[实用新型]金属板材多点对称式振动渐进复合精密成形系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属板材多点对称式振动渐进复合精密成形系统。 

背景技术

金属板材单点渐进成形是利用分层制造的思想，以工具头的运动所形成的包络面来代替模具的型面，对板材进行逐次局部变形，最终使板材加工为所需的形状的工件。 

单点渐进成形工艺存在以下工艺缺陷，一是板材在成形过程中，成形平面内受力不均匀，容易出现失稳，导致堆积、起皱、破裂等缺陷。二是加工速度慢，生产效率低。三是单个工具头在成形过程中无法对同一成形层面进行有效精整，导致成形表面质量不高。四是由于成形平面内的应变不均匀，回弹无法控制，成形区域内的厚度不均匀，被成形件的尺寸误差与形状误差较大。 

发明内容

1、发明目的 

本实用新型主要是开发一种能够对板材施加若干个对称的局部振动载荷，实现对板材进行连续高效、精密的金属板材多点对称式振动渐进复合精密成形系统。

2、技术方案 

一种金属板材多点对称式振动渐进复合精密成形系统，机床主轴10垂直安装在机架1上，工具头支架5铰接于主轴下端的安装板2上，驱动丝杆11的电机3固定在安装板2的底部，支架伸缩器4安装在工具头支架5的对称中心位置，支架伸缩器4上的连杆一端铰接于中心位置的螺母12，另一端铰接于工具头支架5的中部，工具头6固定在工具头支架5的末端，下模9安装在工具头支架5的正下方，激振器8与下模9的正下方连接，安装在机床的工作台上。

工具头6沿圆周对称分布，可以随工具头支架5绕机床主轴10旋转。工具头6通过支架伸缩器4在半径方向和高度方向移动。 

3、技术效果 

(1)通过主轴的旋转，工具头沿主轴轴线的上下移动，以及由支架伸缩器规划各工具头的移动路径，可较为方便地实现板材加工所要求的成形运动；在成形过程中，采用工具头绕主轴旋转，而下模保持不动，成形运动较为简单，工具头的运动精度较高，且易于控制。

(2)多个对称分布圆周上、且高度相同的工具头，可以在成形平面内形成对称载荷施加到板材上，使被加工的金属板材在成形过程中的受力状况和成形条件得到改善，提高板材在成形过程中的稳定性，减少或避免堆积、起皱和裂纹等缺陷的产生。 

(3)各工具头在同一成形平面内成形一定区域后，都可以对其前方相邻的工具头所形成的加工区域进行精整，且工具头的数量越多，成形区域被精整的道次数越多，金属板材渐进复合成形出现的均整效应越明显。 

(4)工具头的数量及其布置形式可以依据被成形零件的形状结构和精度要求进行确定；工具头数量的合理选择，可以加快成形速度，以可提高成形精度。 

(5)由于对称载荷的施加以及多工具头的复合精整，使成形平面内的应力分布均匀，应变率也基本一致，因而加工件的回弹减小，成形精度、表面质量和成形效率得到提高。 

(6)在振动参数与成形工艺参数合理匹配的情况下，金属板材在成形过程中产生的变形抗力减小、应变率和成形质量将得到提高。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1为本实用新型结构简图主视图； 

图2为本实用新型结构简图俯视图。

图中：1. 机床床身，2. 安装板，3. 伸缩器驱动电机，4. 支架伸缩器，5. 工具头支架，6. 工具头，7. 成形板材，8. 激振器，9. 下模，10. 机床主轴，11. 丝杆，12. 螺母。 

具体实施方式

(1)安装在床身上的主轴一方面，可以带动工具头支架绕主轴的轴线转动，另一方面可以带动工具头沿主轴轴线转动，实现板材成形的主运动。 

(2)伸缩器安装在工具头支架的内部，通过连杆铰接于各工具头支架的中部。 

(3) 螺母在电机的驱动下，可上、下移动，通过连杆带动工具头支架沿半径方向伸缩，使工具头在做旋转运动的同时，能够沿主轴轴线方向在不同等高层之间进给。 

(4)安装在下模(工作台)下方，在成形过程中，激振器以一定频率和振幅进行振动，将交变冲击载荷施加到成形区域，实现板材多点渐进复合精密成形。 

(5)根据振动塑性成形条件，建立多点对称渐进复合成形的工艺参数与激振器的频率与振幅等振型参数的匹配机制，使板材能够在交变冲击载荷的作用下连续成形。