液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，包括：一上部開口的容器，其中能夠盛放液體；一板料成形夾具，固定設置于容器開口邊緣，用于夾持需要成形的板料；一壓力控制系統(tǒng)，用于將液體導入容器中，并控制容器中液體的設定壓力值；一溫度控制電路，用于控制容器中液體在設定溫度值。該裝置用具有一定壓力的液體代替支撐模型，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬板料的無模漸進成形，可大幅改善普通漸進成形過程中所出現(xiàn)的板料變形不均的問題，且較好的控制塑料板料成形過程中的溫度，從而可簡化整個工藝過程，提高板料的成形性能，提高制品的成形質(zhì)量。
【專利說明】液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及板料漸進成形加工技術，尤其是一種液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置。

【背景技術】
[0002]金屬板料數(shù)控漸進成形技術采用快速原型制造技術“分層制造”的思想，以CAD模型驅(qū)動，采用現(xiàn)有的通用CAM技術和裝備，即可加工任意形狀的金屬板材零件，非常適合加工單件或小批量的薄殼類產(chǎn)品。
[0003]完全無模無支撐的漸進成形，即負成形，板料底部無任何支撐，但只能用來成形形狀比較簡單且精度較低的零件。若需成形形狀較復雜且精度較高的零件，需在板料底部添加支撐模型，即正成形。正成形方式所用的支撐模型，其輪廓狀與所成形的零件的形狀一致或接近。雖然支撐模型跟傳統(tǒng)沖壓模具相比，結(jié)構(gòu)更簡單，但若采用支撐模型進行漸進成形，依然要經(jīng)歷模型的設計和制造過程，無法實現(xiàn)真正的無模制造。
[0004]有文獻報道，漸進成形過程中，當金屬板料的溫度升高時，可以在一定程度上降低板料的變形抗力，降低制品的殘余應力，提高板料的成形性能。目前所報道的板料加熱方式主要有激光加熱、電阻加熱和紅外燈加熱。但是激光加熱效率低且設備復雜昂貴，而電阻加熱和紅外燈加熱則存在加熱不均，板料溫度不易控制等問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，該裝置用具有一定壓力的液體代替支撐模型，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬板料的無模漸進成形，可大幅改善普通漸進成形過程中所出現(xiàn)的板料變形不均的問題，且較好的控制塑料板料成形過程中的溫度，從而可簡化整個工藝過程，提高板料的成形性能，提高制品的成形質(zhì)量。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0007]—種液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，包括:
[0008]一上部開口的容器，其中能夠盛放液體；
[0009]一板料成形夾具，固定設置于容器開口邊緣，用于夾持需要成形的板料；
[0010]一壓力控制系統(tǒng)，用于將液體導入容器中，并控制容器中液體的設定壓力值；
[0011]一溫度控制電路，用于控制容器中液體在設定溫度值。
[0012]進一步的，還包括一通過管路與容器內(nèi)部液體相通的溢流閥，溢流閥用來控制容器中液體的流泄，保持容器內(nèi)的壓力恒定，溢流閥的出口連通至液壓箱。
[0013]所述容器為上部開口的密封箱體。
[0014]所述板料成形夾具包括上下配合使用的上板料成形夾具和下板料成形夾具，上、下板料成形夾具之間咬合用于固定夾持需要成形的板料邊緣。
[0015]所述下板料成形夾具與容器開口邊緣接觸處通過密封件密封，防止液體泄漏。
