[发明专利]一种均匀板厚的制品渐进成形方法及该方法获得的制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种均匀板厚的制品渐进成形方法及该方法获得的制品，属于板料渐进成形加工技术领域。

背景技术

板料渐进成形技术不需要模具或只需要支撑模，借助CAD模型即可完成板料制品的成形，特别适合新产品开发以及单件或小批量钣金件的生产，可做为冲压企业柔性制造环节，是对传统冲压成形的有利补充，因而得到了越来越多的关注和研究。

对于现有渐进成形技术，不管是工具与板料始终接触的连续式渐进成形，还是工具因不断抬起落下而与板料保持断续的周期性接触的锤击式渐进成形，制品的厚度均显著受成形角影响，板料变形前后厚度基本遵循正弦定律，即t＝t₀·sin(90^o-α)。可见成形角越大，变形后板料厚度越薄，当成形角超过板料的渐进成形极限角时，板料即发生破裂。因此当制品不同部分成形角相差较大时，成形制品厚度显著不均，成形角大的区域甚至容易发生破裂。成形制品厚度不均是目前限制渐进成形发展的主要问题之一。

发明内容

本发明提出了一种均匀板厚的制品渐进成形方法及该方法获得的制品，通过控制工具加工轨迹的波动方向即可控制工具的锤击角度，使金属由壁厚区域流向薄壁区域，从而达到均匀板厚的目的，提高了板料的成形性能和制品的成形质量。

本发明采用的技术方案如下：

一种均匀板厚的制品渐进成形方法，包括以下步骤：

(1)采用三维软件建立制品三维几何模型；

(2)采用三维软件或人工编程方式生成制件的连续接触渐进成形加工轨迹；

(3)将步骤(2)中的连续接触渐进成形加工轨迹以满足一定成形精度的离散点输出；

(4)在三维几何模型的竖直方向上引入正弦波动，生成锤击角为90°的锤击式渐进成形轨迹；

(5)按照制品的平均壁厚或成形处的期望壁厚，计算成形工具在不同位置处的锤击角度θ；

(6)以相邻两个正弦波动的波谷的工具轨迹点连线为转轴，将两波谷之间的轨迹点绕该转轴旋转角度(90°-θ)；

(7)输出渐进成形的波动加工轨迹；

(8)成形工具按步骤(7)所述的加工轨迹对板料进行渐进成形，得到制品。

进一步，所述的均匀板厚的制品渐进成形方法，步骤(3)中根据要引入正弦波的波长和每个波长应满足轨迹点的个数，通过Lagrange线性插值法对步骤(2)输出的加工轨迹点进行插值。

进一步的，步骤(5)的计算方法如下：

式中，制品的成形角为α，渐进成形的锤击角为θ，t₀为板料初始厚度，为制件侧壁平均厚度，t_底为单点成形时板料底部厚度，t_边缘为双点成形时板料边缘厚度；h为制品顶面到底面的高度；l为制品中心线到最外侧边缘的距离。

进一步的，步骤(7)的输出格式为数控机床或专用渐进成形机可识别的格式。

进一步的，所述步骤(8)的具体过程如下：

将待加工件做成平板状结构，使待加工件的几何中心与成形夹具的几何中心重合，压住待加工件的四周；成形工具在数控机床或专用渐进成形机的控制下按照步骤(7)生成的波动轨迹数据进行逐点渐进成形。

一种制品，采用所述的均匀板厚的制品渐进成形方法获得。

本发明的有益效果：

现有渐进成形技术无法直接解决因成形角变化而导致的板料局部厚度不均的问题。解决板料成形极限角限制和制品厚度不均多采用多道次渐进成形，即通过多次“从顶至底”和“从底至顶”来逐次调整板厚。但多道次渐进成形大幅增加了成形时间，且多道次成形制品的中间形状难以确定，仅能依靠经验或反复实验。

本发明所述的均匀板厚的渐进成形方法，将正弦波引入加工轨迹实现锤击式渐进成形；根据壁厚反推锤击角，将锤击角变为波动方向，写入工具不同位置处的波动加工轨迹，从而实现了工具对板料锤击方向的变化，改变了板料中金属的流动方向，达到了均匀制品厚度的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种均匀壁厚的渐进成形方法的板料变形示意图。

具体实施方式