CN111250597A - 一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置 - Google Patents

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张明宇
郭素敏
王恩民
冯正阳
吴晓辰
纪超
张强
娄淑梅
王瑞
姚燕安
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Abstract

本发明提供了一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，包括镁合金薄壁件夹具、电加热***、工具头转换器、调频振动***和两个相互对称的支撑架；工具头转换器的下方设有若干个不同直径的工具头；镁合金薄壁件夹具包括通电夹具和若干个普通夹具，镁合金薄壁件通过通电夹具和若干个普通夹具固定在支撑架上；电加热***包括第一直流电源，第一直流电源与通电夹具和工具头电连，进而与镁合金薄壁件形成通电回路，用以对镁合金薄壁件进行电加热；调频振动***包括控制器、振动发生器、温控器、温度传感器和为其供电的第二直流电源，温度传感器、温控器和控制器顺次电连，控制器与振动发生器控制相连，振动发生器与工具头转换器相连。

Description

一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置
技术领域
本发明涉及镁合金薄壁件成形技术领域，具体涉及一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置。
背景技术
现有的镁合金薄壁件成形多采用加热炉加热，成形工具头单一。例如，公告号为CN108435903A的中国发明专利，公开了“镁合金薄壁件热振联合渐进成形装置及其成形工艺”，其通过加热箱加热镁合金薄壁件，加热面积大，能源浪费严重且要保证整个镁合金薄壁件温度恒定且均匀困难，另外工具头的尺寸单一，不利于每一步增量进给完成后继续成形时镁合金的受力，会产生应力集中，最终影响成形质量。
发明内容
基于上述背景，本发明提供了一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置。
本发明采用以下的技术方案：
一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，包括镁合金薄壁件夹具、电加热***、工具头转换器、调频振动***和两个相互对称的支撑架；
所述工具头转换器的下方设有若干个不同直径的工具头；所述镁合金薄壁件夹具包括通电夹具和若干个普通夹具，镁合金薄壁件通过通电夹具和若干个普通夹具固定在两个相互对称的支撑架上；
所述电加热***包括第一直流电源，第一直流电源与通电夹具和工具头电连，进而通过通电夹具和工具头与镁合金薄壁件形成通电回路，用以对镁合金薄壁件进行电加热；
所述调频振动***包括控制器、振动发生器、温控器、用以检测镁合金薄壁件温度的温度传感器和为其供电的第二直流电源，所述温度传感器、温控器和控制器顺次电连，控制器与振动发生器控制相连，振动发生器与工具头转换器相连。
进一步地，还包括三轴数控机床，所述三轴数控机床包括数控***、底座、机床主轴和驱动机床主轴进行XYZ三轴方向运动的伺服电机，所述支撑架设置于底座上，所述振动发生器、工具头转换器固定于所述机床主轴上，数控***通过伺服电机与机床主轴控制相连。
上述技术方案中，温度传感器设置于靠近普通夹具位于镁合金薄壁件之上的位置处，用于测量镁合金薄壁板件的温度；振动发生器和机床主轴固连，下方固定连接有工具头转换器，振动发生器和工具头转换器间为可拆连接。工具头转换器内部设有多个不同直径的工具头，工具头可切换置于工具头转换器的下方；数控机床为进给装置的运动驱动机构，包括数控***、底座、机床主轴和驱动机床主轴进行XYZ三轴方向运动的伺服电机，机床主轴能够进行X、Y、Z三轴方向自由度平移运动，工具头可根据三轴数控机床设定好的轨迹通过机床主轴的带动下移动，振动发生器对工具头转换器、进而对工具头不断振动，从而使得工具头能够不断振动挤压镁合金薄壁件使其按照预先设定好的轨迹发生局部变形。
