[发明专利]一种金属型材多点三维热拉弯成形装备

说明书

为解决钛合金等难变形材料的三维热拉弯成形问题，本发明设计了一种金属型材多点三维热拉弯成形装备及工艺方法，它包括工作台、保温箱、控制柜、单元体、调形液压缸；其中，保温箱安装于工作台上，单元体通过T型滑块与工作台连接，调形液压缸安装于保温箱顶盖上，控制柜安装在保温箱前方。本发明采用多点成形的方法，解决了现有热拉弯成形装备工艺柔性差、成形精度低、且无法实现三维复杂弯曲等问题，实现了钛合金等难加工材料型材的三维热拉弯成形，且通过热电偶测温对型材弯曲过程中对温度进行实时控制，可实现难变形金属型材的柔性、高效、低成本的三维热拉弯的精确成形。

技术领域

本发明属于金属型材三维拉弯成形技术领域，特别涉及一种金属型材多点三维热拉弯成形装备及工艺方法，可用于钛合金、高强钢、高强铝合金、镁合金等塑性变形困难的金属材料的三维热拉弯成形。

背景技术

金属型材三维拉弯结构件具有用料省、寿命长、整体性能好、自重轻、结构强度高、空气动力学性能好、几何造型流畅等结构特点。如今越来越多的三维拉弯结构件应用于轨道客车、飞行器、汽车等机械设备的制造过程中。拉弯结构件可有效提高机械设备的安全性、可靠性、操控性和燃油经济性，目前是一种先进的轻量化结构。目前机械生产加工领域要求零件的加工过程尽可能减少工装、工序和工时，降低生产成本，提高生产效率可有效提高安全性，操控性和燃油经济性，应用前景广阔。然而，由于钛合金等塑性变形困难材料常温下变形抗力大、塑性差、加工难度高，以及大跨度整体三维弯曲件的复杂的结构特征，对这类难变形材料型材结构件的三维拉弯成形十分困难。现有金属型材的三维拉弯成形加工工艺已无法满足这种强度大的合金的三维拉弯成形。

针对此类难变形材料的加工，以钛合金为例，目前通常采用自阻加热的方式加热后再进行塑性成形加工；然而，热拉弯成形涉及高温条件下的多场耦合作用，存在如下问题：一是目前成形装备及方法主要集中在二维弯曲结构件的热拉弯成形以及常温条件下的简单三维拉弯成形，对于复杂三维拉弯成形件的热拉弯成形方法的研究相对较少，还未开发出可产业化的工艺装备；二是成形一般采用整体模具，成形工艺的柔性较差，模具体积大而且笨重，一种零件对应一套专用的模具开发，成本较高且修模难度大；三是随着弯曲维度的增加，以及热力场的耦合作用，使型材的塑性行为总会产生剧烈的不均匀变形，当变形体中弹性变形卸载后，会产生较大的回弹变形等缺陷。

为解决上述钛合金等难变形材料的三维热拉弯成形问题，开发了一种金属型材多点三维热拉弯成形装备及工艺方法，成形采用多点控制，能实现金属型材柔性、高效、低成本的三维拉弯精确成形。

发明内容

一、发明目的：本发明的目的在于提供一种金属型材多点三维热拉弯成形装备及工艺方法，以解决现有热拉弯成形装备工艺柔性差、成本高、成形精度低、且无法实现三维复杂弯曲等问题，且通过热电偶测温对型材弯曲过程中对温度进行实时控制，实现难变形金属型材的柔性、高效、低成本的三维热拉弯的精确成形。

二、技术方案：本发明提供了一种金属型材多点三维热拉弯成形装备，其特征在于：本设备包括工作台1、保温箱4、控制柜11、单元体17调形液压缸7；它们的位置连接关系如下：保温箱4安装于工作台1上，单元体17通过T型滑块22与工作台1连接，调形液压缸7安装于保温箱顶盖9上，控制柜11安装在保温箱4前方。

所述工作台1，其特征是：在工作台1上开若干个T型槽25，单元体17通过T型滑块22安装在T型槽25中。成形过程中单元体17的使用数量根据型材6长度确定；其中T型滑块22与T型滑块连接板21以及滑柱13为一体化结构，可保证高温环境中使用性能。单元体17可在水平方向上前后移动进行调形，调形完成后可拧紧T型滑块22上的M10螺栓35，同时拧紧M6螺栓36固定调形液压缸7的位置，使单元体17完全固定在保温箱1内。在型材的三维拉弯过程中往流道30中通入循环流动的冷却水，使卸载时保温箱4温度快速降低以及防止拉弯过程中工作台1温度过高。