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专利号: 2022107931189
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种传递式波纹变形强化金属板材的成形装置,其特征在于,其包括模架、定位与传动组件、变形模具和滚平组件,所述定位与传动组件的固定端和所述模架固连,所述定位与传动组件的安装端分别设有变形模具和滚平组件;

所述模架,其包括上模座、下模座、导向柱和导向套,所述上模座的第一安装端和所述导向套的第一端固连,所述下模座的第一安装端和所述导向柱的第一端固连,所述导向套的第二端和所述导向柱的第二端滑动连接;所述变形模具,其包括压弯模具和压平模具,所述压弯模具,其包括压弯上模和压弯下模,所述压平模具,其包括压平上模和压平下模;

所述定位与传动组件,其包括燕尾槽导轨、工作台、齿条、定位器、减速电机、传动轴、支架、锥齿轮、直齿轮、压块和限制框,上燕尾槽导轨和下燕尾槽导轨的第一安装端分别与所述上模座和所述下模座的第二安装端固连,上工作台和下工作台的第一端通过镶条分别与所述上燕尾槽导轨和所述下燕尾槽导轨的第二安装端滑动连接,所述上工作台和所述下工作台的第二端分别与所述变形模具连接,所述上工作台和所述下工作台的第三端分别与上齿条和下齿条固连,所述支架的安装端与所述下模座的第三安装端连接,所述减速电机的外壳和所述支架的固定端连接,所述减速电机的输出端和主动锥齿轮的轴心连接,所述传动轴的第一端和从动锥齿轮的轴心连接,所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮啮合,所述传动轴的第二端依次穿过上模座和上燕尾槽导轨的通孔和所述下燕尾槽导轨的第三安装端连接,所述传动轴的第三安装端和第四安装端分别与主动直齿轮和从动直齿轮的轴心连接,所述主动直齿轮和所述从动直齿轮分别与所述下齿条和所述上齿条啮合,所述上燕尾槽导轨和所述下燕尾槽导轨的定位端分别设有定位器,所述限制框的第一端和所述下燕尾槽导轨的第四安装端连接,所述压块的固定端和所述上燕尾槽导轨的第三安装端连接;

所述滚平组件,其包括滚轴、推板、导向板、卡箍和小型液压缸,所述滚轴和所述推板的第一端连接,所述推板的第二端和所述导向板的第一端连接,所述导向板的第二端和所述上工作台的第二端连接,所述小型液压缸通过卡箍和所述压块的安装端固连;

所述压弯上模和所述压弯下模中成形部位的横截面为两端水平直线、中间交替的波纹状圆弧结构;所述压平上模和所述压平下模中成形部位的横截面为直线结构。

2.根据权利要求1所述的一种传递式波纹变形强化金属板材的成形装置,其特征在于,在所述压弯模具的波纹状圆弧结构中,圆弧的尺寸相同,两端水平直线的长度差为波纹状圆弧结构中波长的1/4以实现错峰模压,相邻圆弧和直线均相切。

3.根据权利要求1所述的一种传递式波纹变形强化金属板材的成形装置,其特征在于,所述定位器,其包括导向块、第一弹簧、第一螺钉和定位块,所述导向块的内部设有阶梯孔,所述第一弹簧和所述第一螺钉分别位于所述阶梯孔内,所述第一螺钉穿过第一弹簧和所述定位块的第一端连接,所述定位块的第二端位于工作台的梯形凹槽内。

4.根据权利要求1所述的一种传递式波纹变形强化金属板材的成形装置,其特征在于,还包括超声振动组件,其包括超声波发生器、换能器和变幅杆,所述变幅杆为等截面均匀棒变幅杆,所述变幅杆的第一端和所述限制框的第二端连接,所述变幅杆的第二端通过换能器和所述超声波发生器连接。

5.根据权利要求1所述的一种传递式波纹变形强化金属板材的成形装置,其特征在于,所述限制框、第二弹簧和第二螺钉组成辅助限制组件。

6.一种根据权利要求1‑5之一所述的传递式波纹变形强化金属板材的成形装置的成形方法,其特征在于,具体实施步骤为:S1、将变形模具中压弯模具和压平模具交替安装在工作台上:

S11、将第一套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第一方形凹槽固连;

S12、以第一套压弯模具为基准,先将第二套压弯模具沿自身平面的法向旋转180°,再将第二套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第三方形凹槽固连;

S13、以第二套压弯模具为基准,先将第三套压弯模具沿自身平面的法向旋转180°,再将第三套压弯模具沿其横向旋转180°,最后将第三套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第五方形凹槽固连;

