一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置與方法，包括機(jī)床托板、固定于機(jī)床托板上方的氣動(dòng)支撐、連接于氣動(dòng)支撐上末端的厚板、第一螺釘、通過第一螺釘固定于厚板上的導(dǎo)軌、連接于導(dǎo)軌上的滑塊、壓桿、工具頭、主軸、第二螺釘、通過第二螺釘固定于厚板一側(cè)末端的加熱感應(yīng)線圈、板料、分別位于板料上下方的壓板和墊板，壓桿的一末端垂直連接在滑塊上，另一末端位于主軸下方，加熱感應(yīng)線圈與厚板運(yùn)動(dòng)同步，調(diào)節(jié)氣動(dòng)支撐使得位于主軸下方的壓桿的一末端正好與工具頭處于進(jìn)刀位置時(shí)相接觸，工具頭每次進(jìn)給時(shí)使得壓桿帶動(dòng)厚板下去，壓力傳到氣動(dòng)支撐上，氣動(dòng)支撐下行，厚板帶動(dòng)加熱感應(yīng)線圈下去一個(gè)進(jìn)給以實(shí)現(xiàn)局部分層加熱。
【專利說明】
一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置與方法，其屬于金屬板料成形新工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著時(shí)代發(fā)展，一方面，社會(huì)對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化、多元化的要求日益強(qiáng)烈，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加;另一方面，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭要求新產(chǎn)品的研制周期越短越好。但傳統(tǒng)的沖壓方法已經(jīng)難以適應(yīng)這種瞬息萬變的市場(chǎng)需求滿足小批量多品種和試樣試制的需求，而要想在競(jìng)爭激烈的國際化市場(chǎng)中占領(lǐng)一席之地，就需要探索新的金屬板材成形方法及工藝，滿足小批量多品種和樣品試制的需求，實(shí)現(xiàn)金屬板材的快速、低成本、柔性成形。在這樣一種市場(chǎng)需求下，及隨著機(jī)械、控制等技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，一系列先進(jìn)的板材無模成形方法應(yīng)運(yùn)而生。其中，金屬板材漸進(jìn)成形的設(shè)想最早出現(xiàn)在1967年日本學(xué)者Leszak獲得的專利中，直到1993年，才由日本學(xué)者松原茂夫提出板材漸進(jìn)成形思想并應(yīng)用于成形加工，很快引起國際塑性界的重視，研究日趨白熱。
[0003]金屬板料漸進(jìn)成形的特點(diǎn)是通過引入快速原型制造技術(shù)的分層制造思想，根據(jù)模型漸進(jìn)成形方向的不同，可以劃分為正向成形和反成形，該技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)由最初的汽車工業(yè)領(lǐng)域，擴(kuò)展到其它工業(yè)領(lǐng)域如醫(yī)療器械、航空航天飛行器、電子和IC產(chǎn)業(yè)、廢舊板材的回收利用等領(lǐng)域。
[0004]近幾年，有學(xué)者在漸進(jìn)成形時(shí)將電流通入到工具和板料的接觸區(qū)，通過局部電阻發(fā)熱加熱板料，并將其應(yīng)用到鎂合金、鈦合金加工中。加熱板料成形區(qū)，提高局部區(qū)域的金屬塑性，就會(huì)使成形變得容易，有效降低成形力，能彌補(bǔ)普通漸進(jìn)成形系統(tǒng)剛度差的缺點(diǎn)，對(duì)于金屬板料漸進(jìn)成形技術(shù)的發(fā)展具有積極意義。
[0005]熱漸進(jìn)成形加熱方式用的比較多為電爐加熱、火焰加熱，采用這些方法的缺點(diǎn)為
[0006](I)電阻爐加熱具有加熱保溫效果，此方法雖可用于熱漸進(jìn)成形，但裝置較為復(fù)雜，且不易對(duì)溫度進(jìn)行控制，加熱效率比較低。
[0007](2)火焰加熱溫度不易控制，噪音大，勞動(dòng)條件差，混合氣體不夠安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有加熱裝置和方法的不足，提出了新的基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置與方法，采用此裝置與方法提高了加熱效率，感應(yīng)加熱的效率比火焰爐高30 %-50%，比電阻爐高20%-30%，具有明顯節(jié)能效果，加熱速度快、時(shí)間短、安全可靠、操作使用方便、并且能夠?qū)崿F(xiàn)分層局部加工。