[0016]所述壓力控制系統(tǒng)，包括:
[0017]液壓箱，用于盛放液體；
[0018]液壓泵，用于抽取液壓箱中的液體；
[0019]電磁換向閥，通過管道連通液壓泵和容器，用于將液壓箱的液體導入容器或回流至液壓箱中；
[0020]單向閥和壓力表，分別串聯(lián)于電磁換向閥與容器連通的管道上，壓力表的數(shù)值變化超過設定范圍能夠使電磁換向閥換位。
[0021]所述電磁換向閥為兩位三通電磁換向閥；所述液壓箱為油箱。
[0022]所述溫度控制電路，包括:
[0023]由依次串聯(lián)的電源、溫度控制器、開關和加熱電阻組成導電回路；加熱電阻設置于容器內(nèi)的液體中，電源、溫度控制器和開關均設置于容器外。
[0024]一種液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形方法，包括:
[0025]I)準備工作，建立三維CAD模型，并利用其CAM功能將CAD模型沿加工路徑方向離散，生成加工軌跡文件；
[0026]將板料下料，使板料的幾何中心與成形夾具的幾何中心重合，壓住板料四周裝夾;
[0027]2)設定溫度和壓力參數(shù)，設定壓力表的上限和下限，設定溢流閥的溢流壓力，用溫度控制器設定加熱電阻溫度的上限值和下限值；
[0028]3)接通液壓回路，使液壓回路內(nèi)的壓力達到預定值；初始加工時，回路內(nèi)液壓力低于壓力表下限值，電磁換向閥通電換位，液壓泵向液壓回路泵油，使箱體內(nèi)液面升高至儲滿；繼續(xù)泵油，回路內(nèi)壓力迅速升高，至壓力表上限值時，電磁換向閥斷電換位，液壓泵所泵出的油不再送入液壓回路，直接泄入油箱；
[0029]4)接通溫度控制電路，使箱體內(nèi)的液體溫度達到預定值；接通電源后，若箱體內(nèi)液體溫度低于溫度控制器所設定的溫度下限值，則通過加熱電阻為液體加熱，待其溫度升高至溫度控制器所設定的上限值時，由溫度控制器自動斷開電路，加熱電阻停止加熱；
[0030]5)加工工具在機床的控制下進行逐點漸進成形；成形工具按照步驟I)生成的加工軌跡數(shù)據(jù)，進行逐點漸進成形；
[0031]加工過程中，由溫度控制電路控制成形過程中液體溫度，若液體溫度降到溫度下限值以下，則溫度控制器自動重新接通回路，進行電阻加熱；若溫度升高至溫度上限值，溫度控制器自動斷開電路，停止加熱；
[0032]加工過程中，由壓力控制系統(tǒng)控制成形過程中箱體內(nèi)的壓力，由于板料變形導致箱體可儲存液體的空間變小，液體壓力急劇增加，若液體壓力高于溢流閥所設定的壓力值，則箱體內(nèi)的液體通過溢流閥泄流；即液體壓力保持在不高于液流閥所設定的壓力值內(nèi)；
[0033]若加工過程中液體壓力降低，低于壓力表規(guī)定的下限值，則通過電磁換向閥換位，使液壓泵重新接通液壓回路，補充液體達到設定壓力值；
[0034]6)成形完成后，用手動開關斷開溫度控制電路，關閉液壓泵停止液體輸送。
[0035]所述步驟I)中的板料采用厚度為1.5mm的鎂合金AZ31板，板料下料成230X 230mm，成形夾具壓住板料四周15mm裝夾。
[0036]所述步驟2)中溫度和壓力參數(shù)具體設定為，設定壓力表的上限和下限分別為2.6Mpa和2.5Mpa，設定溢流閥的溢流壓力為2.7Mpa ;溫度控制器設定加熱電阻溫度的上限值和下限值分別為190°C和180°C。
[0037]本實用新型中，板料成形夾具包括上下配合使用的上板料成形夾具和下板料成形夾具均為現(xiàn)有裝置，溫度控制器也是現(xiàn)有的設備，市場中可以購買到，在此不再贅述。
[0038]本實用新型的板料成形夾具固定于箱體，且添加密封零件，防止液體泄漏；箱體內(nèi)的液體需根據(jù)具體成形需要保持設定的壓力和溫度；壓力控制系統(tǒng)用來設定并保證箱體內(nèi)的液壓力；溫度控制電路用來設定并保證箱體內(nèi)液體的溫度。
