大尺寸薄壁零件电辅助热成形方法及装置与流程

1.本发明的大尺寸薄壁零件电辅助热成形方法及装置，属于先进板料塑性成形加工技术领域。


背景技术：

2.金属板料零件在工业领域有着十分普遍的应用，传统的板料成形工艺中，冲压工艺具有重要的地位，它具有效率高、成本低、适合大批量生产等重要特点。然而，近年来随着社会的进步和经济的发展，制造业的发展也十分迅速，轻量化的设计理念不断出现在各行各业，尤其在汽车领域和航空航天部门最为明显。就钛合金而言，其耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而广泛应用于航空航天领域，根据目前的数据显示该合金在航空航天部门的使用量已占全部的75％～85％，其中钣金零件的比例为70％左右。
3.轻量化合金通常在常温下σ0.2较高，且σ0.2/σb值大，e与e/σ0.2均较小，因而其塑性变形范围很窄，所需成形力大，易开裂，回弹严重，成形困难。形状复杂和要求高的合金类零件，需要热成形。目前，国内对于合金类材料的加工主要采用热辅助成形工艺，其目的主要是充分利用合金类材料在加热状态下的软化与蠕变性能，使塑性提高，以降低成形力和改善成形性，避免开裂，也可减少一些回弹。在一定的高温状态下，合金材料的塑性可得到明显的改善，延伸率增加，成形性显著提高。
4.轻量化合金钣金零件的热成形主要以炉内加热的方式进行，这样就大幅降低了该类工艺的柔性程度，对于一些大尺寸零件，如大型蒙皮，大型汽车覆盖件，大型弯头等，炉内加热成形方式就无法实现，本发明的目是为大尺寸钣金零件的热成形，寻找一种成本低廉，设备结构简单，操作容易及柔性程度高的成形装置及方法，更好地满足现代工业的发展需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对目前大尺寸薄壁零件热成形方面所存在的问题，提出应用范围广，操作便捷，成本低廉，结构简单及柔性程度高的大尺寸钣金零件电辅助加热成形装置及方法。该技术可以成形大尺寸范围的轻量化合金类钣金零件。
6.一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置主要包括支轴1，导辊4，洗料机构5，烘干机构6，涂层机构7，压料板8，凸模9和凹模12，连杆结构10，加热板11，固定板13，连接板14，滑块15，温度传感器16，其特征在于，导辊将板料从支轴处送入加工区域，洗料机构对板料表面进行清洗，然后经过烘干机构烘干并通过涂层机构将板料的上下表面进行涂层处理，随后进入加热区由加热板对板料进行加热并通过温度传感器实时测温，最后利用模具进行成形使之得到所设计的轮廓。
7.本发明的一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置为，所述洗料机构，利用有机溶剂均匀喷涂到板料的表面去除其表面的有机物。
8.本发明的一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置为，所述烘干机构，利用电阻丝及风扇产生高速热风，快速去除板料表面的清洗液。
9.本发明的一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置为，所述涂层机构，采用均匀刷涂的方式对已烘干表面进行涂层处理，所用涂层材料具有耐高温和较强的吸热能力。
10.本发明的一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置为，所述加热板，采用多管式电加热的方式对待成形板料的上下表面进行加热，并在热管之间等间距安装有温度传感器，实现温度的实时监测。
11.本发明的一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置为，所述连杆机构，分别使凸模与上加热板相连，凹模与下加热板相连，当凸模和凹模逐渐闭合的时候，上下加热板分别由滑块带动向两侧平动，防止加热板与模具干涉。
12.本发明的一种连杆机构，所述滑块，采用直线导轨型滑块，使其能够在导轨上作往复直线运动。
13.此外，本发明亦可将使用上述成形装置及方法所制造的热成形品当作权利对象。
附图说明
14.图1所示为大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置的结构介绍。
15.图2所示为加热，成形及滑动机构的轴测图。
具体实施方式
16.附图1所示为大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置的总体结构介绍，附图2所示为加热，成形及运动机构的结构示意图。板料由导辊4向加工区域进行送料，在加热之前分别通过洗料机构5，烘干机构6和涂层机构7对其表面进行处理，然后利用加热板11对处理过后的板料进行加热，利用温度传感器16来采集板料的温度，最后通过凸模9和凹模12进行成形得到所需零件。
17.在洗料过程中，所用洗料液为有机溶剂如无水乙醇或丙酮溶液，快速洗净板料表面的有机化合物，从而增强其表面的吸附能力；烘干过程中，利用电阻丝和风扇产生高速的热气流，快速带走板料表面的液体物质，达到快速干燥的目的；涂层过程中，利用均匀刷涂的方式，将耐高温和吸热能力强的粘质材料涂覆到板料的上下表面，同时该类材料还应具有良好的润滑性能。
18.在预热过程中，加热板通电产生高的热能并快速辐射到板料的表面，由于涂有吸热材料，大部分热能均被吸收，损耗较少，从而使板料能够快速升温，同时在热管间距中均匀分布有温度传感器，能够实时测量板料的温度，当达到所需的成形温度，热板停止加热。
19.在成形过程中，凸模和凹模逐渐闭合，上加热板连接上模座，下加热板连接下模座，其连接方式均通过连杆机构实现，连杆的角座通过垫板17固定在滑块上。当凸模与凹模逐渐闭合时，连杆机构带动加热板向两侧平动，即离开成形区域，进行零件外型的成形，成形结束后，凸模与凹模逐渐开模，运动到一定位置时停止取出成形零件，然后继续开模到所限位置，此时加热板又回到成形区域继续下一次预热工序。


