常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)及脹形方法
【專利摘要】常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)及脹形方法。隨著社會(huì)的發(fā)展，復(fù)雜的雙曲板材在飛機(jī)、船舶、高速機(jī)車、汽車乃至建筑等諸多行業(yè)中，得到越來越多的運(yùn)用。一種常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其組成包括：帶有油缸（1）的壓力機(jī)，所述的壓力機(jī)裝在壓力機(jī)下平臺(tái)（2）上，所述的壓力機(jī)下平臺(tái)連接壓邊圈系統(tǒng)，板材（3）穿過所述的壓邊圈系統(tǒng)或板材拉形設(shè)備（5），所述的板材上方具有柔性墊層（4），所述的板材下方具有流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)，所述的柔性墊層連接可重構(gòu)模具系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具系統(tǒng)連接壓力機(jī)滑塊（6）。本發(fā)明用于常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)。
【專利說明】常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)及脹形方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種用于板材成形的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)及脹形方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著社會(huì)的發(fā)展，復(fù)雜的雙曲板材在飛機(jī)、船舶、高速機(jī)車、汽車乃至建筑等諸多行業(yè)中，得到越來越多的運(yùn)用。人們不但要求成形的雙曲面形狀各異，又要求其成形精度高、生產(chǎn)效率高、表面質(zhì)量好、材料厚度均勻。這就對(duì)板材成形工藝提出了極大的挑戰(zhàn)。
[0003]在傳統(tǒng)板料成形方法中，手工成形方法由于生產(chǎn)效率低、加工精度低、不適合大批量生產(chǎn)，在板料成形中占據(jù)不了主導(dǎo)地位。固定即不可重構(gòu)模具成形方法生產(chǎn)效率高、加工件的精度高、適合大批量生產(chǎn)，多年來一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。但缺點(diǎn)是固定即不可重構(gòu)模具設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用高，成形一個(gè)零件需要一個(gè)模具甚至有時(shí)需要多個(gè)模具，造成新產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)，成本高，產(chǎn)品稍作改變后模具需要重新設(shè)計(jì)更換。
[0004]隨著飛機(jī)、船舶、高速機(jī)車、汽車業(yè)的發(fā)展，往往需要對(duì)大型的板材進(jìn)行成形，傳統(tǒng)工藝作大型板材的成形需要大噸位、大尺寸的機(jī)械設(shè)備。這樣的設(shè)備造價(jià)高昂，制作周期長(zhǎng)，同時(shí)耗能巨大，缺乏柔性，不能滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求。
[0005]因此，一些新形的板料成形技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如:噴丸成形、激光成形、水射流無模成形技術(shù)、數(shù)字化漸進(jìn)成形、無模多點(diǎn)成形等。然而這幾種新形的板料成形技術(shù)也存在著一些缺點(diǎn)和局限性，噴丸成形的局限性是球面變形趨勢(shì)、變形有限、限制條件苛刻、影響因素繁多等；激光成形的缺點(diǎn)是成本高，不容易控制；水射流無模成形技術(shù)還需要不斷地完善，實(shí)際應(yīng)用中還存在很多問題；數(shù)字化漸進(jìn)成形需要制作模具，加工成本高、周期長(zhǎng)，表面質(zhì)量差等缺點(diǎn)；與前幾種成形技術(shù)相比較，無模多點(diǎn)成形技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)無模成形、優(yōu)化變形路徑、小設(shè)備成形大形件、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0006]多點(diǎn)無模成形技術(shù)根據(jù)成形方式分為:多點(diǎn)對(duì)壓成形技術(shù)和多點(diǎn)拉伸成形技術(shù)。多點(diǎn)對(duì)壓成形技術(shù)當(dāng)遇到局部曲率變化較大時(shí)，容易出現(xiàn)皺褶，且回彈量較大。多點(diǎn)拉伸成形技術(shù)，相比多點(diǎn)對(duì)壓成形技術(shù)，其回彈量小、成形精度較高、不起皺褶。現(xiàn)今的多點(diǎn)無模拉伸成形技術(shù)都是采用機(jī)械拉伸形式，例如用夾鉗夾緊板料進(jìn)行機(jī)械拉伸。而機(jī)械拉伸成形方式也存在以下缺陷:容易在板料內(nèi)部形成應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)很多強(qiáng)度低、延伸率小的金屬材料及一些曲率變化較大的曲面而言，在拉伸過程中，容易產(chǎn)生撕裂。非常浪費(fèi)材料。在資源如此短缺的今天，這種浪費(fèi)顯得尤為不該。無論是多點(diǎn)對(duì)壓成形技術(shù)還是多點(diǎn)拉伸成形技術(shù)，回彈大，成形精度都不高。
