一种高模量曲面拉压复合热成形方法技术

本发明专利技术公开了一种高模量曲面拉压复合热成形方法，所述拉压复合热成形方法采用：前部下拉式三缸柔性拉形机、多点模具以及柔性加热弹性垫；前部下拉式三缸柔性拉形机的两排三缸加载拉伸机构对称分布，每一排三缸加载拉伸机构均由若干结构相同的三缸加载拉伸机构呈线性排布组成，所述加载拉伸机构中，水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸均与夹钳铰接；柔性加热弹性垫设置于板材的表面与多点模具之间；拉压复合热成形方法包括：初步确定板材成形模拟参数；基于板材成形模拟参数进行实际拉压复合热成形试验，确定最终拉压复合热成形参数。本发明专利技术所述拉压复合热成形方法能够有效抑制高模量板料拉形过程中产生的起皱、拉裂、回弹等缺陷问题。缺陷问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高模量曲面拉压复合热成形方法


[0001]本专利技术属于金属零件塑性加工
，适用于高弹性模量材料曲面零件拉压成形，具体涉及一种高模量曲面拉压复合热成形方法。

技术介绍

[0002]板材成形最早应用在轮船船身制造、汽车车身制造等领域，其成形方法包括：激光弯曲成形、单点渐进成形、柔性卷板成形等。随着板材成形技术的不断进步，以及航空航天、轨道交通等领域的快速崛起，大曲率薄板材作为飞机蒙皮，火车车身外壳等被广泛应用到各个领域。随着所需板材形状的不断复杂化，优质轻量化，成形方法也在随着技术的进步不断改进。
[0003]传统的横向或纵向拉形技术早在上世纪中叶开始广泛使用，但面临产品的不断升级，传统拉形设备在制作成本，使用周期等方面逐渐显露出不足。采用拉形设备配以多点模具的多点成形技术是目前板材拉形
的优选，通过调节多点模具中的各基本体高度，进而形成各种与目标曲面件相匹配的模面用以拉压成形，极大节省了模具生产成本，缩短板材加工成形的成本及成形周期。
[0004]对于强度低、塑韧性好的低弹性模量材料来说，利用多点模具与拉形机配合的多点拉伸成形技术，可以加工出质量较好的薄板成形件。然而，对于高强度的高弹性模量材料来说，以往的成形方式一般是采用多次冷成形，或者先对板材辐射加热，然后进行一次或多次拉形，该拉形方法的成形时间较长，板材成形效果不理想，易出现起皱的缺陷，且拉形过程中板料厚度减薄较严重，过渡区太长将导致拉裂甚至拉断，以及由于板料回弹较大，致使板料成形全局误差较大等缺陷，故，如想成形出高质量的高弹性模量板材，需要进一步改善成形方法。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种高模量曲面拉压复合热成形方法，能够有效抑制高模量板料拉形过程中产生的起皱、拉裂、回弹等缺陷问题。
[0006]结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高模量曲面拉压复合热成形方法，所述拉压复合热成形方法采用：前部下拉式三缸柔性拉形机、多点模具以及柔性加热弹性垫；
[0008]所述前部下拉式三缸柔性拉形机的两排三缸加载拉伸机构对称分布，每一排三缸加载拉伸机构均由若干结构相同的三缸加载拉伸机构呈线性排布组成，所述加载拉伸机构中，水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸均与夹钳铰接；
[0009]所述柔性加热弹性垫设置于板材的表面与多点模具之间；
[0010]所述拉压复合热成形方法包括：
[0011]S1：初步确定板材成形模拟参数；
[0012]S2：基于板材成形模拟参数进行实际拉压复合热成形试验，确定最终拉压复合热
成形参数。
[0013]进一步地，所述步骤S1中，初步确定的板材成形模拟参数包括：水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸为实现拉压复合热成形在各成形阶段加载力大小和方向，以及柔性加热弹性垫的加热温度；
