[发明专利]一种负角侧壁凹陷的钣金件的渐进成形工具头及方法

说明书

本发明涉及一种负角侧壁凹陷的钣金件的渐进成形工具头及方法，工具头包括依次连接的成形区(1)、夹持区(2)和圆弧过渡区(3)，所述的成形区(1)用于加工板料，以完成负角侧壁凹陷区域渐进成形，所述的夹持区(2)供夹具夹持，成形区(1)与夹持区(2)之间具有夹角，所述的圆弧过渡区(3)两头分别与成形区(1)与夹持区(2)平滑连接。与现有技术相比，本发明在加工工具头上实现了创新，能够以最小的制造成本完成带有侧壁凹陷区域的局部渐进成形，对于拓宽渐进成形在制造领域的应用具有重大实用价值；加工方法简单易行，无需模具和楔块，在制造成本上具有巨大优势。

技术领域

本发明涉及一种钣金件成形工具，尤其是涉及一种负角侧壁凹陷的钣金件的渐进成形工具头及方法。

背景技术

工业界，尤其是汽车、航天航空、交通运输等领域中，很多零件都具有普通冲压难以加工的侧壁凹陷特征，比如高铁车窗类薄壁构件以及很多新型汽车车型设计模型。如何以最低的成本来达到最好的侧壁凹陷成形效果是技术设计中的一个难题。

中国专利CN201810428731提出了一种试制汽车侧围的制造方法，通过侧整形模具对侧围件进行侧整形，从而形成带有侧壁凹陷特征的汽车侧围件。中国专利CN201820439905提出了一种便于取件的负角成型机构，采用连杆机构的原理，冲压完成后便可完成零件的负角成型，同时模具自动退回。中国专利CN201810098213提出了一种具有负角翻边的冲压件的成型模具及工艺，能够通过在冲压件原有的冲压方向上进行冲压，同时实现主体造型和负角翻边成型。然而以上的诸多方法虽然能够完成板料负角成型，但是其制造成本相对比较高昂，模具设计复杂。

板料渐进成形是近年来兴起的板料成形技术，具有成形方式灵活、成形性能好以及柔性高等特点，特别适用于单件及小批量的金属板材产品生产加工。渐进成形利用目标构件的三维数字模型，直接制造出样件，大大降低了从设计到生产的周期，在制造板料零件上具有很多的优势。而传统的渐进成形工具和方法无法成形具有侧壁凹陷特征的零件，目前关于渐进成形的论文和专利也没有涉及到负角侧壁凹陷特征成形的，这极大的限制了渐进成形在工业界中的应用。如果采用五轴机床进行渐进成形加工，可以成形侧壁凹陷特征的型腔件，但五轴加工机床的成本太高。如何采用普通三轴机床通过渐进成形加工侧壁凹陷特征零件将具有非常重大的实用价值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种负角侧壁凹陷的钣金件的渐进成形工具头及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种负角侧壁凹陷的钣金件的渐进成形工具头，包括依次连接的成形区、夹持区和圆弧过渡区，所述的成形区用于加工板料，以完成负角侧壁凹陷区域渐进成形，所述的夹持区供夹具夹持，成形区与夹持区之间具有夹角，所述的圆弧过渡区两头分别与成形区与夹持区平滑连接。

所述的成形区的顶部为半球形。

所述的半球形半径范围为2.5～5mm。

所述的工具头为高温合金或硬质合金。

所述的成形区、夹持区和圆弧过渡区分开制造，通过机械方式连接。

所述的成形区、夹持区和圆弧过渡区螺纹连接。

一种采用所述的工具头进行钣金件渐进成形的方法，包括以下步骤：

S1，测量所需成形的侧壁凹陷区域的负角大小及其内凹深度，确定成形区顶部形状和尺寸，成形区的杆部倾斜角度和长度；

S2，根据所需成形的侧壁凹陷区域相对板料顶部的深度，确定夹持区竖直杆的长度，并确定过渡区半径；

S3，根据所需成形的局部区域形状，设计工具头的运动轨迹，使板料成形出相应的零件形状。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：