[0007]對(duì)于大多數(shù)鎂合金來說，由于材料具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，鎂合金室溫下塑性加工性能較差，難以成形復(fù)雜形狀的零件。當(dāng)溫度升高時(shí)，鎂合金的塑性變形能力得到大幅度提高。鋁合金在高溫下的延伸率要比室溫下高很多，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件成形。常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)就是在常溫多點(diǎn)無模成形基礎(chǔ)上發(fā)展而來。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)不同的材料，采用不同的成形溫度和相應(yīng)的壓力介質(zhì)；對(duì)于中溫成形，可采用專用的耐熱油作為壓力介質(zhì)，可以滿足鋁合金、鎂合金等材料的成形；對(duì)于高溫?zé)岢尚危刹捎萌埯}或氣體作為成形介質(zhì)，適用于鈦合金、鎳基合金等高溫合金材料。
[0009]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其組成包括:帶有油缸的壓力機(jī)，所述的壓力機(jī)裝在壓力機(jī)下平臺(tái)上，所述的壓力機(jī)下平臺(tái)連接壓邊圈系統(tǒng)，板材穿過所述的壓邊圈系統(tǒng)或板材拉形設(shè)備，所述的板材上方具有柔性墊層，所述的板材下方具有流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)，所述的柔性墊層連接可重構(gòu)模具系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具系統(tǒng)連接壓力機(jī)滑塊。
[0010]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具系統(tǒng)包括可重構(gòu)模具基本體，所述的可重構(gòu)模具基本體連接可旋轉(zhuǎn)萬向頭或固定球頭，所述的可旋轉(zhuǎn)萬向頭或所述的固定球頭連接所述的柔性墊層，所述的可重構(gòu)模具基本體連接可重構(gòu)模具殼體，所述的可重構(gòu)模具殼體內(nèi)裝有可重構(gòu)模具調(diào)形系統(tǒng)。
[0011]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)包括帶有測(cè)溫?zé)犭娕嫉牧黧w介質(zhì)腔，所述的流體介質(zhì)腔內(nèi)裝有液態(tài)介質(zhì)或液壓囊，所述的流體介質(zhì)腔與所述的測(cè)溫?zé)犭娕季B接溫度控制系統(tǒng)，所述的流體介質(zhì)腔連接控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)連接增壓器，所述的增壓器連接冷熱轉(zhuǎn)換單元，所述的流體介質(zhì)腔與所述的冷熱轉(zhuǎn)換單元之間裝有高溫單向閥，所述的高溫單向閥連接熱油泵，所述的熱油泵連接熱介質(zhì)預(yù)熱箱，所述的液壓囊外具有外箍件。
[0012]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的壓邊圈系統(tǒng)包括柔性壓邊圈系統(tǒng)或固定壓邊圈系統(tǒng)，所述的柔性壓邊圈系統(tǒng)包括柔性壓邊圈下液壓缸，所述的柔性壓邊圈下液壓缸連接下柔性壓邊圈，所述的下柔性壓邊圈上方具有上柔性壓邊圈，所述的上柔性壓邊圈連接柔性壓邊圈上液壓缸，所述的板材穿過所述的上柔性壓邊圈與所述的下柔性壓邊圈之間。
[0013]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的壓力機(jī)為單動(dòng)力壓力機(jī)或雙單動(dòng)力壓力機(jī)。
[0014]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的液壓囊連接出液管和進(jìn)液管，所述的出液管與所述的進(jìn)液管連接液壓站。
[0015]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具基本體和所述的上柔性壓邊圈的末端、所述的下柔性壓邊圈的末端均安裝有固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭連接所述的柔性墊層。
[0016]一種常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)的脹形方法，流體壓力介質(zhì)水或油或氣體，在熱介質(zhì)預(yù)熱箱進(jìn)行預(yù)熱；待溫度達(dá)到常溫或熱態(tài)要求后，由熱油泵將熱介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)輸入到流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)，流體壓力介質(zhì)腔的增壓依靠高壓源即增壓器；由于密封原件和高壓伺服閥的限制，增壓器不能直接驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)，因此在增壓器和熱態(tài)介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)之間增設(shè)一個(gè)冷熱轉(zhuǎn)換單元；冷熱轉(zhuǎn)換單元一端連接增壓器，冷熱轉(zhuǎn)換單元另