一种渐进成形和旋压复合成形的装置和方法与流程

本发明涉及板料加工技术领域，尤其涉及一种渐进成形和旋压复合成形的装置和方法。

背景技术：

金属板料塑性成形技术作为板料成型加工的主要方法，已在国民经济中占有十分重要的地位，广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件、电子、仪表等生产行业。目前旋压只能成形回转件，渐进成形适用于非回转件的成形，回转件时成形效率和成形质量一般。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种渐进成形和旋压复合成形半回转件的装置和方法，能实现半回转钣金件的旋压和渐进成形复合成形，具有成形效率高、成形效果好等优点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种渐进成形和旋压复合成形的装置，包含渐进成形机床、工具头、旋转组件、n个导向模块、台板、压料板、拉力模块和若干预紧螺栓，n为大于等于3的自然数；

所述工具头设置在渐进成形机床的主轴末端；

所述旋转组件固定在渐进成形机床的工作台上，包含基座、旋转台、轴承、转轴、从动齿轮、主动齿轮和步进电机，其中，所述旋转台呈圆柱状，其底面中心和转轴的一端垂直固连；所述转轴的另一端通过轴承和所述基座相连，使得所述旋转台能够相对基座自由转动；所述从动齿轮套在所述转轴上、和转轴同轴，且从动齿轮的内壁和转轴固连；所述主动齿轮和从动齿轮啮合；所述步进电机固定在基座上，其输出轴和所述主动齿轮的转轴同轴固连，用于驱动主动齿轮转动进而带动旋转台转动；

所述导向模块包含导柱和直线轴承，其中，所述导柱的下端和所述旋转台垂直固连；所述直线轴承套在所述导柱上，能够沿导柱自由上下滑动；

所述台板中心设有板料加工孔，且台板上沿周向均匀设有n个和所述导向模块一一对应的安装孔；所述n个导向模块均匀设置在台板和旋转台之间，其直线轴承通过对应的安装孔和所述台板固连，使得台板和旋转台上端面平行且能够沿n个导向模块的导柱自由上下滑动；

所述压料板呈圆环状，其内环的直径大于所述板料加工孔的直径；所述压料板上均匀设有若干和所述预紧螺栓一一对应的通孔，所述台板上设有若干和所述预紧螺栓一一对应的螺纹孔；所述若干预紧螺栓穿过压料板上其对应的通孔和台板上对应的螺纹孔螺纹连接，使得压料板、台板夹住板料，通过给板料施加压边力将板料固定在板料加工孔；

所述拉力模块包含若干拉力单元；

所述若干拉力单元沿台板周向均匀设置，均包含弹簧、挂钩和挂扣，其中，所述弹簧一端和所述旋转台上端面固连，另一端和所述挂钩固连；所述挂扣设置在所述台板的下端面，用于和所述挂钩相配合、使得弹簧的另一端和台板可拆卸式连接；

所述旋转台用于固定支撑凸模，使得支撑凸模位于板料加工孔下，以方便工具头对板料进行加工。

作为本发明渐进成形和旋压复合成形的装置进一步的优化方案，所述导柱通过导柱支座和所述旋转台固连；

所述导柱支座包含固定套和固定环，其中，所述固定套内壁的直径等于固定环内壁的直径，固定套外壁的直径小于固定环外壁的直径，固定套、固定环同轴且固定套的下端面和固定环的上端面固连；所述固定套套在导柱上，和所述导柱通过螺钉固连；所述固定环通过螺钉和所述旋转台固连。

作为本发明渐进成形和旋压复合成形的装置进一步的优化方案，所述n的值为4、6、8中的任意一个。

作为本发明渐进成形和旋压复合成形的装置进一步的优化方案，所述工具头采用铣刀或无刀刃的压头。

本发明还公开了一种基于该渐进成形和旋压复合成形的装置的支撑凸模成型方法，包含以下步骤：

步骤a.1），工具头采用5mm铣刀，将渐进成形机床的主轴加装工具头，并生成支撑凸模的加工轨迹；

步骤a.2），将工具头对刀，将模具坯料安装于旋转台中心，根据支撑凸模的加工轨迹控制步进电机工作，使得旋转台旋转，同时控制渐进成形机床工作、采用工具头对模具坯料进行铣削加工，得到支撑凸模。

本发明还公开了一种基于该渐进成形和旋压复合成形的装置的工件成型方法，包含以下步骤：

步骤b.1），工具头采用直径10mm无刀刃的压头，将渐进成形机床的主轴加装，并生成工件的加工轨迹；

步骤b.2），将工具头对刀，将支撑凸模安装于旋转台中心；

步骤b.3），将各个拉力单元中的挂钩和挂扣脱离，托住台板、将板料放在台板上正中处，用压料板压住板料后，拧紧各个预紧螺栓，使得压料板、台板之间形成固定住板料的压边力；

