[发明专利]一种自阻加热渐进成形装置和成形方法

权利要求书

1.一种自阻加热渐进成形装置，其特征在于，包括：待成形薄板(1)、支撑模型(2)、第一刚性工具头(3)、绝缘连杆(8)、第二刚性工具头(16)、可调柔性工具头组(17)和低压大电流脉冲电源(13)；

待成形薄板(1)固定在支撑模型(2)上；绝缘连杆(8)上依次安装有第一刚性工具头(3)、可调柔性工具头组(17)和第二刚性工具头(16)；第一刚性工具头(3)的加工端面和第二刚性工具头(16)的加工端面分别位于待成形薄板(1)上两相邻的加工区域上方、且与待成形薄板(1)接触；第一刚性工具头(3)的底部和第二刚性工具头(16)的底部分别通过导线接入低压大电流脉冲电源(13)的正极和负极，形成局部自阻加热回路。

2.根据权利要求1所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，可调柔性工具头组(17)，包括：N组柔性工具头(19)和N组弹性元件(18)；其中，各柔性工具头通过对应的弹性元件与绝缘连杆(8)连接。

3.根据权利要求2所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，柔性工具头(19)的头部结构采用一体式刚性结构或滚珠结构。

4.根据权利要求1所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，第一刚性工具头(3)和第二刚性工具头(16)内分别加工有第一冷却流道(4)和第二冷却流道(15)。

5.根据权利要求4所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，还包括：导管(5)、温度控制系统(11)和冷却控制系统(12)；

第一冷却流道(4)的入口端与冷却控制系统(12)的输出端连接，第二冷却流道(15)的出口端与冷却控制系统(12)的输入端连接；第一冷却流道(4)的出口端与第二冷却流道(15)的入口端通过导管(5)相互连通；温度控制系统(11)和冷却控制系统(12)之间通过导线连接。

6.根据权利要求5所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，还包括：第一红外热成像仪(6)、第一绝缘支架(7)、第二红外热成像仪(14)和第二绝缘支架(9)；其中，第一绝缘支架(7)和第二绝缘支架(9)分别设置在绝缘连杆(8)的两端；第一红外热成像仪(6)和第二红外热成像仪(14)分别通过第一绝缘支架(7)和第二绝缘支架(9)连接；第一红外热成像仪(6)和第二红外热成像仪(14)通过导线与温度控制系统(11)连接。

7.根据权利要求1所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，还包括：控制开关(10)；其中，控制开关(10)设置在第一刚性工具头(3)的底部与低压大电流脉冲电源(13)的正极连接的导线上。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，第一刚性工具头(3)和第二刚性工具头(16)之间的间距D与第一刚性工具头(3)的直径d₁和第二刚性工具头(16)的直径d₂满足如下关系：D≤1.5(d₁+d₂)。

9.根据权利要求1～7任意一项所述的自阻加热渐进成形装置，其特征在于，第一刚性工具头(3)和第二刚性工具头(16)的质心位于同一平面；第一刚性工具头(3)和第二刚性工具头(16)同时运动且运动轨迹相互平行；第一刚性工具头(3)和第二刚性工具头(16)的运动轨迹与绝缘连杆(8)相垂直。

10.一种自阻加热渐进成形方法，其特征在于，包括：

将待成形薄板固定在支撑模型上；

将各工具头依次安装在绝缘连杆上；其中，工具头，包括：第一刚性工具头、可调柔性工具头组和第二刚性工具头；

将第一刚性工具头和第二刚性工具头接入低压大电流脉冲电源，形成局部自阻加热回路；

将第一红外热成像仪和第二红外热成像仪分别通过第一绝缘支架和第二绝缘支架固定在绝缘连杆的两端，实现对各工具头之间、以及各工具头与待成形薄板接触区域的温度监控；

通过温度控制系统设定好加工区域需要达到的温度，打开低压大电流脉冲电源，接通加热回路；

控制第一刚性工具头和第二刚性工具头按照规划的轨迹在平面内对待成形薄板进行渐进成形；其中，可调柔性工具头组在第一刚性工具头和第二刚性工具头运动过程中，在接触压力和弹性元件弹力作用下自适应调整与待成形薄板的接触轮廓，对待成形薄板施加自适应校正压力，以提高成形精度；

随着各工具头运动轨迹完成，制作得到成形薄板。