一端連接熱介質(zhì)預(yù)熱箱和流體壓力介質(zhì)腔；于是熱介質(zhì)與增壓器之間被隔絕開來，增壓器的動(dòng)作仍可由伺服閥精密控制，不受熱態(tài)介質(zhì)高溫影響，而冷熱轉(zhuǎn)換單元可將增壓器的壓力1:1地傳遞到流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)；流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)的溫度通過熱電偶測(cè)量并反饋給溫度控制系統(tǒng)，并由溫度控制系統(tǒng)加熱保持對(duì)待加工板材變形所需要的溫度；增壓前，在熱油泵的作用下，冷熱轉(zhuǎn)換單元的活塞被推向低溫段，熱介質(zhì)在輸入到流體壓力介質(zhì)腔的同時(shí)被輸入到冷熱轉(zhuǎn)換單元的高溫端；增壓時(shí)，增壓器輸出的高壓流體進(jìn)入冷熱轉(zhuǎn)換單元的低溫端并將推動(dòng)轉(zhuǎn)換單元活塞，進(jìn)而將冷熱轉(zhuǎn)換單元中的高溫高壓介質(zhì)向流體壓力介質(zhì)腔推動(dòng)；此時(shí)，如果增壓器回程，冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端壓力下降，熱油泵又可推開單向閥，將熱介質(zhì)補(bǔ)充到冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端，并用于下一次增壓過程；流體介質(zhì)由溫度控制系統(tǒng)自動(dòng)加熱和保溫，對(duì)固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭采取隔熱和冷卻措施；由單動(dòng)壓力機(jī)提供合模力，成形特殊形狀的工件采用雙動(dòng)壓力機(jī)。
[0017]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)的脹形方法，上壓邊圈和下壓邊圈也可以是柔性可調(diào)壓邊圈，也可以不用壓邊而采用拉邊方式，拉邊可采用兩邊拉邊或四邊拉邊的方式；可重構(gòu)模具基本體為絲桿升降機(jī)構(gòu)，通過絲桿的旋轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)絲桿螺母的升降，或可重構(gòu)模具基本體為液壓升降機(jī)構(gòu)，通過液體的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)活塞的升降；柔性墊層采用高分子柔性材料，可以是聚氨酯板或聚酰胺板或橡膠板高分子復(fù)合材料，柔性墊層也可以是薄壁低屈服應(yīng)力金屬材料或在高分子柔性材料內(nèi)復(fù)合金屬夾片，柔性墊層下表面需復(fù)合柔性耐高溫隔熱材料。根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定；流體介質(zhì)腔內(nèi)裝有高壓流體，流體介質(zhì)腔采用耐高溫材料，根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定；可旋轉(zhuǎn)萬向頭以可旋轉(zhuǎn)萬向頭頂部中心點(diǎn)為球心轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，頂部中心點(diǎn)豎向.坐標(biāo)不改變，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭可拆卸，根據(jù)成形曲面形式進(jìn)行更換，所述的固定球頭為高分子彈性材料或者金屬材料，根據(jù)成形板材材質(zhì)和形狀確定；多點(diǎn)模具控制系統(tǒng)采用基于PC的控制系統(tǒng)或基于微處理器的控制系統(tǒng)或基于PLC的控制系統(tǒng)或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；常溫的溫度為室溫，熱態(tài)的溫度為150-800°C。
[0018]有益效果:
1.本發(fā)明由數(shù)控可重構(gòu)模具、流體脹形技術(shù)、流體介質(zhì)常溫或加熱供給裝置組成，節(jié)省了制作模具的時(shí)間和費(fèi)用，回彈小，成形精度高，表面質(zhì)量好，板材減薄量均勻，成形極限聞。
[0019]2.本發(fā)明的流體常溫或熱態(tài)可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，將流體介質(zhì)常溫或加熱供給裝置與板材的流體脹形技術(shù)結(jié)合在一起，形成了施力均勻、變形流暢、成形極限高、成形質(zhì)量好、成形精度高、不損壞可重構(gòu)模具的流體常溫或熱態(tài)可重構(gòu)模具流體成形方法。
[0020]3.本發(fā)明適用于鋼材、鋁合金、鎂合金、不銹鋼、鈦合金和鎳基變形高溫合金等室溫易或難成形金屬、合金板材的成形方法。其原理是通過常溫或熱態(tài)流體介質(zhì)施加壓力，使板材按照可重構(gòu)模具設(shè)置的形狀成形復(fù)雜的曲面。
[0021]4.本發(fā)明熱態(tài)脹形與常溫流體脹形相比有以下兩個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)；一是提高板材成形極限，增加零件復(fù)雜程度；二是降低成形壓力。
