[发明专利]双面多点增量成形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及板料冲压塑性加工技术领域，具体地，涉及一种双面多点增量成形工艺。

背景技术

冲压成形具有高效高精度的特点，但其对装备要求高，不适合于单件小批量试制生产。由于市场需求的多样化发展趋势，企业不仅需要能快速响应市场的变化，而且需要通过不断地技术创新，推出新产品去引导市场。在此基础上，金属板材柔性成形技术得到了很大发展。通过无模成形技术，可以大大提高金属板材加工的柔性。金属板材无模成形是指使用非模具的成形工具使金属板材逐渐发生塑性变形，最终得到所需零件形状的加工方法。

增量成形技术是近年来兴起的一种快速无模成形技术，它通过采用简单模具对板料进行逐次塑性加工，不需要专用的模具就可以成形较为复杂的零件。将被加工板材放在一套夹具上，在板材四周用压板夹紧。加工时，利用事先编好的加工程序，控制上下两个成形工具头挤压板料，两工具头以走线的方式，使板材逐步产生塑性变形，直至加工成所需形状。

增量成形是一种局部加载成形技术，具有载荷小、柔性高、加工灵活特征，可以部分取代一些拉伸成形的传统工艺。同时，在增量成形过程中，由于板料变形区内的每一点在每一增量步内都要参与成形，变形相对均匀，从而避免了局部应变集中，因此提高了板材的成形极限。

目前，已有一些增量成形技术在开发中，但由尚未全面推广应用。一些公开的专利文献中有关于金属板材无模成形的表述，如“金属板材无模成形实用装置”，授权公告号为:CN2900010Y，包括走模板、动模板和底板等，通过走模板上的多个柱形成形杆沿其轴向调整位置，形成定模的离散化成形模面。成形时，板材受到挤压后形成与运模的离散化成形面相吻合的动模成形面，从而使板材被拉伸成形。该装置具有结构简单，制造成本低的优点。但是，由于动模为软模，因此难以成形材质较硬或较厚的板材；相邻成形杆的距离较大，由成形杆构成的离散成形面与工件的设计轮廓之间的误差较大，成形后的工件尺寸精度不高；需要大量的成形杆以构成离散化成形面，工件尺寸较大时成形杆的调整也极为繁杂。另外一篇中国专利文献上也公开了一种“板材无模多点成型装置”，授权公告号CN2460239Y，与前述专利相比，区别主要是上、下基本体群是由多个相互独立的冲头组成，使上、下基本体群分别构成上、下模的离散化成形面进行冲压成形。该成型装置可成形较厚或材质较硬的板材，但同样存在冲头间距大、工件成形精度低、冲头调整复杂等问题、也不适合外形尺寸较大工件成形。

在无模成形方法中，除了使用离散化模具，对于利用单一工具头成形，也有一些专利文献。授权号为CN101947597A的“渐进式无模成形方法”专利，提出了一种渐进式无模成形方法，使用了三对挤压成形头，其中包括一对用以成形的主成形头、以及位于主成形头附近的用以夹持和定位板材的两对辅助成形头，在数控系统的控制下沿垂直方向按照各自设定的轨迹独立移动，对板材形成连续渐进的挤压式拉伸成形。该成形装置一定程度上克服了前述无模成形专利的冲头间距大、成形精度低等问题，但是工作时只有一对成形工具头用于成形，成形过程是工作台沿X、Y方向移动而成形工具头沿高度方向移动，成形过程板料受力情况简单，无法实现复杂应力状态下的成形，由于工作台移动，大尺寸构件需要更大的工作台而不适用。

美国J.Cao等在美国能源部的报告（DE-EE0003460）与专利US20130103177中提出了双面单点增量成形工艺，采用2个成形工具头，上工具头主动运动，下工具头为被动运动，通过控制上工具头的轨迹，实现板料成形；在此基础上又提出了一种电辅助双面单点增量成形方法，通过在此系统中施加电流来提高板料成形性能。该工艺与装备在复杂零件成形、模具成本、效率、能耗上有着明显的优势，大大提高了成形的柔性，能有效降低单件小批量生产成本。但是，存在以下不足：（1）同样存在成形过程板料受力情况简单的问题，无法实现复杂应力状态下的成形；（2）由于采用的是单点渐进式的无模成型方式，成形时成形工具头在对板材造成的塑性变形会影响已成形区域的板材，使其生额外的变形，从而降低了增量成形后工件的尺寸和形状精度；（3）在大尺寸构件成形时成形局部刚度不足。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双面多点增量成形工艺，以期实现对薄板进行高柔性的增量成形加工。

根据本发明的一个方面，提供一种双面多点增量成形工艺，所使用的板料成形装置包括板料夹持单元、上工具头、下工具头以及工具头驱动单元，其特征是，步骤如下：

第1步：将所述板料夹持在所述夹持单元上；