[发明专利]一种基于叠加双层辅助材料的板料渐进成形装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于叠加双层辅助材料的板料渐进成形装置，包括分别设置在母材两侧的上辅材及下辅材以及与上辅材相适配的工具头，母材与上辅材之间、母材与下辅材之间均设有润滑层，工具头通过对上辅材施加压力，使上辅材、母材及下辅材产生形变；基于该装置的板料渐进成形方法为：1)在母材的上下表面布设润滑层，并与上辅材及下辅材贴合，得到堆叠材料；2)夹持并固定堆叠材料边缘，通过工具头进行加工；3)取下堆叠材料并分离各层，得到加工材料。与现有技术相比，本发明能够保证母材表面没有任何残留高度和加工痕迹，实现高表面质量；本发明可以改变母材成形时的应力状态，减小摩擦力，提高母材的成形极限。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种基于叠加双层辅助材料的板料渐进成形装置及方法。

背景技术

板料渐进成形零件的表面质量和成形极限是个两个重要的要求。Amini等人在文献“An investigation of conventional and ultrasonic-assistedincrementalforming of annealed AA1050 sheet”(International Journal of AdvancedManufacturing Technology,2017,Volume 90,Issue 5-8,pp 1569-1578)中研究发现：在工具头上作用超声波振动可以提高板料的成形极限。Lu等人在文献“Investigation ofmaterial deformation mechanism in double sideincremental sheet forming”(International Journal of Machine Tools and Manufacture,Volume 93,June 2015,pp 37-48)中研究了双点渐进成形方法。与单点渐进成形相比，双点渐进成形时使得板料承受一个背向的压应力，改善了材料成形的应力状态，因此提高了成形极限。但是双点渐进成形需要专用的设备，工艺过程相对复杂。Skjoedt等人在文献“Single Point IncrementalForming using a Dummy Plate-Multi Plate Forming”(2nd International Conferenceon New Forming Technology,Bremen,September 20-21,2007)中阐述了一种在单点渐进成形中叠加一块板料的成形方法，消除了材料表面的加工痕迹，解决了表面质量与加工时间之间的矛盾，但是该方法降低了所需成形板的成形极限。

工业应用中的很多钣金件，形状复杂且对表面质量和几何精度有很高的要求，传统的渐进成形方法制造的工件表面质量不高，加工时间长，成形极限的提高很有限，影响了该工艺的推广应用。

为了提高薄板材料的成形极限并获得良好的表面质量，还要尽可能降低工艺的复杂程度与设备投资，采用叠加双层辅材的方法，可以使目标材料既有良好的受力状态又有较高的表面质量，这对于拓宽渐进成形工艺的工业应用具有重要意义。

中国专利CN109622777A公布了一种基于叠加辅助材料的板料渐进成形装置及方法，包括工具头、辅材及润滑油，辅材形状与待加工的母材装置匹配，铺设在母材的表面，润滑油填充在母材与辅材之间，工具头经过辅材向母材施力，进行渐进成形加工。该专利通过叠加辅助材料来提高目标板料的成形性，但该方法并不能提高目标板料的表面质量，板料表面还是会存在明显的加工痕迹。相比于该专利，本发明不仅可以大幅提高目标板料的成形性，还能显著改善板料表面质量，可用于加工成形性能较差的材料，如硬铝材料等等，并可以得到表面无加工痕迹的零件。本发明还可以通过提高工具头转速来加工一些常温下难以加工的材料而不会破坏目标板料的表面质量，如镁合金，钛合金等等。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于叠加双层辅助材料的板料渐进成形装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：