[0022]5.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無模成形通過對(duì)各基本體運(yùn)動(dòng)的控制來構(gòu)造出各種不同的成形曲面，可以取代傳統(tǒng)的整體模具節(jié)省模具設(shè)計(jì)制造、調(diào)試和保存等所需的人力、物力和財(cái)力，顯著地縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力；與模具成形法相比，不但節(jié)省加工制造模具的費(fèi)用，而且節(jié)省大量的修模與調(diào)模時(shí)間；與手工成形方法相比，成形的產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好，并且顯著提高了生產(chǎn)效率。
[0023]6.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，曲面造形采用計(jì)算機(jī)輔助，實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAE —體化生產(chǎn)，工作效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，極大地改善了勞動(dòng)者作業(yè)環(huán)境。
[0024]7.本發(fā)明提高板材成形極限，增加零件復(fù)雜程度；以鎂合金為例，采用熱態(tài)油作為傳力介質(zhì)，使板材在200°C?300°C成形，由于板材塑性顯著提高,使大膨脹率和復(fù)雜變截面構(gòu)件的成形成為可能。
[0025]8.本發(fā)明降低了成形壓力，由于熱態(tài)下材料流動(dòng)盈利低，零件過渡圓角成形所需壓力低，與室溫成形比，可以減小成形壓力，增加系統(tǒng)裝置的成形范圍。在同樣成形壓力下，熱態(tài)成形可以獲得更小的過渡圓角，因此可以成形更復(fù)雜的零件。
[0026]9.本發(fā)明成形極限高，由于液壓脹形中液壓的作用，使坯料與凹模緊緊貼合，產(chǎn)生“摩擦保持效果”，提高了傳力區(qū)的承載能力；更為重要的是，對(duì)于汽車制造領(lǐng)域的復(fù)雜曲面零件，反向液壓的作用形成“軟拉深伸筋”，消除懸空區(qū)，坯料與模具之間建立起有益摩擦使得凹模底部圓角處坯料的徑向拉應(yīng)力減小，應(yīng)變軌跡在成型極限圖上向左偏移，可大幅提高成形極限，而傳統(tǒng)拉深伸的等雙拉應(yīng)力狀態(tài)則容易導(dǎo)致拉裂。
[0027]10.本發(fā)明成形精度高，多點(diǎn)模具調(diào)形采用閉環(huán)控制，將調(diào)形精度控制在微米級(jí)；多點(diǎn)模具基本體末端的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭以頂點(diǎn)為球心轉(zhuǎn)動(dòng)，消除了普通圓頭基本體的弧線誤差；使用液壓成型脹形顯著改善了工件的成型質(zhì)量和性能，工件與模具的貼合程度好，回彈量極小。
[0028]11.本發(fā)明板材厚度減薄量均勻，殘余應(yīng)力小；熱態(tài)液壓成形使得板材加熱，在成形的過程中，受力均勻，工件的每個(gè)點(diǎn)均勻的進(jìn)入塑性變形，變形勻稱，所以成形后的工件全部進(jìn)入塑性變形階段，厚度均勻，幾乎沒有殘余應(yīng)力。
[0029]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是本產(chǎn)品多點(diǎn)流體熱態(tài)脹形系統(tǒng)可重構(gòu)模具在上，流體介質(zhì)腔在下的單動(dòng)壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]附圖2是本產(chǎn)品多點(diǎn)流體熱態(tài)脹形系統(tǒng)的雙動(dòng)壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]附圖3是附圖1和附圖2的可旋轉(zhuǎn)萬向頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]附圖4是附圖1和附圖2的固定球頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]附圖5是附圖1和附圖2的流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)示意圖。
[0034]附圖6是本產(chǎn)品多點(diǎn)流體熱態(tài)脹形系統(tǒng)流體介質(zhì)腔在上，可重構(gòu)模具在下的單動(dòng)壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]附圖7是本產(chǎn)品多點(diǎn)流體熱態(tài)脹形系統(tǒng)流體介質(zhì)腔在上，可重構(gòu)模具在下的雙動(dòng)壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]附圖8是附圖1、附圖2、附圖6、附圖7中拉邊結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖9是本發(fā)明下柔性壓邊圈和可重構(gòu)模具基本體的位置示意圖。
[0037]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
一種常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其組成包括:帶有油缸I的壓力機(jī)，所述的壓力機(jī)裝在壓力機(jī)下平臺(tái)2上，所述的壓力機(jī)下平臺(tái)連接壓邊圈系統(tǒng)，板材3穿過所述的壓邊圈系統(tǒng)或板材拉形設(shè)備5，所述的板材上方具有柔性墊層4，所述的板材下方具有流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)，所述的柔性墊層連接可重構(gòu)模具系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具系統(tǒng)連接壓力機(jī)滑塊6。
