，计算支撑托板的厚度包括以下步骤：21)确定原始板料厚度t0，所加工制件的成形角θ以及成形角为θ时的减薄率ψ；22)根据零件的使用强度要求准则，确定成形件极限壁厚t
min
；23)根据余弦定理确定成形件理论壁厚值t，t＝t0cosθ；24)当制件加工部位的成形角θ大于极限成形角时，加工区域会出...

【专利技术属性】
技术研发人员：查光成，闫飞宇，黄奕，李蕾，查一凡，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：