板材柔性多点曲面成形模具装置.pdf

板材柔性多点曲面成形模具装置
    技术领域：本发明是曲面板材成形的模具装置，属于板料成形技术领域。

    背景技术：在航空、造船、石油化工及建筑行业，曲面板材常用于如船板、风洞收缩形体板、特殊压力容器的壳板及建筑房屋屋顶等，传统的曲面板材成形主要是靠压力机模压成形，其模具费用昂贵，仅适合于大批量生产。水火弯板成形目前是船体外板曲面成形的主要工艺，其基本原理是通过平板(或单向曲面板)局部高温冷却后的热弹塑性变形而达到整体的曲面成形，但该工艺主要是凭熟练工人的实际经验和手工操作来完成，生产效率低，加工质量不高。利用旋压成形工艺可加工曲面板材，但其仅适合于加工具有封闭圆周边界的轴对称曲面零件。柔性制造是加工业的发展趋势，它适合于多品种小批量甚至是单件生产。通常板材的曲面成形需要靠模具来实现。近年来出现了“无模多点成形”或“可变轮廓非连续模具成形”的模具，其实质是由数量很多的(可多达一千个以上)的小模组合成一个曲面模板，上下两块模板组成一套模具，小模互相紧靠，每个小模沿其轴线可上下调节，因此可以构成形状可变的曲面，如图1所示，该图中的上模与下模地曲面相同，而且上模中的小模与下模中的小模一一对应，板材就在这种组合模具中成形。这种方法已在航空，造船及机车制造业中得到应用。这种加工方法的缺点如下：(1)因小模数量多调节模具的时间长；(2)要求调节部件的精度高，每个小模需要侍服电机驱动，因而制造成本高；(3)加工完的工件表面易凸凹不平。

    发明内容：为了克服现有技术的板材曲面成形技术调节模具的时间长、设备制造成本高和加工完的工件表面易凹凸不平的缺陷，提供一种调节模具简单，设备制造成本低和加工后的工件表面平坦的板材曲面成形模具装置。本发明是通过下述方案予以实现的：一种板材柔性多点曲面成形模具装置，它由凸模组件1和凹模组件2组成，凸模组件1由至少二个弹性模体1-1和承压板1-2组成，凹模组件2由弹性垫板2-1、护板2-2和包含有若干个能上下调节的小模2-3-1的小模具组2-3组成，互相叠置的弹性模体1-1为片状体，位于上方的弹性模体1-1-1的外形尺寸与位于下方的弹性模体1-1-2有差异，承压板1-2设置在弹性模体1-1-1的上表面上，弹性垫板2-1设置在能弯曲变形的护板2-2的上表面上，护板2-2的下表面与小模2-3-1的上顶部接触，凸模组件1与凹模组件2呈上下叠置。本发明的模具在加工板材时，先根据所需成形工件的曲面形状，调节各小模高度，从而形成所需要的凹形型腔，并依此型腔形状对弹性模体的尺寸进行合理的选择和布排，然后把板材3设置在弹性模体1-1-2与弹性垫板2-1之间。成形时，压力机上滑块向下运动，通过承压板1-2作用在弹性模体1-1后，弹性模体1-1变形，并将压力机的作用力传递到板材3及护板2-2，随着上滑块的进一步下移，弹性模体1-1继续被压缩，其施加的压力不断增加，使得护板2-2与构成曲面型腔的所有小模的上顶部逐渐接触，同时，所成形板材3靠弹性模体1-1和护板2-2定形。成形过程中，板材3坯料上表面受到弹性模体1-1由小及大的压力作用，当弹性模体1-1与板材一起被压入凹模时，板材上面的弹性模体1-1与板材下面的弹性垫板2-1被压缩且沿板材3表面向外流动，板材上下表面分别与弹性模体1-1与弹性垫板2-1之间产生摩擦，随着滑块的不断下移，成形件所受的单位压力越大，摩擦力也越大。摩擦拉应力的存在，改变了板材内部应力的分布状况，同时，由于成形开始后，弹性模体1-1发生弹性压缩变形，板材四周很快与弹性模体1-1接触，板材和工件之间的接触面积增加了许多，使板材所受约束得以强化，板材四周从而受到压边力的作用，并且，随着成形的不断深入，此压边力逐渐增大，从而抑制了起皱等缺陷的产生。本发明提出的模具装置的优点如下：1)对于同样尺寸同样形状的工件所需的小模数量可以减少三分之二，原因之一是凸模采用了弹性体，不需要刚性小模，原因之二是凹模的各小模之间不需要排列得非常紧密，可以有一定距离；这能减少模具的制造成本；2)变更产品形状和尺寸时模具调节的工作量减轻很多，调节模具的时间可缩短，这主要是由于需调节的小模数量减少的缘故。3)工件表面平滑，无凸凹不平，这主要是由于护板2-2及弹性垫板2-1将板材3与刚性小模隔离。

    附图说明：图1是现有技术的多点曲面成形模具的结构示意图，图2是本发明的模具装置的结构示意图。

    具体实施方式一：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式由凸模组件1和凹模组件2组成，凸模组件1由至少二个弹性模体1-1和承压板1-2组成，凹模组件2由弹性垫板2-1、护板2-2和包含有若干个能上下调节的小模2-3-1的小模具组2-3组成，互相叠置的弹性模体1-1为片状体，位于上方的弹性模体1-1-1的外形尺寸与位于下方的弹性模体1-1-2有差异，承压板1-2设置在弹性模体1-1-1的上表面上，弹性垫板2-1设置在能弯曲变形的护板2-2的上表面上，护板2-2的下表面与小模2-3-1的上顶部接触，凸模组件1与凹模组件2呈上下叠置。所述小模具组2-3由若干个小模2-3-1、若干个模杆2-3-2和母板2-3-3组成，模杆2-3-2分布在母板2-3-3的上表面上并且垂直于母板2-3-3，帽状的小模2-3-1的腔体内螺纹与模杆2-3-2的杆体外表面上外螺纹相联接。

    具体实施方式二：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，弹性模体1-1固连成为一个整体。其它组成和连接关系与实施方式一相同。弹性模体1-1固连成为整体后，工作的稳定性大大提高，适合于批量较大的工件的加工。

    具体实施方式三：本实施方式与实施方式一的不同点是，弹性模体1-1-1或弹性模体1-1-2是内部充满液体或粉末状体的橡胶囊。如此设置的弹性模体1-1-1或弹性模体1-1-2更有利于压力的分散传导。