[0038]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的壓力機(jī)為單動(dòng)力壓力機(jī)7或雙單動(dòng)力壓力機(jī)8。[0039]實(shí)施例2:
實(shí)施例1所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具系統(tǒng)包括可重構(gòu)模具基本體9，所述的可重構(gòu)模具基本體內(nèi)裝有可重構(gòu)模具30，所述的可重構(gòu)模具基本體連接所述的柔性墊層，所述的可重構(gòu)模具基本體連接可重構(gòu)模具殼體10，所述的可重構(gòu)模具殼體內(nèi)裝有可重構(gòu)模具調(diào)形系統(tǒng)11。
[0040]實(shí)施例3:
實(shí)施例1所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)包括帶有測(cè)溫?zé)犭娕?2的流體介質(zhì)腔13，所述的流體介質(zhì)腔內(nèi)裝有液態(tài)介質(zhì)14或液壓囊15，所述的流體介質(zhì)腔與所述的測(cè)溫?zé)犭娕季B接溫度控制系統(tǒng)16，所述的流體介質(zhì)腔連接計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)17，所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接增壓器18，所述的增壓器連接冷熱轉(zhuǎn)換單元19，所述的流體介質(zhì)腔與所述的冷熱轉(zhuǎn)換單元之間裝有高溫單向閥20，所述的高溫單向閥連接熱油泵21，所述的熱油泵連接熱介質(zhì)預(yù)熱箱22，所述的液壓囊外具有外箍件33。
[0041]所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的液壓囊連接出液管23和進(jìn)液管24，所述的出液管與所述的進(jìn)液管連接液壓站25。
[0042]實(shí)施例4:
實(shí)施例1所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的壓邊圈系統(tǒng)包括柔性壓邊圈系統(tǒng)或固定壓邊圈系統(tǒng)，所述的柔性壓邊圈系統(tǒng)包括柔性壓邊圈下液壓缸26，所述的柔性壓邊圈下液壓缸連接下柔性壓邊圈27，所述的下柔性壓邊圈上方具有上柔性壓邊圈28，所述的上柔性壓邊圈連接柔性壓邊圈上液壓缸29，所述的板材穿過所述的上柔性壓邊圈與所述的下柔性壓邊圈之間。
[0043]實(shí)施例5:
上述所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具基本體和所述的上柔性壓邊圈的末端、所述的下柔性壓邊圈的末端均安裝有固定球頭31或可旋轉(zhuǎn)萬向頭32，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭連接所述的柔性墊層，所述的固定球頭為高分子彈性材料或者金屬材料，選用高分子彈性材料或者金屬材料根據(jù)成形板材材質(zhì)和形狀確定。
[0044]實(shí)施例6:
一種常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)的脹形方法，流體壓力介質(zhì)水或油或氣體，在熱介質(zhì)預(yù)熱箱進(jìn)行預(yù)熱；待溫度達(dá)到常溫或熱態(tài)要求后，由熱油泵將熱介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)輸入到流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)，流體壓力介質(zhì)腔的增壓依靠高壓源即增壓器；由于密封原件和高壓伺服閥的限制，增壓器不能直接驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)，因此在增壓器和熱態(tài)介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)之間增設(shè)一個(gè)冷熱轉(zhuǎn)換單元；冷熱轉(zhuǎn)換單元一端連接增壓器，冷熱轉(zhuǎn)換單元另一端連接熱介質(zhì)預(yù)熱箱和流體壓力介質(zhì)腔；于是熱介質(zhì)與增壓器之間被隔絕開來，增壓器的動(dòng)作仍可由伺服閥精密控制，不受熱態(tài)介質(zhì)高溫影響，而冷熱轉(zhuǎn)換單元可將增壓器的壓力1:1地傳遞到流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)；流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)的溫度通過熱電偶測(cè)量并反饋給溫度控制系統(tǒng)，并由溫度控制系統(tǒng)加熱保持對(duì)待加工板材變形所需要的溫度；增壓前，在熱油泵的作用下，冷熱轉(zhuǎn)換單元的活塞被推向低溫段，熱介質(zhì)在輸入到流體壓力介質(zhì)腔的同時(shí)被輸入到冷熱轉(zhuǎn)換單元的高溫端；增壓時(shí)，增壓器輸出的高壓流體進(jìn)入冷熱轉(zhuǎn)換單元的低溫端并將推動(dòng)轉(zhuǎn)換單元活塞，進(jìn)而將冷熱轉(zhuǎn)換單元中的高溫高壓介質(zhì)向流體壓力介質(zhì)腔推動(dòng)；此時(shí)，如果增壓器回程，冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端壓力下降，熱油泵又可推開單向閥，將熱介質(zhì)補(bǔ)充到冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端，并用于下一次增壓過程；流體介質(zhì)由溫度控制系統(tǒng)自動(dòng)加熱和保溫，對(duì)固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭采取隔熱和冷卻措施；由單動(dòng)壓力機(jī)提供合模力，成形特殊形狀的工件采用雙動(dòng)壓力機(jī)。
