[发明专利]一种加工三维曲面金属板类件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别是一种加工三维曲面金属板类件的方法。

背景技术

目前对金属板类件加工通常有两种加工方法，一种是移动热源线加热成形方法，它是利用金属板局部受高温、冷却(自然冷却或水冷却)后产生的局部热弹塑性收缩变形而达到整体弯曲的一种成形工艺。这种方法在加工曲率较小的板成形构件时，效率较高，当所要求加工的构件曲率较大或板材较厚时，则无法一次加工成形，需要在原加热线的位置上重复加热，重复加热次数过多将会导致工件机械性能和表面质量下降。另一种是多点成形方法，它是利用上、下基本体群直接对板材进行加载使之强制变形。利用多点成形装备的柔性与数字化制造特点，采用多点成形法可以实现不同曲面的成形，提高了成形效率和成形精度。但当加工的工件厚度较大，并且具有大量的弯扭形结构时，需要上、下基本体群施加很大的载荷，同时，由于该方法对多点成形装备中的上、下基本体群和加载结构的刚度、强度和成形压力都有较高的要求，因此成本较高，且该方法无法加工厚度相对长宽而言较大的板材变形。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种省力、低成本、高效率、高精度加工三维曲面金属板类件的方法。

为实现上述目的，本发明一种加工三维曲面金属板类件的方法，该方法具体为：根据板材的成形要求，选择多点成形与移动热源线加热成形相结合的方式来加工金属板类件，直至其达到所要求的三维曲面形状。

进一步，所述移动热源线加热采用单道加热。

进一步，所述移动热源线加热采用多道加热。

进一步，所述移动热源线加热同时或者加热后，进行水冷。

进一步，所述移动热源线加热后，可进行自然冷却。

进一步，所述多点成形可单侧进行加载。

进一步，所述多点成形可双侧进行加载。

进一步，所述多点成形中的多点加载的加载点位置、加载点位移和加载力的大小可采用控制系统来调节。

进一步，所述的控制系统可采用人工智能或专家系统等智能控制方法。

进一步，所述控制系统包含加载力的测量和反馈系统。

本发明在板材加工上采用移动热源线加热成形和多点成形相结合的方法，在对板材成形加工时，进行移动热源线加热操作，使板材的塑性变形加大，减小了局部残余应力，使材料回弹减小，并进行水冷却，令板材的塑性变形进一步加大，让板材有更大的弯折变形，减少了后续的多点成形过程中所加载的力，降低了成本，同时解决了移动热源线加热成形无法一次加工成形而需要重复加热的问题，还有助于降低成形后板材中的应力，保证成形后板材形状的稳定性。

附图说明

图1为加工三维曲面金属板类件装置的简单结构示意图；

图2为本发明的多点成形加载方式的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，采用先移动热源线加热后进行多点加载的方法对板材加工。首先，设置加热源2位置，对板材进行单道加热或者多道加热至某一形状4，并在加热过程中或者加热后进行水冷，由于局部加热区在膨胀过程中受阻，产生了压缩塑性变形，减小了局部残余应力，使材料回弹减小。其次，在此形状4状态时对板材进行多点加载成形，采用上、下基本体群1双侧加载的形式(基本体群加载力方向为压力或者拉力)，以较小的加载力便可以使板材达到最终成形状态3。板材所需加载力减小，相应的对上、下基本体群1和加载结构的刚度、强度和成形压力也相应降低，降低了成本。

另外，当板材变形所需的力较小时，在进行多点加载时，可进行单侧加载即可达到最终所需的三维曲面形状。如图2所示，在下基本体群5的冲头端安装万向节6，其上固定有强磁铁7，通过调节基本体群的位移，实现加工板成形的目标。

实施例2：

采用先多点加载后进行移动热源线加热。如图1所示，考虑板材的回弹，利用控制系统预先调整好上、下基本体群1，对板材进行多点加载至某一形状4，再采用移动热源线加热和水冷却，达到最终的目标成形面3。

实施例3：

采用移动热源线加热和多点加载交替进行的方法。如图1所示，先用移动热源进行线加热一段时间后，再采用上、下基本体群1对板材双侧加载或者单侧加载进行多点成形，在进行热源线加热时，加热位置可依成形状态发生改变，再利用控制系统调节基本体群加载点路径，加载载荷的大小，上述两种方式交替进行，直至达到最终板材成形面。

实施例4：

采用移动热源线加热和多点加载同时进行的方式对板材加工。设置加热源位置，利用控制系统调节基本体群加载点路径，加载载荷的大小，两种方式同时对板材加工，既提高了加工效率，又能保证成形效果，成形精度。