复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法技术

本发明专利技术适用于复杂曲面钢板成形技术领域，公开了一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法。成形设备包括成形机床床身、用于分步渐进加工成形金属板材的支撑吸附装置和工具压头组；支撑吸附装置包括支撑架、用于吸附金属板材的吸附部件、用于调节吸附部件位移的支撑部件。成形方法采用上述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，包括以下步骤：将加工件分为多个分段，通过工具压头组和支撑吸附装置依次渐进分别作用于加工件各分段的两面。本发明专利技术所提供的一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法，可以加工多种形状的金属板材，结构稳定可靠，可操作性强，加工效率更高，对操作工人的熟练程度要求较低且成品质量高。

Numerical control flexible progressive forming equipment and forming method for complex curved steel plate

The invention is applicable to the technical field of steel plate forming of complex curved surface, and discloses a numerical control flexible progressive forming equipment and forming method for a complex curved steel plate. The forming device comprises a forming machine bed, step by step for supporting and absorbing device and tool forming sheet metal head group; adsorption supporting device comprises a supporting frame, used for the adsorption of components, adsorption of metal sheet support member for adjusting the displacement of the adsorption member. The forming method of complex curved plate flexible NC incremental forming device, which comprises the following steps: processing is divided into multiple segments, the tool head group and support device are respectively for the gradual adsorption processing of each segment of both sides. The invention provides a complex curved plate flexible CNC incremental forming equipment and forming method for sheet metal processing of various shapes, stable and reliable structure, strong operability, high processing efficiency, proficiency of workers, low requirement and high product quality.