[0045]實(shí)施例7:
實(shí)施例6所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)的脹形方法，上壓邊圈和下壓邊圈也可以是柔性可調(diào)壓邊圈，也可以不用壓邊而采用拉邊方式，拉邊可采用兩邊拉邊或四邊拉邊的方式；可重構(gòu)模具基本體為絲桿升降機(jī)構(gòu)，通過絲桿的旋轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)絲桿螺母的升降，或可重構(gòu)模具基本體為液壓升降機(jī)構(gòu)，通過液體的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)活塞的升降；柔性墊層采用高分子柔性材料，可以是聚氨酯板或聚酰胺板或橡膠板高分子復(fù)合材料，柔性墊層也可以是薄壁低屈服應(yīng)力金屬材料或在高分子柔性材料內(nèi)復(fù)合金屬夾片，柔性墊層下表面需復(fù)合柔性耐高溫隔熱材料。根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定；流體介質(zhì)腔內(nèi)裝有高壓流體，流體介質(zhì)腔采用耐高溫材料，根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定；可旋轉(zhuǎn)萬向頭以可旋轉(zhuǎn)萬向頭頂部中心點(diǎn)為球心轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，頂部中心點(diǎn)豎向坐標(biāo)不改變，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭可拆卸，根據(jù)成形曲面形式進(jìn)行更換，所述的固定球頭為高分子彈性材料或者金屬材料，根據(jù)成形板材材質(zhì)和形狀確定；多點(diǎn)模具控制系統(tǒng)采用基于PC的控制系統(tǒng)或基于微處理器的控制系統(tǒng)或基于PLC的控制系統(tǒng)或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；常溫的溫度為室溫，熱態(tài)的溫度為150-800°C。
[0046]實(shí)施例8:
上述實(shí)施例所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)，壓力機(jī)，可重構(gòu)模具，柔性壓邊圈，流體脹形系統(tǒng)，成形控制系統(tǒng)。
[0047]所述的流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)，流體壓力介質(zhì)(水、油或氣體)在熱介質(zhì)預(yù)熱箱進(jìn)行預(yù)熱。待溫度達(dá)到要求后，由熱油泵將熱介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)輸入到流體壓力介質(zhì)腔。流體壓力介質(zhì)腔的增壓依靠高壓源(增壓器)。由于密封原件和高壓伺服閥等的限制，增壓器不能直接驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)，因此在增壓器和熱態(tài)介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)之間增設(shè)一個(gè)冷熱轉(zhuǎn)換單元。該單元一端連接增壓器，另一端連接熱介質(zhì)預(yù)熱箱和流體壓力介質(zhì)腔。于是熱介質(zhì)與增壓器之間被隔絕開來，增壓器的動(dòng)作仍可由伺服閥精密控制，不受熱態(tài)介質(zhì)高溫影響，而轉(zhuǎn)換單元可將增壓器的壓力1:1地傳遞到流體壓力介質(zhì)腔。流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)的溫度通過熱電偶測(cè)量并反饋給溫度控制系統(tǒng)，并由該系統(tǒng)加熱保持對(duì)待加工板材變形所需要的溫度。增壓前，在熱油泵的作用下，冷熱轉(zhuǎn)換單元的活塞被推向低溫段，熱介質(zhì)在輸入到流體壓力介質(zhì)腔的同時(shí)被輸入到冷熱轉(zhuǎn)換單元的高溫端。增壓時(shí)，增壓器輸出的高壓流體進(jìn)入冷熱轉(zhuǎn)換單元的低溫端并將推動(dòng)轉(zhuǎn)換單元活塞，進(jìn)而將冷熱轉(zhuǎn)換單元中的高溫高壓介質(zhì)向流體壓力介質(zhì)腔推動(dòng)。此時(shí)，如果增壓器回程，冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端壓力下降，熱油泵又可推開單向閥，將熱介質(zhì)補(bǔ)充到冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端，并用于下一次增壓過程。流體介質(zhì)由溫度控制系統(tǒng)自動(dòng)加熱和保溫，對(duì)固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭采取隔熱和冷卻措施。
[0048]所述的壓力機(jī)采用單動(dòng)壓力機(jī)提供合模力，成形特殊形狀的工件采用雙動(dòng)壓力機(jī)。
