專利名稱：連續(xù)不均勻壓縮成形三維曲面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板料成形方法，屬于金屬塑性加工領(lǐng)域，特別適用于雙曲度三維曲面件的快速成形。
背景技術(shù)：
三維曲面零件廣泛應(yīng)用于飛機、輪船、高速列車、化工容器等制造領(lǐng)域，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)以及城市雕塑中雙曲度曲面的需求量也越來越大。這些曲面零件通常是單件、小批量生產(chǎn)，零件的形狀多種多樣，每種形狀零件的數(shù)量不多。傳統(tǒng)的模具成形技術(shù)適于零件的大批量生產(chǎn)，用于曲面零件的小批量加工時，模具成本太高，因而不再適用。由于傳統(tǒng)的加エ技術(shù)不能滿足實際要求，單件、小批量曲面件的加工已成為諸多領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸問題。不均勻壓縮連續(xù)成形三維曲面的方法是解決單件、小批量曲面成形問題的ー種有效途徑。這種成形方法所需的成形力小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、造價低，能實現(xiàn)三維曲面零件的快速、高效、低成本加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種由金屬板料連續(xù)成形出三維曲面的方法。金屬板料在變形區(qū)內(nèi)獲得橫向彎曲變形及厚度方向的不均勻壓縮變形，不均勻壓縮導(dǎo)致板料的伸長量沿橫向不均勻分布，從而在彎曲橫截面上造成附加的縱向彎矩，使板料縱向彎曲。隨著板料的縱向連續(xù)進(jìn)給，在橫向與縱向彎曲變形的共同作用下，形成雙曲度的三維曲面。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，結(jié)合


如下ー種連續(xù)不均勻壓縮成形三維曲面的方法，使金屬板料3連續(xù)進(jìn)給，通過上、下成形工具之間的曲線形狀縫隙被不均勻壓縮后，在出口端形成雙曲度的曲面4，所述的成形エ具的縫隙的中線是曲線形狀，并且縫隙的寬度是非等值分布，具體步驟如下I)確定成形件的目標(biāo)曲面的主曲率方向，在曲面成形時，使金屬板料3的進(jìn)給方向即縱向與成形件目標(biāo)曲面的ー個主曲率方向一致，成形工具沿垂直于板料進(jìn)給方向即橫向布置，與成形件的目標(biāo)曲面的另ー個主曲率方向一致，并確定出成形件的目標(biāo)曲面縱向曲率P ^及橫截面曲線z = c (X)，其中z為高度方向坐標(biāo)。2)確定上、下成形工具之間的縫隙寬度函數(shù)h(x)，該函數(shù)應(yīng)為高度方向坐標(biāo)z的線性函數(shù)，成形縱曲率與橫曲率為同向的凸曲面4a時，縫隙2a的寬度值分布為中間小兩邊大，對于対稱的凸曲面，縫隙2a的寬度計算公式為h(x) = [\-(\-^-)—]H
d Pl其中H為板料3的厚度；P L為成形件目標(biāo)曲面的縱向曲率半徑；d為目標(biāo)曲面橫截面曲線C(X)上的最大高度差。成形縱曲率與橫曲率反向的鞍型曲面4b時，縫隙2b的寬度值分布為中間大兩邊小，對于對稱的鞍型曲面，縫隙2b的寬度計算公式為
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)不均勻壓縮成形三維曲面的方法，使金屬板料(3)連續(xù)進(jìn)給，通過上、下成形工具之間的曲線形狀縫隙被不均勻壓縮后，在出口端形成雙曲度的曲面(4)，所述的成形工具的縫隙的中線是曲線形狀，并且縫隙的寬度是非等值分布，具體步驟如下 1)確定成形件的目標(biāo)曲面的主曲率方向，在曲面成形時，使金屬板料(3)的進(jìn)給方向即縱向與成形件目標(biāo)曲面的一個主曲率方向一致，成形工具沿垂直于板料進(jìn)給方向即橫向布置，與成形件的目標(biāo)曲面的另一個主曲率方向一致，并確定出成形件的目標(biāo)曲面縱向曲率P L及橫截面曲線Z = C(X),其中Z為高度方向坐標(biāo)。
2)確定上、下成形工具之間的縫隙寬度函數(shù)h(x)，該函數(shù)應(yīng)為高度方向坐標(biāo)Z的線性函數(shù)，成形縱曲率與橫曲率為同向的凸曲面(4a)時，縫隙(2a)的寬度值分布為中間小兩邊大，對于對稱的凸曲面，縫隙(2a)的寬度計算公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種連續(xù)不均勻壓縮成形三維曲面的方法，其特征在于，所述金屬板料(3)進(jìn)給方式采用外力驅(qū)動進(jìn)給或由上下成型工具驅(qū)動進(jìn)給。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種連續(xù)不均勻壓縮成形三維曲面的方法，其特征在于，所述成形工具采用上成形工具(Ia)與下成形工具(Ib)，在成形過程中固定不動，通過施加外力使板料進(jìn)給。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種連續(xù)不均勻壓縮成形三維曲面的方法，其特征在于，所述成形工具采用上柔性輥(7a)與下柔性輥(7b)，在成形過程中，上下柔性輥繞自身軸線轉(zhuǎn)動，并帶動板料進(jìn)給。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由金屬板料連續(xù)成形出三維曲面零件的方法，屬于金屬塑性加工領(lǐng)域，特別適用于雙曲度三維曲面件的快速成形。其特點是通過配對的上、下成形工具及板料的進(jìn)給運動實現(xiàn)曲面的連續(xù)成形。板料連續(xù)通過成形工具時，在上、下成形工具的縫隙處形成橫截面為曲線形狀、厚度沿板料進(jìn)給方向由大到小變化的塑性變形區(qū)。板料在變形區(qū)內(nèi)獲得橫向彎曲變形及厚度方向的不均勻壓縮變形，不均勻壓縮導(dǎo)致板料的伸長量沿橫向不均勻，從而在彎曲橫截面上形成附加縱向彎矩，使板料縱向彎曲。隨著板料的縱向連續(xù)進(jìn)給，在橫向與縱向彎曲變形的共同作用下，形成雙曲度的三維曲面。
文檔編號B21D43/09GK102728706SQ20121020179
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者李明哲, 李湘吉, 王蜜, 蔡中義 申請人:吉林大學(xué)