步骤b.4），将各个拉力单元中的挂钩和挂扣扣上，使得各个拉力单元的弹簧处于拉伸状态，此时台板受拉向下，板料接触支撑凸模顶端，实现预拉伸；

步骤b.5），根据支撑凸模的加工轨迹控制步进电机工作，使得旋转台旋转，同时控制渐进成形机床工作、采用工具头对板料进行加工，使得板料成形为工件。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明能够实现渐进成形正成形、负成形，回转钣金件，半回转钣金件，不规则钣金件的渐进成形，以及其他带激光、电热装置的辅助成形，并且可以在成形前期和后期对模具进行切削加工，实现各种特征的额复杂曲面金属板料的复合成形，加工柔度高于现有设计，成形效率和成形质量高。

附图说明

图1为本发明渐进成形和旋压复合成形的装置的结构示意图；

图2为本发明渐进成形和旋压复合成形的装置工作状态示意图。

图中，1-旋转组件，2-弹簧，3-台板，4-导柱，5-压料板，6-支撑凸模，7-工具头，8-板料，9-直线轴承，10-导柱支座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1、图2所示，本发明公开了一种渐进成形和旋压复合成形的装置，包含渐进成形机床、工具头、旋转组件、n个导向模块、台板、压料板、拉力模块和若干预紧螺栓，n为大于等于3的自然数；

所述工具头设置在渐进成形机床的主轴末端；

所述旋转组件固定在渐进成形机床的工作台上，包含基座、旋转台、轴承、转轴、从动齿轮、主动齿轮和步进电机，其中，所述旋转台呈圆柱状，其底面中心和转轴的一端垂直固连；所述转轴的另一端通过轴承和所述基座相连，使得所述旋转台能够相对基座自由转动；所述从动齿轮套在所述转轴上、和转轴同轴，且从动齿轮的内壁和转轴固连；所述主动齿轮和从动齿轮啮合；所述步进电机固定在基座上，其输出轴和所述主动齿轮的转轴同轴固连，用于驱动主动齿轮转动进而带动旋转台转动；

所述导向模块包含导柱和直线轴承，其中，所述导柱的下端和所述旋转台垂直固连；所述直线轴承套在所述导柱上，能够沿导柱自由上下滑动；

所述台板中心设有板料加工孔，且台板上沿周向均匀设有n个和所述导向模块一一对应的安装孔；所述n个导向模块均匀设置在台板和旋转台之间，其直线轴承通过对应的安装孔和所述台板固连，使得台板和旋转台上端面平行且能够沿n个导向模块的导柱自由上下滑动；

所述压料板呈圆环状，其内环的直径大于所述板料加工孔的直径；所述压料板上均匀设有若干和所述预紧螺栓一一对应的通孔，所述台板上设有若干和所述预紧螺栓一一对应的螺纹孔；所述若干预紧螺栓穿过压料板上其对应的通孔和台板上对应的螺纹孔螺纹连接，使得压料板、台板夹住板料，通过给板料施加压边力将板料固定在板料加工孔；

所述拉力模块包含若干拉力单元；

所述若干拉力单元沿台板周向均匀设置，均包含弹簧、挂钩和挂扣，其中，所述弹簧一端和所述旋转台上端面固连，另一端和所述挂钩固连；所述挂扣设置在所述台板的下端面，用于和所述挂钩相配合、使得弹簧的另一端和台板可拆卸式连接；

所述旋转台用于固定支撑凸模，使得支撑凸模位于板料加工孔下，以方便工具头对板料进行加工。

所述导柱通过导柱支座和所述旋转台固连；

所述导柱支座包含固定套和固定环，其中，所述固定套内壁的直径等于固定环内壁的直径，固定套外壁的直径小于固定环外壁的直径，固定套、固定环同轴且固定套的下端面和固定环的上端面固连；所述固定套套在导柱上，和所述导柱通过螺钉固连；所述固定环通过螺钉和所述旋转台固连。

所述n的值为4、6、8中的任意一个。

所述工具头采用铣刀或无刀刃的压头。

本发明还公开了一种基于该渐进成形和旋压复合成形的装置的支撑凸模成型方法，包含以下步骤：

步骤a.1），工具头采用5mm铣刀，将渐进成形机床的主轴加装工具头，并生成支撑凸模的加工轨迹；

步骤a.2），将工具头对刀，将模具坯料安装于旋转台中心，根据支撑凸模的加工轨迹控制步进电机工作，使得旋转台旋转，同时控制渐进成形机床工作、采用工具头对模具坯料进行铣削加工，得到支撑凸模。

本发明还公开了一种基于该渐进成形和旋压复合成形的装置的工件成型方法，包含以下步骤：

步骤b.1），工具头采用直径10mm无刀刃的压头，将渐进成形机床的主轴加装，并生成工件的加工轨迹；

步骤b.2），将工具头对刀，将支撑凸模安装于旋转台中心；

步骤b.3），将各个拉力单元中的挂钩和挂扣脱离，托住台板、将板料放在台板上正中处，用压料板压住板料后，拧紧各个预紧螺栓，使得压料板、台板之间形成固定住板料的压边力；

步骤b.4），将各个拉力单元中的挂钩和挂扣扣上，使得各个拉力单元的弹簧处于拉伸状态，此时台板受拉向下，板料接触支撑凸模顶端，实现预拉伸；

步骤b.5），根据支撑凸模的加工轨迹控制步进电机工作，使得旋转台旋转，同时控制渐进成形机床工作、采用工具头对板料进行加工，使得板料成形为工件。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。