[0049]所述的可重構(gòu)模具與多點(diǎn)模具調(diào)形系統(tǒng)連接，所述的多點(diǎn)模具和所述的多點(diǎn)模具調(diào)形系統(tǒng)安裝在殼體內(nèi)，所述的殼體與壓力機(jī)連接，所述的多點(diǎn)模具連接固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭與柔性墊層連接，所述的柔性墊層與板材連接，所述的板材位于上壓邊圈和下壓邊圈之間，上下壓邊圈也可以是柔性可調(diào)壓邊圈，也可以不用壓邊而采用拉邊方式，拉邊可采用兩邊拉邊或四邊拉邊的方式，所述的柔性墊層位于所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭和所述的板材之間，流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)與所述的流體介質(zhì)腔連接。
[0050]所述的基本體為絲桿升降機(jī)構(gòu)，通過絲桿的旋轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)絲桿螺母的升降，或基本體為液壓升降機(jī)構(gòu)，通過液體的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)活塞的升降。
[0051]所述的柔性墊層采用高分子柔性材料，可以是聚氨酯板或聚酰胺板或橡膠板等高分子復(fù)合材料，所述的柔性墊層也可以是薄壁低屈服應(yīng)力金屬材料或在高分子柔性材料內(nèi)復(fù)合金屬夾片，根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定。
[0052]所述的流體脹形系統(tǒng)，所述的流體介質(zhì)腔內(nèi)裝有高壓流體，所述的流體介質(zhì)腔采用高分子材料，根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定。
[0053]所述的可重構(gòu)模具基本體和所述的上下柔性壓邊圈末端都安裝有所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭，所述可旋轉(zhuǎn)萬向頭以所述的可旋轉(zhuǎn)萬向頭頂部中心點(diǎn)為球心轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，頂部中心點(diǎn)豎向坐標(biāo)不改變，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭可拆卸，根據(jù)成形曲面形式進(jìn)行更換，所述的固定球頭為高分子彈性材料或者金屬材料，根據(jù)成形板材材質(zhì)和形狀確定。
[0054]所述的多點(diǎn)模具控制系統(tǒng)采用基于PC的控制系統(tǒng)或基于微處理器的控制系統(tǒng)或基于PLC的控制系統(tǒng)或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其組成包括:帶有油缸的壓力機(jī)，其特征是:所述的壓力機(jī)裝在壓力機(jī)下平臺(tái)上，所述的壓力機(jī)下平臺(tái)連接壓邊圈系統(tǒng)，板材穿過所述的壓邊圈系統(tǒng)或板材拉形設(shè)備，所述的板材上方具有柔性墊層，所述的板材下方具有流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)，所述的柔性墊層連接可重構(gòu)模具系統(tǒng)，所述的可重構(gòu)模具系統(tǒng)連接壓力機(jī)滑塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其特征是:所述的可重構(gòu)模具系統(tǒng)包括可重構(gòu)模具基本體，所述的可重構(gòu)模具基本體連接可旋轉(zhuǎn)萬向頭或固定球頭，所述的可旋轉(zhuǎn)萬向頭或所述的固定球頭連接所述的柔性墊層，所述的可重構(gòu)模具基本體連接可重構(gòu)模具殼體，所述的可重構(gòu)模具殼體內(nèi)裝有可重構(gòu)模具調(diào)形系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其特征是:所述的流體介質(zhì)加熱裝置系統(tǒng)包括帶有測(cè)溫?zé)犭娕嫉牧黧w介質(zhì)腔，所述的流體介質(zhì)腔內(nèi)裝有液態(tài)介質(zhì)或液壓囊，所述的流體介質(zhì)腔與所述的測(cè)溫?zé)犭娕季B接溫度控制系統(tǒng)，所述的流體介質(zhì)腔連接控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)連接增壓器，所述的增壓器連接冷熱轉(zhuǎn)換單元，所述的流體介質(zhì)腔與所述的冷熱轉(zhuǎn)換單元之間裝有高溫單向閥，所述的高溫單向閥連接熱油泵，所述的熱油泵連接熱介質(zhì)預(yù)熱箱，所述的液壓囊外具有外箍件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其特征是:所述的壓邊圈系統(tǒng)包括柔性壓邊圈系統(tǒng)或固定壓邊圈系統(tǒng)，所述的柔性壓邊圈系統(tǒng)包括柔性壓邊圈下液壓缸， 所述的柔性壓邊圈下液壓缸連接下柔性壓邊圈，所述的下柔性壓邊圈上方具有上柔性壓邊圈，所述的上柔性壓邊圈連接柔性壓邊圈上液壓缸，所述的板材穿過所述的上柔性壓邊圈與所述的下柔性壓邊圈之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其特征是:所述的壓力機(jī)為單動(dòng)力壓力機(jī)或雙單動(dòng)力壓力機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其特征是:所述的液壓囊連接出液管和進(jìn)液管，所述的出液管與所述的進(jìn)液管連接液壓站。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或或3或4所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)，其特征是:所述的可重構(gòu)模具基本體和所述的上柔性壓邊圈的末端、所述的下柔性壓邊圈的末端均安裝有固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭連接所述的柔性墊層。