[0039]壓力控制系統(tǒng)包括壓力表、電磁換向閥、液壓泵、油箱、單向閥和溢流閥；壓力表用來設定的箱體內(nèi)液體的壓力，并控制電磁換向閥的換位，進而控制液壓泵所泵出的液體的流向；液壓泵用來補充液壓回路損失的液體，補充和保證箱體內(nèi)的液體壓力；單向閥用來防止箱體內(nèi)的液體倒流，保護液壓泵；溢流閥用來控制穩(wěn)定液體的流泄，以保持液壓回路內(nèi)的壓力恒定。
[0040]溫度控制電路主要包括加熱電阻和溫度控制器；加熱電阻用來加熱箱體內(nèi)的液體，使其溫度升高；溫度控制器用來設定箱體內(nèi)液體的溫度，并控制液體溫度不超過設定值。
[0041]本實用新型的有益效果是:
[0042]現(xiàn)有技術成形形狀較復雜的零件時，需先加工支撐模,現(xiàn)有的技術對于板料的加熱不均勻；本實用新型采用液壓支撐及輔助加熱板料，用具有一定壓力的液體代替支撐模型，同時保證板料各處的支撐壓力相同，且處于合理的溫度范圍內(nèi)。改善了無支撐模成形時精度不夠的問題，又省略了支撐模漸進成形時制造支撐模的過程，可實現(xiàn)無模漸進成形復雜零件。能夠?qū)崿F(xiàn)金屬板料的無模漸進成形，可大幅改善普通漸進成形過程中所出現(xiàn)的板料變形不均的問題，且較好的控制塑料板料成形過程中的溫度。本實用新型采用液體作為導熱介質(zhì)，利用液體熱慣性好且溫度分布均勻的特點，解決了現(xiàn)有溫熱漸進成形中所出現(xiàn)的加熱不均，溫度難以保持的問題，從而可簡化整個工藝過程，提高室溫下難加工板料的成形性能，提高制品的成形質(zhì)量。本實用新型對于提高材料成型極限，實現(xiàn)小到中批量的復雜形狀產(chǎn)品的漸進成形加工尤有意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置的示意圖。
[0044]圖中標號名稱:1油箱，2液壓泵,3兩位三通電磁換向閥,4單向閥,5壓力表,6板料成形夾具(下)，7板料(變形后)，8板料成形夾具(上)，9成形工具，10板料(未變形)，11密封元件，12加熱電阻，13開關，14溫度控制器，15交流電源，16液體，17箱體，18
溢流閥。

【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0046]如附圖1所示，液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置中:
[0047]板料成形夾具(下)6和板料成形夾具(上)8配合固定于箱體17開口邊緣處，上、下板料成形夾具之間咬合用于固定夾持需要成形的板料(未變形)10邊緣，下板料成形夾具與容器開口邊緣接觸處通過密封元件11密封，防止液體泄漏。箱體17內(nèi)的液體(液壓油)需根據(jù)具體成形需要保持在設定的壓力和溫度范圍內(nèi)，由各液壓元件組成壓力控制系統(tǒng)，保證箱體17內(nèi)的液壓力，通過溫度控制電路，改變箱體17內(nèi)的油溫，進而控制板料的變形溫度。
[0048]壓力控制系統(tǒng)包括壓力表5、兩位三通電磁換向閥3、液壓泵2、油箱1、單向閥4和溢流閥18 ;壓力表5用來設定的箱體17內(nèi)液體的壓力，并控制電磁換向閥3的換位，進而控制液壓泵2所泵出的液體的流向；液壓泵2用來補充液壓回路損失的液體，補充和保證箱體17內(nèi)的液體壓力；單向閥4用來防止箱體17內(nèi)的液體倒流，保護液壓泵2 ;溢流閥18用來控制穩(wěn)定液體的流泄，以保持液壓回路內(nèi)的壓力恒定。
[0049]壓力控制系統(tǒng)中:通過設定壓力表5的上限值和下限值來控制兩位三通電磁換向閥3的換位，當油路壓力低于壓力表5的下限值時，兩位三通電磁換向閥3通電，左位接入回路，液壓泵2所泵出液壓油流入箱體17，以補充箱體17內(nèi)的液體和保持液壓力。當油路壓力高于壓力表5的上限值時，電磁換向閥3斷電，右位接入回路，液壓泵2所泵出液壓油流回油箱I。