【技术实现步骤摘要】
复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法
本专利技术属于复杂曲面钢板成形
，尤其涉及一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法。
技术介绍
复杂曲面钢板的加工，例如船体复杂曲面钢板的加工是船舶制造的关键环节之一，流线形的曲面使船舶具有良好的推进性能和最小阻力的三维曲面，因此既可以让船体获得足够的支持自重和载重量的浮力，又保证了船舶航行的经济性。针对复杂曲面金属板材的加工，现有技术主要有机械冲压工艺、水火弯板工艺以及板材多点成形工艺等多种加工工艺。机械冲压工艺是最传统的加工工艺，主要由熟练工人依靠经验完成。该加工工艺具有效率高、加工精度好的优点，通常采用大形液压机床作为冲压机床。但是，由于冲头形状及板材厚度的限制，该加工工艺无法制作大曲率的双向弯板，适用范围比较局限。此外，由于采用了大形液压机床作为冲压机床，该加工工艺能源消耗比较大，经济性较差。水火弯板工艺是目前国内外复杂曲面船板加工领域最常见的加工工艺。该加工工艺利用金属板材局部受高温冷却后产生塑性收缩变形的原理加工所需要的曲面，在加工过程中，高温热源在金属板表面沿加热线移动对金属板材局部加热，使在金属板表面和板厚方向产生一定的温度分布，加热区间的局部金属受热膨胀；受到四周冷金属的阻碍，产生塑性变形。热源后面一定距离处为水跟踪冷却；受热膨胀的金属冷却后开始收缩受拉，便产生了金属板的变形。水火弯板过程是曲板局部的瞬态热弹塑性变形，而影响曲板局部瞬态温度场和位移的因素比较多，所以要确定曲板的最终局部变形十分困难，目前主要依靠有经验的工人师傅手工完成。此外，该加工工艺劳动环境恶劣，且金属板材一次成形率较低，难以实现精度控制。金属板材多点成形加工工艺是一种新型的复杂曲面板材加工成形的加工方法，目前仍处于实验研究阶段，尚未进入实际生产加工领域。由于其成形装置需要在工具头和支撑台模拟出传统的模具上下模的形状再进行冲压，因此成形装置结构比较复杂，生产制作成本也比较高，无法适用于大尺寸、多批量的复杂金属板材成形加工，适用范围窄。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法，其本专利技术的技术方案是：一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，包括成形机床床身，还包括用于分步渐进加工成形金属板材的支撑吸附装置和工具压头组，所述支撑吸附装置和所述工具压头组连接于所述机床床身且相对设置；所述支撑吸附装置包括支撑架、用于吸附金属板材的吸附部件、用于调节所述吸附部件位移的支撑部件，所述支撑部件连接于所述支撑架，所述吸附部件连接于所述支撑部件。可选地，所述支撑部件设置有至少三排，每排至少包括两个所述支撑部件。可选地，所述吸附部件通过万向球连接器连接于所述支撑部件的上端。可选地，所述支撑部件为液压缸，所述液压缸具有液压推杆。可选地，所述吸附部件为电磁吸盘。可选地，所述万向球连接器包括万向球关节座和与所述万向球关节座配合的万向球关节，所述万向球关节座固定连接于所述液压推杆，所述吸附部件固定连接于所述万向球关节。可选地，所述支撑架包括底板、侧板和上调节板，所述侧板设置有两个，且所述侧板的下端分别连接于所述底板的两侧，所述上调节板的两端分别连接于所述侧板的上端，所述上调板开设有多个用于供所述液压推杆穿过的通孔。可选地，所述通孔处设置有无油衬套。本专利技术还提供了一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形方法，采用上述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，包括以下步骤：将加工件分为多个分段，通过工具压头组和支撑吸附装置依次渐进分别作用于加工件各分段的两面，使加工件的各段依次成形得到所需复杂曲面钢板。可选地，所述工具压头组和支撑吸附装置的工作方式包括以下至少一种：1.所述工具压头组给定位移和速度向下压，至少两组靠近于所述工具压头组的支撑吸附装置提供向下的吸附力并随着加工件的变形向下移动；至少两组远离所述工具压头组的支撑吸附装置保持不动；2.所述工具压头组给定位移和速度向下压，至少两组靠近于所述工具压头组的支撑吸附装置向上运动；3.调整各支撑吸附装置的位置并保持不动，所述工具压头组将加工件压至支撑吸附装置的位置；4.工具压头组中的至少两个压头部件与相应的支撑吸附装置一起夹紧加工件，工具压头组中的至少一个压头部件向下移动对加工件进行局部变形修正。本专利技术所提供的一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备和成形方法，可以通过加工一系列的二维断面层(分段式加工，即一个复杂曲面钢板可以分为多个分段，本实施例中所称二维断面层即为各分段)，从而获得复杂曲面形状的金属板材，可以加工多种形状的金属板材，结构稳定可靠，可以实现自动加工，可操作性强，加工效率更高，对操作工人的熟练程度要求较低。另外，由于不需要设计专门的模具，加工柔性度高，可适用于加工各种不同复杂形状的金属板材，成本更低，经济性更好，采用了基于最小能量法的渐进成形加工方案，可大幅减小渐进成形加工的成形力，减少了成形钢板的表面质量缺陷，成形钢板表面加工质量高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备的平面示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备的平面示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备中支撑吸附装置的立体示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。还需要说明的是，本专利技术实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。如图1至图3所示，本专利技术实施例提供的一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，包括成形机床床身1，还包括用于分步渐进加工成形金属板材的支撑吸附装置2和工具压头组3，支撑吸附装置2和工具压头组3可以独立设置、调节相对位置，所述支撑吸附装置2和所述工具压头组3连接于所述机床床身1且相对设置；支撑吸附装置2和工具压头组3可以分别作用于金属板材的上下两面，使金属板材可以通过在支撑吸附装置2和工具压头组3的作用二分段成形，即通过渐进成形的方式，基于最小能量法输出渐进成形加工轨迹，既可以用来加工形状普通的单曲率板材和双曲率板材，又可以加工形状复杂的帆形板材和马鞍形板材。此外，还可以应用于大型船舶、其它领域的大型复杂曲面钢板加工成形问题，如飞机制造、大型金属容器制造、大型钢结构制造等。所述支撑吸附装置2包括支撑架20、用于吸附金属板材的吸附部件25、用于调节所述吸附部件25位移的支撑部件21，所述支撑部件21连接于所述支撑架20，所述吸附部件25连接于所述支撑部件21。支撑部件21可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，包括成形机床床身，还包括用于分步渐进加工成形金属板材的支撑吸附装置和工具压头组，所述支撑吸附装置和所述工具压头组连接于所述机床床身且相对设置；所述支撑吸附装置包括支撑架、用于吸附金属板材的吸附部件、用于调节所述吸附部件位移的支撑部件，所述支撑部件连接于所述支撑架，所述吸附部件连接于所述支撑部件。

【技术特征摘要】
1.一种复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，包括成形机床床身，还包括用于分步渐进加工成形金属板材的支撑吸附装置和工具压头组，所述支撑吸附装置和所述工具压头组连接于所述机床床身且相对设置；所述支撑吸附装置包括支撑架、用于吸附金属板材的吸附部件、用于调节所述吸附部件位移的支撑部件，所述支撑部件连接于所述支撑架，所述吸附部件连接于所述支撑部件。2.如权利要求1所述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，所述支撑部件设置有至少三排，每排至少包括两个所述支撑部件。3.如权利要求1所述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，所述吸附部件通过万向球连接器连接于所述支撑部件的上端。4.如权利要求3所述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，所述支撑部件为液压缸，所述液压缸具有液压推杆。5.如权利要求1所述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，所述吸附部件为电磁吸盘。6.如权利要求4所述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，所述万向球连接器包括万向球关节座和与所述万向球关节座配合的万向球关节，所述万向球关节座固定连接于所述液压推杆，所述吸附部件固定连接于所述万向球关节。7.如权利要求6所述的复杂曲面钢板数控柔性渐进成形设备，其特征在于，所述支撑架包括底板、侧板和上调节板，所述侧板设...

【专利技术属性】
技术研发人员：何凯，李威，左启阳，陈浩，杜如虚，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44