8.—種常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)的脹形方法，其特征是:流體壓力介質(zhì)水或油或氣體，在熱介質(zhì)預(yù)熱箱進(jìn)行預(yù)熱；待溫度達(dá)到常溫或熱態(tài)要求后，由熱油泵將熱介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)輸入到流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)，流體壓力介質(zhì)腔的增壓依靠高壓源即增壓器；由于密封原件和高壓伺服閥的限制，增壓器不能直接驅(qū)動(dòng)熱介質(zhì)，因此在增壓器和熱態(tài)介質(zhì)預(yù)熱箱中的熱態(tài)介質(zhì)之間增設(shè)一個(gè)冷熱轉(zhuǎn)換單元；冷熱轉(zhuǎn)換單元一端連接增壓器，冷熱轉(zhuǎn)換單元另一端連接熱介質(zhì)預(yù)熱箱和流體壓力介質(zhì)腔；于是熱介質(zhì)與增壓器之間被隔絕開來，增壓器的動(dòng)作仍可由伺服閥精密控制，不受熱態(tài)介質(zhì)高溫影響，而冷熱轉(zhuǎn)換單元可將增壓器的壓力1:1地傳遞到流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)；流體壓力介質(zhì)腔內(nèi)的溫度通過熱電偶測(cè)量并反饋給溫度控制系統(tǒng)，并由溫度控制系統(tǒng)加熱保持對(duì)待加工板材變形所需要的溫度；增壓前，在熱油泵的作用下，冷熱轉(zhuǎn)換單元的活塞被推向低溫段，熱介質(zhì)在輸入到流體壓力介質(zhì)腔的同時(shí)被輸入到冷熱轉(zhuǎn)換單元的高溫端；增壓時(shí)，增壓器輸出的高壓流體進(jìn)入冷熱轉(zhuǎn)換單元的低溫端并將推動(dòng)轉(zhuǎn)換單元活塞，進(jìn)而將冷熱轉(zhuǎn)換單元中的高溫高壓介質(zhì)向流體壓力介質(zhì)腔推動(dòng)；此時(shí)，如果增壓器回程，冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端壓力下降，熱油泵又可推開單向閥，將熱介質(zhì)補(bǔ)充到冷熱轉(zhuǎn)換單元高溫端，并用于下一次增壓過程；流體介質(zhì)由溫度控制系統(tǒng)自動(dòng)加熱和保溫，對(duì)固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭采取隔熱和冷卻措施；由單動(dòng)壓力機(jī)提供合模力，成形特殊形狀的工件采用雙動(dòng)壓力機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的常溫或熱態(tài)流體可重構(gòu)模具脹形系統(tǒng)的脹形方法，其特征是:上壓邊圈和下壓邊圈也可以是柔性可調(diào)壓邊圈，也可以不用壓邊而采用拉邊方式，拉邊可采用兩邊拉邊或四邊拉邊的方式；可重構(gòu)模具基本體為絲桿升降機(jī)構(gòu)，通過絲桿的 旋轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)絲桿螺母的升降，或可重構(gòu)模具基本體為液壓升降機(jī)構(gòu)，通過液體的流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)活塞的升降；柔性墊層采用高分子柔性材料，可以是聚氨酯板或聚酰胺板或橡膠板高分子復(fù)合材料，柔性墊層也可以是薄壁低屈服應(yīng)力金屬材料或在高分子柔性材料內(nèi)復(fù)合金屬夾片,柔性墊層下表面需復(fù)合柔性耐高溫隔熱材料；根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定；流體介質(zhì)腔內(nèi)裝有高壓流體，流體介質(zhì)腔采用耐高溫材料，根據(jù)成形工件外形特點(diǎn)及成形工件材質(zhì)確定；可旋轉(zhuǎn)萬向頭以可旋轉(zhuǎn)萬向頭頂部中心點(diǎn)為球心轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，頂部中心點(diǎn)豎向?坐標(biāo)不改變，所述的固定球頭或可旋轉(zhuǎn)萬向頭可拆卸，根據(jù)成形曲面形式進(jìn)行更換，所述的固定球頭為高分子彈性材料或者金屬材料，根據(jù)成形板材材質(zhì)和形狀確定；多點(diǎn)模具控制系統(tǒng)采用基于PC的控制系統(tǒng)或基于微處理器的控制系統(tǒng)或基于PLC的控制系統(tǒng)或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；常溫的溫度為室溫，熱態(tài)的溫度為150-800°C。
【文檔編號(hào)】B21D26/031GK103658292SQ201310349834
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】陳月明, 黃技元, 許佳樂, 劉培江 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間鋼結(jié)構(gòu)幕墻有限公司