技术特征：
1.一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形装置主要包括支轴1，导辊4，洗料机构5，烘干机构6，涂层机构7，压料板8，凸模9和凹模12，连杆结构10，加热板11，固定板13，连接板14，滑块15，温度传感器16，其特征在于，导辊将板料从支轴处送入加工区域，洗料机构对板料表面进行清洗，然后经过烘干机构烘干并通过涂层机构将板料的上下表面进行涂层处理，随后进入加热区由加热板对板料进行加热并通过温度传感器实时测温，最后利用模具进行成形使之得到所设计的轮廓。2.根据权利要求1所述洗料机构，其特征在于，利用有机溶剂均匀喷涂到板料的表面去除其表面的有机物。3.根据权利要求1所述烘干机构，其特征在于，利用电阻丝及风扇产生高速热风，快速去除板料表面的清洗液。4.根据权利要求1所述涂层机构，其特征在于，采用均匀刷涂的方式对已烘干表面进行涂层处理，所用涂层材料具有耐高温和较强的吸热能力。5.根据权利要求1所述加热板，其特征在于，采用多管式电加热的方式对待成形板料的上下表面进行加热，并在热管之间等间距安装有温度传感器，实现温度的实时监测。6.根据权利要求1所述连杆机构，其特征在于，分别使凸模与上加热板相连，凹模与下加热板相连，当凸模和凹模逐渐闭合的时候，上下加热板分别由滑块带动向两侧平动，防止加热板与模具干涉。7.根据权利要求6所述滑块，其特征在于，采用直线导轨型滑块，使其能够在导轨上作往复直线运动。

技术总结
钣金零件的热成形通常需要在加热炉中进行，既限制了零件的尺寸又提高了成形设备的复杂程度，为了满足制造领域日益增长对大尺寸钣金零件快速热成形的需求。本发明涉及一种大尺寸薄壁零件电辅助热成形方法及装置，其关键之处在于：板料无需在加热炉中加热成形，使其能够成形的零件尺寸范围增加，在加热之前，板料需要经过表面清洗，烘干及涂层处理，然后利用电加热板对其上下表面进行加热，并采用温度传感器对其进行温度测量，达到所需成形温后，上下模开始运动进行成形，同时利用连杆机构带动滑块做水平运动使加热板离开成形区域。该方法加热快，成形效率高，设备结构简单，成形范围广，成本低。有效地解决了现有钣金零件热成形局限于加热炉中进行而无法成形大尺寸零件的缺陷。缺陷。缺陷。


技术研发人员：李正芳 高正源 安治国
受保护的技术使用者：昆明学院
技术研发日：2021.10.02
技术公布日：2022/1/18