[实用新型]压力可调控板材渐进成形压头及其成形装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属板材的成形加工，尤其涉及用于加工各种具有复杂曲面形状，如汽车、航空飞行器等壳体及其钣金件的成形设备。

背景技术

据统计全世界的钢材中，有60％—70％的是板材，其中大部分是经过冲压成形而被制成成品的。事实上，在现代制造业中，不管是汽车车身、航空飞行器壳体，还是各种仪器仪表、办公机械，以至家用电器和生活器皿等产品中，都存在大量的冲压成型件。目前这些具有各种曲面形状的板材成形件，大多是靠压力机和模具对板材、带材或型材等施加压力，使之产生塑性变形而获得所需形状和尺寸的成形钣金件。这种现有的冲压成型加工方法虽具有省工、省料、生产效率高和冲压力便于控制的优点，但也存在着一些不足：首先是模具制造成本高、制作周期长，因此仅适用于大规模批量生产，而对小批量或试制件就显得十分不经济，尤其对新产品的研制和开发十分不利；其次是这种冲压成型的加工范围也受到一定的限制，现代的汽车制造业、航空航天业等领域的钣金件正朝着结构日益复杂、精度日益提高、分块尺寸增大、相关联的零部件增多，使得模具的制作难度日趋加大，以至难以制成高精度的理想模具；再者对于具有圆柱冲压头的冲压设备，由于冲压作用力总是垂直向下的，这对于工件曲面或倾斜面来说，冲压头必然产生一沿冲压点切向的切向分力，这一切向分力又必然产生对工件的切向撕拉，而出现工件的拉破和起皱；同时这种冲压成形方法，其工件曲率半径受到冲压头半径的限制，否则会直接影响工件的形状和尺寸精度。

为此，人们开发出一种利用通电线圈产生电磁力的电磁成形工艺，该工艺装备在数微秒内建立起磁场，使金属工件尤其是导电率强的材质感生出电流，磁场与感生电流及其感生磁场相互间产生巨大的作用力，当冲击压力值达到工件材料的屈服强度时，工件将产生塑性变形。电磁成形技术是一种非接触成形工艺，它具有成形模具简单、设备通用性强、便于实现自动控制的优点。中国专利“多功能数控成型加工机”专利号00230779.0及“板材动圈电磁渐进成形装置”专利号200620095508.5，均公开了这种应用电磁成形原理的成形设备。但这类成形方法仍存在如下缺点：一是成形压力作用不稳定，成形压力受电磁压头与工件间隙变化的影响十分明显，间隙的增大会导致冲压力骤减，从而使被加工件并不能准确地形成所需的曲面形状；同时线圈平面还必须平行于工件，否则同样会形成压力不稳而难以得到所需的工件形状；二是成形压力不易调节控制，电磁压力的冲压力方向是在冲压作用位置一定范围内呈发散状的，这种发散状的冲压力还难以通过计算机的控制而实现跟随性调节，不利于对被加工工件的定量精确成形。另外，电磁压头的冲压力还与被加工材料的导电率相关联，使这种电磁成形工艺的适用范围受到限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种压力可调控板材渐进成形压头，它不仅适用于各种复杂曲面工件的成形加工，加工精度和表面质量优，而且准确定量成形，压力可调节控制。此外，本实用新型另一个要解决的技术问题是还要提供一种具有该渐进成形压头的成形装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的压力可调控板材渐进成形压头，包括成形压头筒体，在所述呈筒状的成形压头筒体的上端固定安装有成形电机；成形压头筒体的下端通过球头座活动地装有成形球头，该成形球头具有伸出成形压头筒体下端的外伸球冠部；在所述成形压头筒体的内腔里从上到下依次装有由丝杠和螺母组成的传动副及压力传感器，该压力传感器位上垫板和下垫板之间；丝杠与成形电机输出轴相连接，螺母支承于上垫板上；在下垫板和球头座之间支承有球头弹簧。