[0009]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置，包括機(jī)床托板、固定于機(jī)床托板上方的氣動(dòng)支撐、連接于氣動(dòng)支撐上末端的厚板、第一螺釘、通過第一螺釘固定于厚板上的導(dǎo)軌、連接于導(dǎo)軌上的滑塊、壓桿、工具頭、主軸、第二螺釘、通過第二螺釘固定于厚板一側(cè)末端的加熱感應(yīng)線圈、板料、分別位于板料上下方的壓板和墊板，壓桿的末端垂直連接在滑塊上，另一末端位于主軸下方，加熱感應(yīng)線圈與厚板運(yùn)動(dòng)同步，調(diào)節(jié)氣動(dòng)支撐使得位于主軸下方的壓桿的末端正好與工具頭處于進(jìn)刀位置時(shí)相接觸，所述工具頭每次進(jìn)給時(shí)都會(huì)將壓桿向下壓一個(gè)進(jìn)給量，壓桿帶動(dòng)厚板下去一個(gè)進(jìn)給，壓力傳到氣動(dòng)支撐上，氣動(dòng)支撐下行，厚板帶動(dòng)加熱感應(yīng)線圈下去一個(gè)進(jìn)給以實(shí)現(xiàn)局部分層加熱。
[0010]本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案:一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形方法，包括如下步驟:[0011 ]第一步，安裝好基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置，將氣動(dòng)支撐安裝在機(jī)床托板上，然后將安裝好的導(dǎo)軌和滑塊的厚板與氣動(dòng)支撐連接，再將壓桿裝在滑塊上；
[0012]第二步，安裝板料，用壓板固定好板料，使得板料與加熱感應(yīng)線圈保持合適的距離；
[0013]第三步，加熱感應(yīng)線圈的大小大于板料的最大外緣尺寸，S卩加熱感應(yīng)線圈在加工過程中一直都處于板料的外緣，避免加熱感應(yīng)線圈在加工時(shí)卡在被加工零件上，將加熱感應(yīng)線圈安裝好，并調(diào)整好位置，使得加熱感應(yīng)線圈的中心與板料區(qū)域的中心相重合；
[0014]第四步，工具頭處于進(jìn)刀點(diǎn)時(shí)，計(jì)算好主軸與工具頭連接的一端離機(jī)床托板的高度，然后調(diào)整厚板的高度，以及滑塊，使得壓桿的一端正好和主軸與工具頭連接的一端相接觸；
[0015]第五步，檢查裝置安裝可靠后，進(jìn)行加熱，加熱到所需的溫度后；
[0016]第六步，啟動(dòng)加工程序，開始加工，隨著工具頭一層一層的向板料中心移動(dòng)，滑動(dòng)滑塊始終保證主軸與工具頭連接的一端能夠壓到壓桿的一端，加熱感應(yīng)線圈跟隨工具頭逐層對(duì)板料進(jìn)行加熱；
[0017]第七步，加工完成后，取下板料，進(jìn)行冷卻，完成加工過程。
[0018]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0019](I).本發(fā)明為熱漸進(jìn)成形提供了新的加熱裝置和加熱方法，增加了加熱方式的選擇；
[0020](2).本發(fā)明有效的提高了加熱效率，使得加熱速度變快、加熱時(shí)間縮短，大大提高了加工效率；
[0021](3).本發(fā)明節(jié)能效果比較好，沒有明火，安全可靠，操作方便，只對(duì)被加工區(qū)域進(jìn)行局部加熱。
【附圖說明】
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[0022]圖1為本發(fā)明基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖2為圖1中板料和感應(yīng)加熱絲的局部俯視圖。
[0024]其中:I機(jī)床托板，2氣動(dòng)支撐，3厚板，4滑軌，5第一螺釘，6滑塊，7壓桿，8主軸，9工具頭，1壓板，11板料，12墊板，13加熱感應(yīng)線圈，14第二螺釘。
【具體實(shí)施方式】
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[0025]本發(fā)明基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置包括機(jī)床托板1、固定于機(jī)床托板I上方的氣動(dòng)支撐2、連接于氣動(dòng)支撐2上末端的厚板3、螺釘5、通過螺釘5固定于厚板3上的導(dǎo)軌4、連接于導(dǎo)軌4上的滑塊6、壓桿7、工具頭9、主軸8、第二螺釘14、通過第二螺釘14固定于厚板3—側(cè)末端的加熱感應(yīng)線圈13、板料11、分別位于板料11上下方的壓板1和墊板12，壓桿7的末端垂直連接在滑塊6上，另一末端位于主軸8下方，加熱感應(yīng)線圈13與厚板3運(yùn)動(dòng)同步，調(diào)節(jié)氣動(dòng)支撐2使得位于主軸8下方的壓桿7的末端正好與工具頭處于進(jìn)刀位置時(shí)相接觸，工具頭9每次進(jìn)給時(shí)都會(huì)將壓桿7向下壓一個(gè)進(jìn)給量，壓桿7帶動(dòng)厚板3下去一個(gè)進(jìn)給，壓力傳到氣動(dòng)支撐2上，氣動(dòng)支撐2下行，厚板3帶動(dòng)加熱感應(yīng)線圈13下去一個(gè)進(jìn)給，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)局部分層加熱。
