2021-专利说明-一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112845832A(43)申请公布日2021.05.28(21)申请号202110026123.2(22)申请日2021.01.08(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人常志东　杨梅　陈军　(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人陈源源(51)Int.Cl.B21D31/00(2006.01)B21D43/00(2006.01)B21D37/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法(57)摘要本发明涉及一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，将母材夹持在上辅材和下辅材之间，形成三层状结构，并且母材和上辅材、下辅材之间填充有润滑油，上辅材和下辅材的四周通过夹具工装夹持固定；使用工具头经过上辅材对母材施加变形力，进行渐进成形加工；母材成形为所需形状的构件后，取走上辅材和下辅材。与现有技术相比，本发明具有实现成形性能较差材料的渐进成形、实现非型腔几何特征的钣金件的加工等优点。CN112845832ACN112845832A权　利　要　求　书1/1页1.一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，其特征在于，将母材夹持在上辅材和下辅材之间，形成三层状结构，并且母材和上辅材、下辅材之间填充有润滑油，上辅材和下辅材的四周通过夹具工装夹持固定；使用工具头经过上辅材对母材施加变形力，进行渐进成形加工；母材成形为所需形状的构件后，取走上辅材和下辅材。2.根据权利要求1所述的一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，其特征在于，所述的母材初始形状为所需构件形状在水平面的投影形状。3.根据权利要求2所述的一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，其特征在于，在母材初始形状的四周设有补偿面，补偿面边缘和上下辅材对齐，连同上下辅材一起被夹具工装夹持。4.根据权利要求1所述的一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，其特征在于，所述上辅材和下辅材的面积大于母材初始形状的面积。5.根据权利要求1所述的一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，其特征在于，所述上辅材采用铝合金板或钢板。6.根据权利要求1所述的一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，其特征在于，所述下辅材采用铝合金板或钢板。7.根据权利要求1所述的一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，具体包括：S1、将母材按照所需构件形状进行初始形状的冲裁或者线切割；S2、对裁剪后的母材的上下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面涂润滑油后放在下辅材上并进行定位，母材的定位位置和渐进成形加工的工具头轨迹形状位置对应；S3、将上辅材放置在母材上，并且上辅材和下辅材对齐，将上辅材和下辅材通过夹具工装夹持固定在工作台上；S4、根据所需成形的构件的形状， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 工具头的运动轨迹，并对上辅材进行渐进成形加工，工具头对上辅材的成形力使母材成形为相应的构件形状；S5、渐进成形加工完成后取走上辅材和下辅材，得到成形后的母材即为所需成形的构件。2CN112845832A说　明　书1/3页一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法技术领域[0001]本发明涉及一种板料渐进成形方法，尤其是涉及一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法。背景技术[0002]板料渐进成形零件的形状精度、表面质量和成形极限是三个重要的要求。Dai等人在文献“Reduction of geometric deviation by multi‑pass incremental forming combined with tool path compensation for non‑axisymmetric aluminum alloy component with stepped feature”(International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2019,https://doi.org/10.1007/s00170‑018‑3194‑0)中通过大量的实验研究工艺参数对零件形状精度的影响，并通过轨迹优化进行回弹补偿降低几何误差。Ambrogio等人在文献“An analytical model for improving precision in single point incremental forming”(Journal of Materials Processing Technology,Volume 191,June2007,pp 92‑95)提出一种轨迹补偿的经验公式模型来提高成形件的形状精度。Lu等人在文献“Investigation of material 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。但是，上述传统的渐进成形方法还存在以下一些问题：1、渐进成形方法只适用于成形性能较好的材料，而对于如硬铝合金、钛合金或镁合金等成形性能较差的材料，在加工时会直接发生断裂的现象，无法采用渐进成形加工。