[0014]初步确定板材成形模拟参数具体过程如下：
[0015]首先，确定板材尺寸；
[0016]所述板材尺寸包括板材长度方向尺寸和板材宽度方向尺寸，其中：
[0017]板材长度方向尺寸H计算公式如下：
[0018]H＝h+2(μ+v)
····················
(1)
[0019]上述公式(1)中：
[0020]h为成形后的目标曲面工件的最大展开长度；
[0021]μ为板材长度方向上的过渡区长度；
[0022]v为板材夹紧部分的余量；
[0023]板材宽度方向尺寸ω计算公式如下：
[0024]ω＝ω1+2ω2··················
(2)
[0025]上述公式(2)中：
[0026]ω1为成形后的目标曲面工件的最大展开宽度；
[0027]ω2为板材工艺余量，ω2的取值范围在30mm
‑
50mm；
[0028]然后，基于板材尺寸通过计算机辅助系统对所述拉压复合热成形进行多次模拟试验确定板材成形模拟参数。
[0029]进一步地，所述步骤S2基于板材成形模拟参数进行实际拉压复合热成形试验，确定最终拉压复合热成形参数，具体步骤如下：
[0030]S201预拉伸、预加热板材；
[0031]S202通过多点下凸模调形使板材初步贴模；
[0032]S203板材进一步拉伸变形并逐渐贴模；
[0033]S204板材进一步加热、拉伸变形至完全贴模；
[0034]S205多点上凹模下压至板材完全成形。
[0035]进一步地，所述步骤S2基于板材成形模拟参数进行实际拉压复合热成形试验，确定最终拉压复合热成形参数，具体步骤如下：
[0036]S201预拉伸、预加热板材，并完成多点下凸模调形；
[0037]S202通过拉伸使板材与多点下凸模初步贴合；
[0038]S203板材进一步拉伸变形并逐渐贴模；
[0039]S204板材进一步加热、拉伸变形至完全贴模；
[0040]S205多点上凹模下压至板材完全成形。
[0041]更进一步地，预拉伸板材的过程为：夹钳夹紧板料后，水平液压缸以模拟试验确定的预设的拉伸力F1对板材进行预拉伸，倾斜液压缸和竖直液压缸仅随动，均不加载拉伸力，在水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸的共同带动下，夹钳夹持板材移动至多点下凸模的正上方的预设高度位置处；
[0042]预加热板材过程为：将柔性加热弹性垫置于在多点下凸模与板材之间，并将柔性
加热弹性垫以预设的加热速度预加热至预定温度，板材被预加热至预定温度后保温，使板材预热均匀。
[0043]更进一步地，通过多点下凸模调形使板材初步贴模过程中：
[0044]多点下凸模调形过程为：根据目标曲面工件的尺寸及曲率，并通过计算机辅助系统以大小为多点下凸模调形力F4且方向竖直向上的推力调节组成多点下凸模的各模具单元体至预定高度，使构成的多点下凸模模面形态与目标曲面工件下表面形态相匹配；
[0045]板料初步贴模过程为：随着多点下凸模调形过程，板材被多点下凸模上顶逐渐弯曲并开始初步与多点下凸模模面贴合，贴合过程中水平液压缸保持拉伸力F1大小方向不变，倾斜液压缸保持不加载拉伸力，竖直液压缸以模拟试验确定的预设的拉伸力F3大小，方向竖直向上，对板材拉伸变形实现反向补偿，在水平方向且向外的拉伸力F1与竖直向上的拉伸力F3共同作用下，夹钳向板材形变施加反向补偿，最终使板材发生小曲率的贴模变形。
[0046]更进一步地，通过拉伸使板材与多点下凸模初步贴合的过程中：
[0047]完成多点下凸模调形后，倾斜液压缸与板材边缘呈15
°‑
20
°
并倾斜向下向外地收缩加载拉力F2，水平液压缸和竖直液压缸仅随动，均不加载拉伸力，在水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸的共同带动下，板材逐渐拉伸弯曲变形并开始初步与多点下凸模模面贴合。