S14、以第三套压弯模具为基准,先将第四套压弯模具沿自身平面的法向旋转180°,再将第四套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第七方形凹槽固连;

S15、分别将第一套、第二套、第三套和第四套压平模具中压平上模和压平下模分别与上工作台和下工作台的第二、第四、第六和第八方形凹槽固连;

S16、将滚平组件和上工作台的第九方形凹槽固连,对应的整平下模和下工作台的第九方形凹槽固连,并将变形板材放入限制框内;

S2、对变形板材进行常规路径的模压变形:

S21、启动减速电机,使工作台在直齿轮和齿条的啮合传动下开始滑动,当第一套变形模具运动到限制框对应的工位处,通过定位器止动定位,并停止减速电机;

S22、利用上模座带动压弯上模和压块对位于限制框上的变形板材进行压弯变形,压弯变形过程中保证变形试样四周处于约束状态,变形后上模座复位;

S23、启动减速电机,使工作台在直齿轮和齿条的啮合传动下开始滑动,当第二套变形模具运动到限制框对应的工位处,通过定位器止动定位,并停止减速电机;

S24、利用上模座带动压平上模和压块对位于限制框上的变形板材进行压平变形,在压平变形过程中保证变形试样四周处于约束状态,变形后上模座复位;

S25、采用相同的操作完成第2‑4次压弯、压平工序,完成2道次常规路径模压变形;

S26、每道次常规路径模压变形或给定道次常规路径模压变形后,启动减速电机,使工作台在直齿轮和齿条的啮合传动下开始滑动,当滚平组件运动到限制框对应的工位处,停止减速电机;

S27、通过上模座带动压块下行,当滚平组件和位于限制框上的变形板材接触时停止并启动小型液压缸,使推板沿导轨往复运动,从而实现滚轴对变形板材的滚平,变形后上模座复位;

S28、重复步骤S21‑S27,完成多道次常规路径模压变形。

7.一种根据权利要求1‑5之一所述的传递式波纹变形强化金属板材的成形装置的成形方法,其特征在于,具体实施步骤为:S1、将变形模具中压弯模具和压平模具交替安装在第一套工作台上:

S11、将第一套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第一方形凹槽固连;

S12、以第一套压弯模具为基准,先将第二套压弯模具沿自身平面的法向旋转90°,再将第二套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第三方形凹槽固连;

S13、以第二套压弯模具为基准,先将第三套压弯模具沿自身平面的法向旋转90°,再将第三套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第五方形凹槽固连;

S14、以第三套压弯模具为基准,先将第四套压弯模具沿自身平面的法向旋转90°,再将第四套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第七方形凹槽固连;

S15、分别将第一套、第二套、第三套和第四套压平模具中压平上模和压平下模分别与上工作台和下工作台的第二、第四、第六和第八方形凹槽固连;

S16、将滚平组件和上工作台的第九方形凹槽固连,对应的整平下模和下工作台的第九方形凹槽固连,并将变形板材放入限制框内;

S2、将变形模具中压弯模具和压平模具交替安装在第二套工作台上:

S21、以第一套工作台上的第四套压弯模具为基准,先将第一套压弯模具沿自身平面的法向旋转90°,再将第一套压弯模具沿其横向旋转180°,最后将第一套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第一方形凹槽固连;

S22、以第一套压弯模具为基准,先将第二套压弯模具沿自身平面的法向旋转90°,再将第二套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第三方形凹槽固连;

S23、以第二套压弯模具为基准,先将第三套压弯模具沿自身平面的法向旋转90°,再将第三套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第五方形凹槽固连;

S24、以第三套压弯模具为基准,先将第四套压弯模具沿自身平面的法向旋转90°,再将第四套压弯模具中压弯上模和压弯下模分别与上工作台和下工作台的第七方形凹槽固连;

S25、分别将第一套、第二套、第三套和第四套压平模具中压平上模和压平下模分别与上工作台和下工作台的第二、第四、第六和第八方形凹槽固连;

S26、将滚平组件和上工作台的第九方形凹槽固连,对应的整平下模和下工作台的第九方形凹槽固连,并将变形板材放入限制框内;

S3、对变形板材进行90°交叉路径模压变形:

S31、利用第一套工作台对变形板材进行第一道次90°交叉路径模压变形;

S32、利用第二套工作台对S31获得的变形板材进行第二道次90°交叉路径模压变形;

S33、重复步骤S31‑S32,完成多道次的90°交叉路径模压变形。