2、渐进成形的板料被夹具直接夹持，边缘受到约束，限制了变形范围，难以制造非型腔几何特征形状的钣金件。发明内容[0003]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具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，能够实现成形性能较差材料的渐进成形，并且实现非型腔几何特征的钣金件的加工。[0004]本发明的目的可以通过以下技术 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来实现：[0005]一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，将母材夹持在上辅材和下辅材之间，形成三层状结构，并且母材和上辅材、下辅材之间填充有润滑油，上辅材和下辅材的四周通过夹具工装夹持固定；使用工具头经过上辅材对母材施加变形力，进行渐进成形加工；母材成形为所需形状的构件后，取走上辅材和下辅材。[0006]进一步地，所述的母材初始形状为所需构件形状在水平面的投影形状。[0007]进一步地，在母材初始形状的四周设有补偿面，补偿面边缘和上下辅材对齐，连同上下辅材一起被夹具工装夹持。3CN112845832A说　明　书2/3页[0008]进一步地，所述上辅材和下辅材的面积大于母材初始形状的面积。[0009]进一步地，所述上辅材采用铝合金板或钢板。[0010]进一步地，所述下辅材采用铝合金板或钢板。[0011]一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法，具体包括：[0012]S1、将母材按照所需构件形状进行初始形状的冲裁或者线切割；[0013]S2、对裁剪后的母材的上下表面涂润滑油后放在下辅材上并进行定位，母材的定位位置和渐进成形加工的工具头轨迹形状位置对应；[0014]S3、将上辅材放置在母材上，并且上辅材和下辅材对齐，将上辅材和下辅材通过夹具工装夹持固定在工作台上；[0015]S4、根据所需成形的构件的形状，设计工具头的运动轨迹，并对上辅材进行渐进成形加工，工具头对上辅材的成形力使母材成形为相应的构件形状；[0016]S5、渐进成形加工完成后取走上辅材和下辅材，得到成形后的母材即为所需成形的构件。[0017]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0018]1、本发明将母材通过上辅材和下辅材进行双面夹紧固定，在辅材和母材之间设置润滑油，并且将辅材和母材共同进行渐进成形加工，由此在母材的上下两面会产生静水压力从而改善母材成形时的应力状态，提高成形极限，实现了成形性能较差的板料的渐进成形加工。[0019]2、母材通过上下辅材的夹紧进行固定，在加工时母材的变形基本不会受到约束，可自由变形，拓宽了渐进成形工艺范围，特别适用于成形具有非型腔几何特征的钣金件，如具有叶片特征的钣金件。[0020]3、使用本发明的方法进行加工，母材成形后无需进行修边便可直接获得所需形状的构件，避免了修边时产生的回弹，保证了最终成形件的轮廓精度。[0021]4、本发明通过上辅材的设置能够避免钣金件表面的加工痕，提高加工质量。附图说明[0022]图1为母材初始形状的俯视示意图。[0023]图2为装夹后的工艺主视示意图。[0024]图3为装夹后的工艺俯视示意图。[0025]图4为渐进成形过程的工艺示意图。[0026]图5为成形后的构件示意图。[0027]附图标记：1、工具头，2、上辅材，3、母材，4、下辅材，5、夹具工装。具体实施方式[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。[0029]本实施例提供了一种具有非型腔几何特征的钣金件的渐进成形方法：母材3夹持在上辅材2和下辅材4之间，形成三层状结构，并且母材3和上辅材2、下辅材4之间填充有润4CN112845832A说　明　书3/3页滑油，上辅材2和下辅材4的四周通过夹具工装5夹持固定；使用工具头1经过上辅材2对母材3施加变形力，进行渐进成形加工；母材3成形为所需形状的构件后，取走上辅材2和下辅材4。[0030]如图1～图3所示，母材3的初始形状为所需构件形状在水平面的投影形状；母材3初始形状的整体面积尺寸远远小于上辅材2和下辅材4的面积尺寸，由此母材3能被上辅材2和下辅材4夹持，并且按照要求进行定位。母材3的定位位置和渐进成形加工的工具头1轨迹形状位置对应。夹具工装5对上辅材2和下辅材4进行四边夹持。[0031]在其他实施例中，为了方便母材3的定位，母材3可设置一定的补偿面，补偿面边缘和上下辅材4对齐，连同上下辅材4一起被夹具工装5夹持。装夹后母材3可实现部分约束固定。[0032]上辅材2采用铝合金板或钢板，可以提高母材3成形时的表面质量，减少加工痕迹，优选铝合金板。下辅材4需选择成形性较好的材料，不易发生破裂，一般同样采用铝合金板或钢板，优选钢板。[0033]如图4所示，本实施例的具体实施过程如下：[0034]步骤S1、将母材3按照所需叶片状构件在水平面的投影形状进行冲裁或者线切割等。[0035]步骤S2、对裁剪后的母材3的上下表面涂润滑油后放在下辅材4上并进行精确定位，其定位需和成形轨迹形状位置一致，保证母材3成形后和所需构件的形状一致。[0036]步骤S3、将上辅材2放置在母材3上，并且上辅材2和下辅材4对齐，将上辅材2和下辅材4通过夹具工装5夹持固定在工作台上。[0037]步骤S4、根据所需成形的构件的形状，设计工具头1的运动轨迹，并对上辅材2进行渐进成形加工，工具头1对上辅材2的成形力使母材3成形为相应的构件形状；[0038]步骤S5、渐进成形加工完成后取走上辅材2和下辅材4，得到成形后的母材3即为所需叶片状构件，如图5所示。[0039]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。5CN112845832A说　明　书　附　图1/2页图1图2图36CN112845832A说　明　书　附　图2/2页图4图57