[0050]兩位三通電磁換向閥3，通過管道連通液壓泵2和箱體17，兩位三通電磁換向閥3用于將油箱I中的液體導入容器或回流至油箱I中。
[0051]工作過程中，由于箱體17內(nèi)的壓力較高，為了防止箱體17內(nèi)的液體流出，在管路上添加單向閥4來保護液壓泵2。漸進成形過程中，由于板料變形導致箱體17可儲存液體的空間變小，液體壓力急劇增加，為了加工安全，在油路上添加溢流閥18來控制箱體內(nèi)穩(wěn)定泄油，以保持箱體內(nèi)的壓力恒定，溢流閥18的出口連通至油箱I。
[0052]溫度控制電路由依次串聯(lián)的交流電源15、溫度控制器14、開關13和加熱電阻12組成導電回路；加熱電阻12設置于箱體17內(nèi)的液體中，用來加熱箱體17內(nèi)的液體，使其溫度升高；交流電源15、溫度控制器14和開關13均設置于容器外。溫度控制器14用來設定箱體17內(nèi)液體的溫度，并控制液體溫度不超過設定值。交流電源15也可以采用直流電源代替。
[0053]溫度控制電路中:設定溫度控制器14的上限值和下限值，用串聯(lián)加熱電阻12對箱體17內(nèi)液壓油進行加熱，接交流電源15，通過開關13可手動閉合和斷開溫度控制電路。
[0054]液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形過程如下:
[0055](I)準備工作。建立三維CAD模型，并利用其CAM功能將CAD模型沿加工路徑方向離散，生成加工軌跡文件。采用厚度為1.5mm的鎂合金AZ31板，將板料下料成230 X 230mm，使板料(未變形)10的幾何中心與成形夾具的幾何中心重合，壓住板料四周15mm裝夾。
[0056](2)設定溫度和壓力參數(shù)。設定壓力表的上限和下限分別為2.6Mpa和2.5Mpa，設定溢流閥的溢流壓力為2.7Mpa。用溫度控制器設定電阻溫度的上限值和下限值分別為190 °C 和 180 0C ο
[0057](3)接通液壓回路，使液壓回路內(nèi)的壓力達到預定值。初始加工時，回路內(nèi)液壓力低于壓力表下限值2.5Mpa，電磁換向閥通電換位，液壓泵向液壓回路泵油，使箱體內(nèi)液面升高至儲滿。繼續(xù)泵油，回路內(nèi)壓力迅速升高，至壓力表上限值2.6Mpa時，電磁換向閥斷電換位，液壓泵所泵出的油不再送入液壓回路，直接泄入油箱。
[0058](4)接通溫度控制電路，使箱體內(nèi)的液體溫度達到預定值。接通電源后，若箱體內(nèi)液體溫度低于溫度控制器所設定的溫度下限值180°C，則通過加熱電阻為液體加熱，待其溫度升高至溫度控制器所設定的上限值190°C時，由溫度繼電器自動斷開電路，加熱電阻停止加熱。
[0059](5)加工工具在機床的控制下進行逐點漸進成形。成形工具9按照步驟(I)生成的加工軌跡數(shù)據(jù)，進行逐點漸進成形。加工過程中，若液體溫度降到180°C以下，則溫度繼電器自動重新接通回路，進行電阻加熱；若溫度升高至190°C，溫度繼電器自動斷開電路，停止加熱。加工過程中，由于板料7變形導致箱體可儲存液體的空間變小，液體壓力急劇增力口，若液體壓力高于溢流閥所設定的壓力2.7Mpa，則箱體內(nèi)的液體通過溢流閥泄流。若加工過程中液體壓力降低，低于壓力表規(guī)定的下限值2.5Mpa，則可通過電磁換向閥換位，使液壓泵重新接通液壓回路，補充液體壓力。
[0060](6)成形完成后，可用手動開關斷開溫度控制電路，關閉液壓泵停止液體輸送。