[0026]本發(fā)明基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形方法，包括如下步驟:
[0027]第一步，安裝好基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置，將氣動(dòng)支撐2安裝在機(jī)床托板I上，然后將安裝好的導(dǎo)軌4和滑塊6的厚板3與氣動(dòng)支撐2連接，再將壓桿7裝在滑塊6上；
[0028]第二步，安裝板料11，用壓板固定好板料11，使得板料11與加熱感應(yīng)線圈13保持合適的距離；
[0029]第三步，加熱感應(yīng)線圈13的大小必須大于板料11的最大外緣尺寸，也就是加熱感應(yīng)線圈13在加工過程中必須保證一直都處于板料11的外緣，杜絕加熱感應(yīng)線圈13在加工時(shí)卡在被加工零件上，將加熱感應(yīng)線圈13安裝好，并調(diào)整好位置，使得加熱感應(yīng)線圈13的中心與板料11區(qū)域的中心相重合；
[0030]第四步，工具頭9處于進(jìn)刀點(diǎn)時(shí)，計(jì)算好主軸8與工具頭9連接的一端離機(jī)床托板I的高度，然后調(diào)整厚板3的高度，以及滑塊6，使得壓桿7的一端正好和主軸8與工具頭9連接的一端相接觸；
[0031 ]第五步，檢查裝置安裝可靠后，進(jìn)行加熱，加熱到所需的溫度后；
[0032]第六步，啟動(dòng)加工程序，開始加工，隨著工具頭9一層一層的向板料11中心移動(dòng)，滑動(dòng)滑塊6始終保證主軸8與工具頭9連接的一端能夠壓到壓桿的一端，加熱感應(yīng)線圈13跟隨工具頭9逐層對(duì)板料11進(jìn)行加熱；
[0033]第七步，加工完成后，取下板料11，進(jìn)行冷卻，完成加工過程。
[0034]本發(fā)明基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形方法能夠提高加熱效率，使得加熱速度變快、加熱時(shí)間縮短，大大提高了加工效率，節(jié)能效果比較好，沒有明火，安全可靠，操作方便，只對(duì)被加工區(qū)域進(jìn)行局部加熱。
[0035]下面通過三個(gè)實(shí)施例來說明書本發(fā)明基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置與方法。
[0036]實(shí)施例1
[0037]將厚2mm長寬160cmX160cm的2060鋁合金，成形為圓臺(tái)形零件。
[0038]第一步，將板料安裝在機(jī)床托板上，壓上壓板，將板料固定??；
[0039]第二步，將加工程序?qū)霗C(jī)床，進(jìn)行對(duì)刀操作；
[°04°]第三步，安裝加熱感應(yīng)線圈，加熱感應(yīng)線圈位于板料下方適當(dāng)距離，使得加熱感應(yīng)線圈與板料盡量中心保持同心；
[0041]第四步，算好進(jìn)刀點(diǎn)位置，通過調(diào)節(jié)滑塊和氣動(dòng)支撐以調(diào)節(jié)壓桿的位置，使得壓桿處于機(jī)床主軸外緣下方，并且與之相接觸；
[0042]第五步，檢查裝置安裝可靠后，加熱溫度為300度，進(jìn)行加熱；
[0043]第六步，啟動(dòng)加工程序，開始加工；
[0044]第七步，加工完成，取下板料，進(jìn)行冷卻。
[0045]實(shí)施例2
[0046]將厚2mm長寬160cmX160cm的TC4鈦合金板料成形為圓臺(tái)形零件。
[0047]第一步，將板料安裝在機(jī)床托板上，壓上壓板，將板料固定?。?br>[0048]第二步，將加工程序?qū)霗C(jī)床，進(jìn)行對(duì)刀操作；
[0049]第三步，安裝加熱感應(yīng)線圈，加熱感應(yīng)線圈位于板料下方適當(dāng)距離，使得加熱感應(yīng)線圈與板料盡量中心保持同心；
[0050]第四步，算好進(jìn)刀點(diǎn)位置，通過調(diào)節(jié)滑塊和氣動(dòng)支撐以調(diào)節(jié)壓桿的位置，使得壓桿處于機(jī)床主軸外緣下方，并且與之相接觸；
