本实用新型专利技术公开了一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，主要由底座、分段保温箱、成形单元、液压油缸支架、液压油缸、变压器、温度控制柜构成；其中，底座为L形，纵向上开有若干个T型槽；成形单元通过支架底部的T型滑块安装在T型槽中；分段保温箱安装在成形单元的滑块导轨上，分段保温箱两侧开口处用耐高温柔性防护帘和石棉网封闭；液压油缸活塞杆与成形单元背板固定连接；型材采用自阻加热，温度控制柜控制电阻丝加热和热电偶数据采集；本实用新型专利技术通过设计具有独立保温性质，且成形过程中随型材运动的分段控形控温装置，提高了加热效率和温度控制精度，并实现了常温下难加工金属型材的柔性、高效、低成本的三维热拉弯精确成形。
A three-dimensional hot stretch bending forming device with sectional shape control and temperature control
【技术实现步骤摘要】
一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置
本技术涉及一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，具体地说，涉及一种用于飞机或轨道列车钛合金型材热拉弯成形的装置，属于金属型材拉弯成形
技术介绍
金属型材三维拉弯成形件，可广泛应用于航天航空、轨道列车、汽车等车身三维骨架结构件的生产中。拉弯成形的原理是对型材施加切向拉力，通过改变内部中性层的位置，从而使型材发生弯曲。拉弯工艺对于屈服强度比较大的弯曲零件具有很好的成形效果，并且弯曲质量高、回弹量小，因此广泛地应用于飞机机身、隔框、肋条、发动机架连接件的成形制造中。目前三维弯曲结构件一般采用整体模具或多点模具的三维拉弯成形技术加工成形。对于常温下成形性较好的金属材料，仅在室温下即可精确成形所需的三维弯曲制件，然而，对于常温下成形性较差的金属材料，如钛合金等难加工材料，其常温下变形抗力大、塑性差、加工窗口窄，对成形装备提出了更高的要求，该类零件难以在室温下实现精确塑性成形。针对此类难变形材料的加工，以钛合金为例，一般采用自阻加热等方式加热后再进行塑性成形加工。然而金属型材热拉弯成形领域存在如下问题：一是目前金属拉弯成形件的工艺方法和装置主要是针对二维的热拉弯成形，对于三维的热拉弯成形件的研究相对较少，技术不成熟，装备和工艺不够完善；二是针对于多点三维的热拉弯成形，一般采用整体保温箱，将模具整体包覆在箱体内，缺点是：加热空间大，能耗高，测温不够准确且具有延时性，目前并没有一套良好的高效的加热保温装置及工艺方法。为解决上述钛合金等难变形材料的三维热拉弯成形问题，有必要设计一种金属型材三维热拉弯成形装置及工艺方法，具有独立保温性质的一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，以此来实现金属型材的柔性、高效、低成本的三维热拉弯精确成形。
技术实现思路
鉴于三维拉弯成形生产现状，本技术提供了一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，设计了一种具有独立保温性质的分段保温箱。相比整体式保温箱，独立保温的保温效果更好，效率更高，分段保温箱安装在成形单元上，成形单元与分段保温箱组合成随动式结构，并形成整体的相对封闭的空间，液压油缸的定位更准确，保温效率更好。分段保温箱壁面采用保温层加金属外壳的结构，其中保温层材料采用莫来石纤维板，金属外壳材料采用耐热不锈钢。分段保温箱顶部留有开口，用于分段保温箱内部电阻丝及热电偶和温度控制柜的连接，并在分段保温箱之间通过耐高温柔性防护帘连接，靠近夹钳两侧分段保温箱的开口处用石棉网封闭，石棉网开口的大小根据型材的截面积和弯曲形状而定，以此减少分段保温箱内部热量的散失。使用热响应速度较快的电阻丝加热设备，每一个分段保温箱内部的温度都可以在温度显示仪表上显示出来，可以实时地检测每一个分段保温箱内部的温度，达到型材最理想的拉弯成形温度。型材采用自阻加热，型材与夹钳之间用绝缘块绝缘。综上，本技术实现了金属型材的分段控温控形多点三维热拉弯。由上所述，本技术解决了目前三维拉弯领域难以解决的问题如下：（1）实现了金属型材的多点三维热拉弯成形；（2）针对整体保温箱能耗高、效率低的问题，设计了具有独立保温性质的分段保温箱，并实现了针对每一个成形单元的独立保温；针对整体保温箱空间大而导致测温不够准确且具有延时性，设计了数量多、空间小的分段保温箱，更加准确地加热和测温。附图说明图1：一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置结构示意图。图2：多点三维热拉弯随动成形装置结构示意图。图3：无分段保温箱时三维拉弯成形装置结构示意图。图4：分段保温箱结构示意图。图5：成形单元结构示意图。图6：水平销轴结构示意图。图中：1.底座，2.分段保温箱，3.成形单元，4.液压油缸支架，5.液压油缸，6.活塞杆，7.变压器，8.温度控制柜，9.石棉网，10.耐高温柔性防护帘，11.夹钳，12.绝缘块，13.型材，14.热电偶，15.电阻丝，16.高度限位垫块，17.支架，18.螺栓，19.成形单元背板，20.高度限位杆，21.成形单元顶板，22.滑块导轨，23.竖直销轴，24.成形面底板，25.成形面，26.滑块，27.水平销轴。具体实施方式结合附图与实施例对本实施方式进行说明一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，其特征在于，由底座1、分段保温箱2、成形单元3、液压油缸支架4、液压油缸5、变压器7、温度控制柜8组成。