[发明专利]一种金属板材多点复合渐进成形装置

说明书

技术领域

本发明属于板材渐进成形领域，尤其涉及一种金属板材多点复合渐进成形装置。

背景技术

金属板材成形技术是制造业及材料加工行业的重要组成部分，广泛应用于航天航空、船舶、汽车、生物医学、家用电器，以及一些新产品的开发、样品试制等领域。进入新世纪以来，产品更新速度快，生命周期短，人们对产品的多样化、个性化提出了更高的要求，这就需要企业能够快速响应市场需求，生产出低成本、高质量的产品。然而传统的板材成形工艺由于对模具过分依赖，一组模具只对应一种产品，如此便存在着制造周期长、生产成本高等不足，难以适应市场对小批量、多品种和新产品试制的需求。渐进成形技术是一种先进柔性加工工艺，在少使用模具甚至不使用模具的情况下便能成形出所需产品，由于对模具的依赖性小，具有制造成本低、生产周期短、成形范围广、适应强等突出优点。

目前比较典型的渐进成形技术主要有单点渐进成形和多点成形。单点渐近成形技术主要是利用分层制造的思想，将复杂的三维形状离散成一系列简单的二维层，由计算机控制形状简单的工具头在每一层上按照预定的轨迹进行局部塑形加工，经过变形成形出所需的产品。因此该工艺对产品的形状和结构没有特殊要求，能最大程度的缩短生产周期，降低制造成本，满足多样化、个性化的市场需要。但是在单点渐进成形过程中由于板材的成形平面受力不均，局部成形区域易出现失稳，极易出现破裂、压痕、凹陷、起皱和回弹等成形缺陷，严重影响成形件的尺寸精度和表面质量；并且工具头逐层成形路径较长，成形效率低。这些因素的存在很大程度的限制了单点渐进成形技术的实际运用。

多点成形是将整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的基本体组成的离散模具，由计算机控制和调整每个基本体的高度，从而成形出所需的目标形状。由于每个基本体高度可调，且在成形过程中与成形件始终保持接触，因此具有改善成形缺陷，优化板料变形路径，小设备加工大型件，易实现自动化，效率高等优点。但同时由于需要控制的基本体较多，在加工复杂三维曲面件的时候，精度难以控制，且压痕严重，设备开发成本高。这些因素也限制了多点成形在生产上的广泛运用。

在汲取金属板材单点渐进成形工艺和多点成形两种成形方式的优点的基础上，结合振动塑性成形原理，开发出多点复合渐进成形装置，从而到在板材渐进成形过程中降低失稳、减少加工能耗，改善加工质量，提高板料成形能力、成形精度、成形效率等目的。

发明内容

本发明的目的在于利用一种金属板材多点复合渐进成形装置，旨在解决现有板材加工方法存在的加工效率低、失稳严重、成形表面质量差、设备昂贵等问题。

本发明的目的在于提供一种金属板材多点复合渐进成形装置，所述装置包括：显示面板、控制系统、机械系统、成形力检测系统；

所述控制系统连接所述机械系统，并对其步进电机实施控制实现工具头按照预定的成形轨迹运动，所述成形力检测系统连接所述机械系统，并对其工具头在成形过程中的成形力实施实时检测、数据分析、存储、获取测量结果，所述控制系统及所述成形力检测系统同时连接所述显示面板。

进一步，所述控制系统由硬件子系统与软件子系统组成；硬件子系统构建控制系统的硬件电路，主要由具有强大运动控制功能的运动控制卡、通信接口电路、稳流电源、接线端子板、抗干扰电路、行程控制开关、步进电机及其驱动器、结果显示器件组成；软件子系统主要由系统初始化模块、系统自动加工控制模块、手动加工控制模块、运行参数设置模块和系统退出模块、友好的人机控制界面组成，主要完成对成形系统的初始化、加工运行参数的设置、加工控制、加工运行状态显示、系统各轴速度和位置信息显示。

进一步，所述机械系统包括安装在机架上的上层传动结构、下层传动结构和升降机构；

所述上层传动结构包括安装在机架上层的滑轨I、滑轨II、步进电机I、步进电机II、左旋丝杆I、右旋丝杆I、丝杆I以及分别安装在左旋丝杆I和右旋丝杆I上的滑块；步进电机I安装在滑轨I上并连接左旋丝杆I，左旋丝杆I和右旋丝杆I通过联轴器连接，右旋丝杆另一端通过轴承座连接在丝杆I上，丝杆与步进电机II连接安装在滑轨II上；