[0051 ]第五步，檢查裝置安裝可靠后，加熱溫度為600度，進(jìn)行加熱；
[0052]第六步，啟動(dòng)加工程序，開始加工；
[0053]第七步，加工完成，取下板料，進(jìn)行冷卻。
[0054]實(shí)施例3
[0055]將厚2mm長寬160cmX160cm的AZ31B鎂合金板料成形為方錐形零件。
[0056]第一步，將板料安裝在機(jī)床托板上，壓上壓板，將板料固定?。?br>[0057]第二步，將加工程序?qū)霗C(jī)床，進(jìn)行對(duì)刀操作；
[0058]第三步，安裝加熱感應(yīng)線圈，加熱感應(yīng)線圈位于板料下方適當(dāng)距離，使得加熱感應(yīng)線圈與板料盡量中心保持同心；
[0059]第四步，算好進(jìn)刀點(diǎn)位置，通過調(diào)節(jié)滑塊和氣動(dòng)支撐以調(diào)節(jié)壓桿的位置，使得壓桿處于機(jī)床主軸外緣下方，并且與之相接觸；
[0060]第五步，檢查裝置安裝可靠后，加熱溫度250度，進(jìn)行加熱；
[0061 ]第六步，啟動(dòng)加工程序，開始加工；
[0062]第七步，加工完成，取下板料，進(jìn)行冷卻。
[0063]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置，其特征在于:包括機(jī)床托板(I)、固定于機(jī)床托板(I)上方的氣動(dòng)支撐(2)、連接于氣動(dòng)支撐(2)上末端的厚板(3)、第一螺釘(5)、通過第一螺釘(5)固定于厚板(3)上的導(dǎo)軌(4)、連接于導(dǎo)軌(4)上的滑塊(6)、壓桿(7)、工具頭(9)、主軸(8)、第二螺釘(14)、通過第二螺釘(14)固定于厚板(3)—側(cè)末端的加熱感應(yīng)線圈(13)、板料(11)、分別位于板料(11)上下方的壓板(10)和墊板(12)，壓桿(7)的一端垂直連接在滑塊(6)上，另一末端位于主軸(8)下方，加熱感應(yīng)線圈(13)與厚板(3)運(yùn)動(dòng)同步，調(diào)節(jié)氣動(dòng)支撐(2)使得位于主軸(8)下方的壓桿(7)的一端正好與工具頭(9)處于進(jìn)刀位置時(shí)相接觸，所述工具頭(9)每次進(jìn)給時(shí)都會(huì)將壓桿(7)向下壓一個(gè)進(jìn)給量，壓桿(7)帶動(dòng)厚板(3)下去一個(gè)進(jìn)給，壓力傳到氣動(dòng)支撐(2)上，氣動(dòng)支撐(2)下行，厚板(3)帶動(dòng)加熱感應(yīng)線圈(13)下去一個(gè)進(jìn)給以實(shí)現(xiàn)局部分層加熱。2.一種基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形方法，其特征在于:包括如下步驟 第一步，安裝好基于感應(yīng)加熱的漸進(jìn)成形裝置，將氣動(dòng)支撐(2)安裝在機(jī)床托板(I)上，然后將安裝好的導(dǎo)軌(4)和滑塊(6)的厚板(3)與氣動(dòng)支撐(2)連接，再將壓桿(7)裝在滑塊(6)上; 第二步，安裝板料(11)，用壓板(10)固定好板料(11)，使得板料(11)與加熱感應(yīng)線圈(13)保持合適的距離； 第三步，加熱感應(yīng)線圈(13)的大小大于板料(11)的最大外緣尺寸，即加熱感應(yīng)線圈(13)在加工過程中一直都處于板料(11)的外緣，避免加熱感應(yīng)線圈(13)在加工時(shí)卡在被加工零件上，將加熱感應(yīng)線圈(13)安裝好，并調(diào)整好位置，使得加熱感應(yīng)線圈(13)的中心與板料(11)區(qū)域的中心相重合； 第四步，工具頭(9)處于進(jìn)刀點(diǎn)時(shí)，計(jì)算好主軸(8)與工具頭(9)連接的一端離機(jī)床托板(I)的高度，然后調(diào)整厚板(3)的高度，以及滑塊(6)，使得壓桿(7)的一端正好和主軸(8)與工具頭(9)連接的一端相接觸； 第五步，檢查裝置安裝可靠后，進(jìn)行加熱，加熱到所需的溫度后； 第六步，啟動(dòng)加工程序，開始加工，隨著工具頭(9)一層一層的向板料(II)中心移動(dòng)，滑動(dòng)滑塊(6)始終保證主軸(8)與工具頭(9)連接的一端能夠壓到壓頭，加熱感應(yīng)線圈(13)跟隨工具頭(9)逐層對(duì)板料(11)進(jìn)行加熱； 第七步，加工完成后，取下板料(11)，進(jìn)行冷卻，完成加工過程。
【文檔編號(hào)】B21D37/16GK105945137SQ201610483130
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】王輝, 嚴(yán)大偉, 郭訓(xùn)忠, 李娟
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)