其中，成形单元3安装在底座1上，分段保温箱2安装在成形单元3的滑块导轨22上，液压油缸5的活塞杆6与成形单元背板19固定连接，分段保温箱2与成形单元3可在液压油缸5的作用下沿底座1纵向滑动，相邻分段保温箱2的开口处通过耐高温柔性防护帘10连接，靠近夹钳11两侧的分段保温箱2的开口处用石棉网9封闭，石棉网9开口的大小根据型材13的截面面积和弯曲形状而定。型材13采用自阻加热，通过电缆与变压器7连接。采用绝缘块12使夹钳11与型材13之间绝缘，温度控制柜8通过电缆控制热电偶14和电阻丝15来控制分段保温箱2的温度。成形单元3与分段保温箱2为随动式的单独保温，分段保温箱2安装在成形单元3的滑块导轨22上，在液压油缸5的作用下一起移动，且由液压油缸5来定位。底座1为L形，沿纵向开有若干个T型槽，液压油缸5安装在底座1和液压油缸支架4上。分段保温箱2为箱体，内部安装热电偶14及电阻丝15，用于测温和加热。分段保温箱2的壁面采用保温层加金属外壳的结构，其中保温层材料采用莫来石纤维板，金属外壳材料采用耐热不锈钢。成形单元背板19和滑块导轨22通过螺栓18安装在支架17上，高度限位杆20和高度限位垫块16限制滑块26的位移，滑块26与成形面底板24通过竖直销轴23连接，成形面底板24可绕竖直销轴23转动，成形面底板24与成形面25通过水平销轴27连接，成形面25可绕水平销轴27转动，成形单元3可沿底座1的T型槽纵向滑动。温度控制柜8为柜式结构，控制面板上安装有若干个温度显示仪表，每一个温度显示仪表对应着不同分段保温箱2内的热电偶14，可以直观地读取每一个分段保温箱2内部的温度。变压器7为按要求定制的产品，其输入端为交流电源，输出端为安全电压以内的直流电源。型材13自阻加热，由变压器7向型材13供电，在型材13两端有绝缘块12，用于隔绝型材13与夹钳11。在加工工件时，可根据实际情况相应增加或减少成形单元数目。实施例一，以矩形截面钛合金型材热拉弯为例，一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置的成形过程，具体步骤如下：第一步，目标零件在水平和竖直平面上分别投影出一段圆弧，计算出水平和垂直方向上的弯曲参数，并确定使用成形单元的数量，以及确定分段保温箱中石棉网的开口大小，计算出液压油缸的活塞杆伸出长度。第二步，手动调节高度限位杆，调整高度限位垫块，把分段保温箱安装在成形单元的滑块导轨上，安装液压油缸，在底座上安装成形单元及分段保温箱，并使液压油缸的活塞杆与成形单元背板固定连接，用液压油缸调本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，其特征在于，由底座（1）、分段保温箱（2）、成形单元（3）、液压油缸支架（4）、液压油缸（5）、变压器（7）、温度控制柜（8）组成；其中，成形单元（3）安装在底座（1）上，分段保温箱（2）安装在成形单元（3）的滑块导轨（22）上，液压油缸（5）的活塞杆（6）与成形单元背板（19）固定连接，分段保温箱（2）与成形单元（3）可在液压油缸（5）的作用下沿底座（1）纵向滑动，相邻分段保温箱（2）的开口处通过耐高温柔性防护帘（10）连接，靠近夹钳（11）两侧的分段保温箱（2）的开口处用石棉网（9）封闭，石棉网（9）开口的大小根据型材（13）的截面面积和弯曲形状而定;型材（13）采用自阻加热，通过电缆与变压器（7）连接；采用绝缘块（12）使夹钳（11）与型材（13）之间绝缘，温度控制柜（8）通过电缆控制热电偶（14）和电阻丝（15）来控制分段保温箱（2）的温度。/n
【技术特征摘要】
1.一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，其特征在于，由底座（1）、分段保温箱（2）、成形单元（3）、液压油缸支架（4）、液压油缸（5）、变压器（7）、温度控制柜（8）组成；其中，成形单元（3）安装在底座（1）上，分段保温箱（2）安装在成形单元（3）的滑块导轨（22）上，液压油缸（5）的活塞杆（6）与成形单元背板（19）固定连接，分段保温箱（2）与成形单元（3）可在液压油缸（5）的作用下沿底座（1）纵向滑动，相邻分段保温箱（2）的开口处通过耐高温柔性防护帘（10）连接，靠近夹钳（11）两侧的分段保温箱（2）的开口处用石棉网（9）封闭，石棉网（9）开口的大小根据型材（13）的截面面积和弯曲形状而定;型材（13）采用自阻加热，通过电缆与变压器（7）连接；采用绝缘块（12）使夹钳（11）与型材（13）之间绝缘，温度控制柜（8）通过电缆控制热电偶（14）和电阻丝（15）来控制分段保温箱（2）的温度。
2.根据权利要求1所述的一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，其特征在于：成形单元（3）与分段保温箱（2）为随动式的单独保温，分段保温箱（2）安装在成形单元（3）的滑块导轨（22）上，在液压油缸（5）的作用下一起移动，且由液压油缸（5）来定位。
3.根据权利要求1所述的一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，其特征是：底座（1）为L形，沿纵向开有若干个T型槽，液压油缸（5）安装在底座（1）和液压油缸支架（4）上。
4.根据权利要求1所述的一种分段控形控温的三维热拉弯成形装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩小亨，李奇涵，高嵩，于长春，邢继刚，徐传伟，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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