[0048]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高模量曲面拉压复合热成形方法，其特征在于：所述拉压复合热成形方法采用：前部下拉式三缸柔性拉形机、多点模具以及柔性加热弹性垫；所述前部下拉式三缸柔性拉形机的两排三缸加载拉伸机构对称分布，每一排三缸加载拉伸机构均由若干结构相同的三缸加载拉伸机构呈线性排布组成，所述加载拉伸机构中，水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸均与夹钳铰接；所述柔性加热弹性垫设置于板材的表面与多点模具之间；所述拉压复合热成形方法包括：S1：初步确定板材成形模拟参数；S2：基于板材成形模拟参数进行实际拉压复合热成形试验，确定最终拉压复合热成形参数。2.如权利要求1所述一种高模量曲面拉压复合热成形方法，其特征在于：所述步骤S1中，初步确定的板材成形模拟参数包括：水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸为实现拉压复合热成形在各成形阶段加载力大小和方向，以及柔性加热弹性垫的加热温度；初步确定板材成形模拟参数具体过程如下：首先，确定板材尺寸；所述板材尺寸包括板材长度方向尺寸和板材宽度方向尺寸，其中：板材长度方向尺寸H计算公式如下：H＝h+2(μ+v)
····················
(1)上述公式(1)中：h为成形后的目标曲面工件的最大展开长度；μ为板材长度方向上的过渡区长度；v为板材夹紧部分的余量；板材宽度方向尺寸ω计算公式如下：ω＝ω1+2ω2··················
(2)上述公式(2)中：ω1为成形后的目标曲面工件的最大展开宽度；ω2为板材工艺余量，ω2的取值范围在30mm
‑
50mm；然后，基于板材尺寸通过计算机辅助系统对所述拉压复合热成形进行多次模拟试验确定板材成形模拟参数。3.如权利要求1所述一种高模量曲面拉压复合热成形方法，其特征在于：所述步骤S2基于板材成形模拟参数进行实际拉压复合热成形试验，确定最终拉压复合热成形参数，具体步骤如下：S201预拉伸、预加热板材；S202通过多点下凸模调形使板材初步贴模；S203板材进一步拉伸变形并逐渐贴模；S204板材进一步加热、拉伸变形至完全贴模；S205多点上凹模下压至板材完全成形。
4.如权利要求1所述一种高模量曲面拉压复合热成形方法，其特征在于：所述步骤S2基于板材成形模拟参数进行实际拉压复合热成形试验，确定最终拉压复合热成形参数，具体步骤如下：S201预拉伸、预加热板材，并完成多点下凸模调形；S202通过拉伸使板材与多点下凸模初步贴合；S203板材进一步拉伸变形并逐渐贴模；S204板材进一步加热、拉伸变形至完全贴模；S205多点上凹模下压至板材完全成形。5.如权利要求3或4所述一种高模量曲面拉压复合热成形方法，其特征在于：预拉伸板材的过程为：夹钳夹紧板料后，水平液压缸以模拟试验确定的预设的拉伸力F1对板材进行预拉伸，倾斜液压缸和竖直液压缸仅随动，均不加载拉伸力，在水平液压缸、倾斜液压缸和竖直液压缸的共同带动下，夹钳夹持板材移动至多点下凸模的正上方的预设高度位置处；预加热板材过程为：将柔性加热弹性垫置于在多点下凸模与板材之间，并将柔性加热弹性垫以预设的加热速度预加热至预定温度，板材被预加热至预定温度后保温，使板材预热均匀。6.如权利要求3所述一种高模量曲面拉压复合热成形方法，其特征在于：通过多点下凸模调形使板材初步贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩奇钢，丁润东，梁策，李义，雒锋，梁继才，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：