一种板材的水射流渐近成形方法技术

一种板材的水射流渐近成形方法是利用高压水射流对板材进行加工成形的方法，属于机械工程领域。可以解决小批量、多品种板材的成形问题。其特点是采用大流量的高压水射流，可控制压力、流速和流量的高压水射流经喷射装置的喷嘴射向板材表面使其成形。板材固定于工作台上，在数控装置的控制下沿预定的变形路径运动，喷射装置沿垂直方向上下移动以调整高压水射流的工作范围。通过此方法可以实现任意形状的板材成形。

【技术实现步骤摘要】

板材的水射流渐近成形是一套利用高压水射流对板材进行加工成形的方法，属于机械工 程领域。
技术介绍
板类零件具有薄壳的结构特点，因其重量轻、材料省、几何造型流畅，在民用产品、军 用产品以及现代高技术产品等领域广为应用，并且，其需求量有逐渐增加的趋势。而由于市 场环境的迅速变化，消费者的需求日趋主体化、个性化和多样化，产品的更新换代速度加快， 客户化定制生产方式逐渐形成。采用模具进行大批量生产的方式将受到限制，而现有的小子 样板类零件的生产方法如激光热应力成形、激光冲压成形、CNC成形锤渐进成形、喷丸成 形、多点成形、电磁成形、数控渐进成形等存在着不足，很难满足生产的要求，开发出一种 适合小子样板类零件快速成形的板材加工新技术、新装备，已成为板类零件生产领域的迫切 需要。板材的水射流渐近成形方法即是在此需求下产生的一种新的板材柔性成形方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种适合于板材的快速成形方法，实现板类零件的无模化、柔性 化、智能化制造及可控成形，解决小批量、多品种板类零件的成形问题，提高板类零件的成 形效率，改善其成形质量。为实现以上目的，专利技术利用计算机控制压力、流速可调的高压水 成形头，将高压水喷射到板材上使其变形，变形的路径及形状等在控制下完成，通过此方法 可以得到任意形状的板类零件。水射流结构是根据射流距喷嘴的距离来进行划分的，分为起始段、基本段和消散段。起 始段内射流的流速以及密度保持不变，具有恒压、恒速的特点。本专利技术就是利用射流的起始 段对板材进行加工成形的。本专利技术所采用的设备是针对水射流特点开发的板材水射流渐近成形机。附图说明图l是自由状态下板材加工原理图。 图2是由状态下板材加工结果。 图3是有半模时板材加工原理图。 图4是有半模时板材加工结果。具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例l:为自由状态板材的加工。在此实施例中，采用1.5mm厚的铜板。如附图1所示。铜板1由固定装置2四周固定， 中间呈悬空状态，铜板1与固定装置2 —起随着工作台以一定速度按预定路径做进给运动。 高压水射流3作用于铜板表面，依靠水射流的压力使铜板发生变形。水射流的压力和流量可 调节，用来控制铜板垂直于水射流方向的变形。再配合工作台的运动，铜板即被加工成所需 形状。本实施例所采用的工作参数为高压水射流工作压力35MPa，高压水射流流量60 L/min， 喷嘴直径为O1.0mm。加工后的零件见附图2所示。实施例2:为有半模时板材的加工。在此实施例中，采用l.Omm厚的钢板。钢板四周用压边装置固定，钢板下面放置支撑模 半模，钢板与半模同时随着工作台按预定路径做进给运动，参见附图3所示。高压水射流作 用于钢板，并将钢板逐渐压向半模直至钢板紧贴于半模之上，最后，半模的形状即为钢板的 形状。本实施例所采用的工作参数为高压水射流工作压力40MPa，高压水射流流量60 L/min， 喷嘴直径为。1. Omm。加工后的零件见附图4所示。权利要求1、一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征在于水通过高压泵，经过喷嘴小孔形成高压水射流喷射到板材上，水的动能转换为作用于板材的压力能，压力达到一定程度使板材产生局部塑性变形，在计算机的控制下工作台沿既定的路径运动，在形成一层所需的截面轮廓后调整相对位置，对下一层金属进行加工，如此循环直至最终成形。2、 如权利要求l所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为包括如下步骤(a) 通过软件，按照形状将零件沿Z轴方向分解成一系列二维层。根据每一层的形状，分 别产生数控程序，控制工作台的运动。(b) 板材固定于工作台上，同时做好加工准备工作。(c) 水通过增压泵和高压泵产生高压，高压水通过高压软管输入喷嘴并从喷嘴小孔喷出作用于板材表面。(d) 工作台及其上工件按照既定的路径做X方向和Y方向的水平运动完成一层的加工。(e) —层加工结束后，调整Z方向的距离，进入下一层的加工，不断循环直至加工结束。3、 如权利要求2所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为其所使用的软 件是为板类零件水射流加工开发的专用软件，包括根据所需加工零件形状进行分层，分层后 生成数控代码等。4、 如权利要求2所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为其高压水射流 的工作压力在25MPa -45MPa之间，高压水射流流量在50L/min-80 L/min之间。5、 如权利要求2所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为其喷嘴直径在 ①0. 5mm-。3. Omm之间。6、 如权利要求2所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为其加工对象为 各种材质的板材，如各种金属板、各种具有一定塑性的其它板材等。7、 如权利要求2所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为其各种板材的 厚度在O. 05 mra -5 mm之间。8、 如权利要求l所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为板材悬空固定 于工作台上，板材下面无凸模等硬物。板材成形时呈自由状态，其形状完全由程序控制。9、 如权利要求l所述的一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征为板材固定于工 作台上，板材下面放置半模。板材在高压水射流的作用下被压紧于半模之上，其最终形状取 决于半模形状。全文摘要是利用高压水射流对板材进行加工成形的方法，属于机械工程领域。可以解决小批量、多品种板材的成形问题。其特点是采用大流量的高压水射流，可控制压力、流速和流量的高压水射流经喷射装置的喷嘴射向板材表面使其成形。板材固定于工作台上，在数控装置的控制下沿预定的变形路径运动，喷射装置沿垂直方向上下移动以调整高压水射流的工作范围。通过此方法可以实现任意形状的板材成形。文档编号B21D26/021GK101362169SQ200810169648公开日2009年2月11日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年10月7日专利技术者程晓民 申请人:程晓民本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用高压水射流成形板材的方法。其特征在于：　水通过高压泵，经过喷嘴小孔形成高压水射流喷射到板材上，水的动能转换为作用于板材的压力能，压力达到一定程度使板材产生局部塑性变形，在计算机的控制下工作台沿既定的路径运动，在形成一层所需的截面轮廓后调整相对位置，对下一层金属进行加工，如此循环直至最终成形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓民，
申请(专利权)人：程晓民，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]