[发明专利]使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具及成形方法

说明书

本发明公开了一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具及成形方法，涉及一种三维曲面板材成形装置，属于机械工程领域。防皱成形模具采用低熔点合金作为压料防起皱介质。在板材成形过程中，凸、凹模具处的低熔点合金与板材保持全面积接触并对板材施加压边力；随着凸模的压下，低熔点合金产生相应流动，但与板材表面始终保持接触，同时板材形面不断产生连续变化。使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具可以有效抑制板材成形过程中的起皱现象，达到板材成形无余量加工的效果，大大提高原材料利用率，减少成形后的轮廓修整工作；具有柔性成形特点，可以应用于不同形状、不同尺寸的板材曲面成形。

技术领域

一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具，涉及三维曲面板材成形装置，属于机械工程领域。

背景技术

板材成形技术广泛应用于航空航天、汽车、电子等制造领域，在制造业中占有重要地位。板材三维曲面件采用模具成形时，往往需要利用压边装置将板材边缘压住，防止板材成形过程中产生起皱现象。压边装置的结构、形状等与加工件形状及尺寸相对应，显著增加模具设计与制造的工作量；如果设计不合理，在板材成形过程中会出现起皱、过渡减薄甚至拉裂等缺陷。另外，成形后需要对工件进行轮廓裁剪，无法满足小批量、个性化的需求。

低熔点合金具有很低的流变强度，很好的延展性，流变强度的热敏感性，以及可以重复使用等特点。在板材成形过程中，利用低熔点合金的这些特点，可以实现对板材的全面积接触，保持压紧状态，产生压边效果，可以抑制板材局部失稳和起皱现象。而且，通过调节低熔点合金的加热温度，可以控制合金的流动特性，改变与控制压边效果。使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具，可以不用复杂的压边装置，节省设计和制作、安装、调试压边装置所需要的大量人力和物力。

发明内容

本发明的目的在于利用低熔点合金的特性，有效防止现有板材成形模具在板材成形过程中会出现起皱、过渡减薄甚至拉裂等缺陷，提供一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具及成形方法。

无余量防皱成形模具采用低熔点合金作为防皱压料介质。在板材成形过程中，凸模压下时低熔点合金产生相应流动，在流动过程中低熔点合金紧贴着板材上下表面，同时板材形面产生连续变化。凸、凹模具的低熔点合金与板料保持全成形面积接触，并对板材施加成形压力给予板材法向及切向力作用，防止板材在成形过程中出现塑性失稳及起皱现象。板材成形中可分为成形区和待成形区两部分，成形区为板材与凸模接触发生塑性变形的区域，而待成形区则是塑性变形区以外的弹性弯曲变形的区域；随着成形深度的增加，成形区逐渐增加，待成形区逐渐减小，待成形区连续不断地向成形区转变，直至板料成形过程结束。无余量防皱成形模具可以有效抑制板材成形时起皱，达到板材成形无余量加工的效果，大大提高原材料利用率，并减少成形件轮廓修整工作。

本发明的上述目的通过以下方案实现：

一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具，采用低熔点合金2作为防皱成形介质，在成形过中低熔点合金2始终保持与板材3全面积接触，提供连续的压边力；所述的无余量防皱成形模具包括凹模1、低熔点合金2、凸模环4、凸模5，所述的凸模环4与凹模1通过定位凸缘进行连接，熔化的低熔点合金2分别注入凹模1和凸模环4的型腔内。

所述的凸模5和凹模1采用柔性多点数字化模具。

在所述的凹模1与凸模环4内设置加热机构，分别加热凹模1和凸模环4内的低熔点合金2。

上述的一种使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具的成形方法，包括以下步骤：

步骤一、将熔化的低熔点合金2注入凹模1型腔内，低熔点合金2的注入厚度，根据成形件的形状及材料属性进行调整；

步骤二、待低熔点合金2冷却后，放置被成形板材3；

步骤三、放置凸模环4；