[0061]現(xiàn)有技術成形形狀較復雜的零件時，需先加工支撐模，現(xiàn)有的技術對于板料的加熱不均勻；本實用新型采用液壓支撐及輔助加熱板料，用具有一定壓力的液體代替支撐模型，同時保證板料各處的支撐壓力相同，且處于合理的溫度范圍內(nèi)。改善了無支撐模成形時精度不夠的問題，又省略了支撐模漸進成形時制造支撐模的過程，可實現(xiàn)無模漸進成形復雜零件。能夠?qū)崿F(xiàn)金屬板料的無模漸進成形，可大幅改善普通漸進成形過程中所出現(xiàn)的板料變形不均的問題，且較好的控制塑料板料成形過程中的溫度。本實用新型采用液體作為導熱介質(zhì)，利用液體熱慣性好且溫度分布均勻的特點，解決了現(xiàn)有溫熱漸進成形中所出現(xiàn)的加熱不均，溫度難以保持的問題，從而可簡化整個工藝過程，提高室溫下難加工板料的成形性能，提高制品的成形質(zhì)量。
[0062]上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
【權利要求】
1.一種液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，包括: 一上部開口的容器，其中能夠盛放液體； 一板料成形夾具，固定設置于容器開口邊緣，用于夾持需要成形的板料； 一壓力控制系統(tǒng)，用于將液體導入容器中，并控制容器中液體的設定壓力值； 一溫度控制電路，用于控制容器中液體在設定溫度值。
2.如權利要求1所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，進一步的，還包括一通過管路與容器內(nèi)部液體相通的溢流閥，溢流閥用來控制容器中液體的流泄，保持容器內(nèi)的壓力恒定，溢流閥的出口連通至液壓箱。
3.如權利要求1所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述容器為上部開口的密封箱體。
4.如權利要求1所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述板料成形夾具包括上下配合使用的上板料成形夾具和下板料成形夾具，上、下板料成形夾具之間咬合用于固定夾持需要成形的板料邊緣。
5.如權利要求4所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述下板料成形夾具與容器開口邊緣接觸處通過防止液體泄漏的密封件密封。
6.如權利要求1所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述壓力控制系統(tǒng)，包括: 液壓箱，用于盛放液體； 液壓泵，用于抽取液壓箱中的液體； 電磁換向閥，通過管道連通液壓泵和容器，用于將液壓箱的液體導入容器或回流至液壓箱中； 單向閥和壓力表，分別串聯(lián)于電磁換向閥與容器連通的管道上，壓力表的數(shù)值變化超過設定范圍能夠使電磁換向閥換位。
7.如權利要求6所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述電磁換向閥為兩位三通電磁換向閥。
8.如權利要求6所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述液壓箱為油箱。
9.如權利要求1所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述溫度控制電路包括由依次串聯(lián)的電源、溫度控制器、開關和加熱電阻組成導電回路。
10.如權利要求9所述的液壓支撐及輔助加熱的板料漸進成形裝置，其特征是，所述加熱電阻設置于容器內(nèi)的液體中，電源、溫度控制器和開關均設置于容器外。
【文檔編號】B21D22/22GK204074865SQ201420423817
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權日:2014年7月29日
【發(fā)明者】李麗華, 王進, 姜虎森 申請人:青島理工大學