进一步地，两个相互对称的所述支撑架的下方分别设有滑轨，用以调节两支撑架间的间距，所述滑轨固定于所述三轴数控机床的底座上。
上述技术方案中，两支撑架分别固定在滑轨上，两支撑架之间的距离可通过滑轨进行调节，以便能够加工不同大小的镁合金薄壁件。
进一步地，所述温度传感器为接触式热电偶或红外热电偶式传感器。
进一步地，所述振动发生器为频率、幅度可调的可调频调幅激振器。
进一步地，所述第一直流电源的正极与工具头相连，第一直流电源的负极与电夹具相连。
进一步地，所述第一直流电源的最高电压为36V。
上述技术方案中，第一直流电源提供的为低电压电流，最高电压为36V，最大输出电流不高于200A，用于给镁合金薄壁件提供电流使镁合金薄壁件产生焦耳热，同时低电压保证操作人员安全。
进一步地，所述支撑架与镁合金薄壁件之间设有绝缘垫片。
进一步地，所述绝缘垫片为云母垫片。
进一步地，还包括计算机和工具头转换器控制器，所述计算机与控制器、数控***和工具头转换器控制器控制相连。
本发明具有的有益效果是：
采用电加热的方法对镁合金薄壁件进行局部加热，节约能源，且由于采用局部加热对于加热温度的控制也较之加热箱加热整个薄壁件更加便于控制；采用工具头转换器可调节不同大小的工具头，使其在不同的进给量下使用不同直径的工具头，增加成形的平滑性，减小应力产生，增加成形质量；设置滑轨，可调节支撑架之间的距离，不再局限于加工特定尺寸的镁合金薄壁件，可便于不同尺寸的镁合金薄壁件的的加工成形。
附图说明
图1为镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置的结构示意图。
其中，1为第一直流电源，2为通电夹具，3为绝缘垫片，4为支撑架，5为滑轨，6为普通夹具，7为温度传感器，8为第二直流电源，9为温控器，10为控制器，12为振动发生器，13为工具头转换器，14为工具头，15为三轴数控机床，16为机床主轴，17为镁合金薄壁件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明：
参阅图1，一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，包括镁合金薄壁件夹具、电加热***、工具头转换器、调频振动***和两个相互对称的支撑架；
所述工具头转换器的下方设有若干个不同直径的工具头；所述镁合金薄壁件夹具包括通电夹具和若干个普通夹具，镁合金薄壁件通过通电夹具和若干个普通夹具固定在两个相互对称的支撑架上；
所述电加热***包括第一直流电源，第一直流电源与通电夹具和工具头电连，进而通过通电夹具和工具头与镁合金薄壁件形成通电回路，用以对镁合金薄壁件进行电加热；
所述调频振动***包括控制器、振动发生器、温控器、用以检测镁合金薄壁件温度的温度传感器和为其供电的第二直流电源，所述温度传感器、温控器和控制器顺次电连，控制器与振动发生器控制相连，振动发生器与工具头转换器相连。
作为其中的一个实施例，进一步地，还包括三轴数控机床，所述三轴数控机床包括数控***、底座、机床主轴和驱动机床主轴进行XYZ三轴方向运动的伺服电机，所述支撑架设置于底座上，所述振动发生器、工具头转换器固定于所述机床主轴上，数控***通过伺服电机与机床主轴控制相连。
温度传感器设置于靠近普通夹具位于镁合金薄壁件之上的位置处，用于测量镁合金薄壁板件的温度；振动发生器和机床主轴固连，下方固定连接有工具头转换器，振动发生器和工具头转换器间为可拆连接。工具头转换器内部设有多个不同直径的工具头，工具头可切换置于工具头转换器的下方；数控机床为进给装置的运动驱动机构，包括数控***、底座、机床主轴和驱动机床主轴进行XYZ三轴方向运动的伺服电机，机床主轴能够进行X、Y、Z三轴方向自由度平移运动，工具头可根据三轴数控机床设定好的轨迹通过机床主轴的带动下移动，振动发生器对工具头转换器、进而对工具头不断振动，从而使得工具头能够不断振动挤压镁合金薄壁件使其按照预先设定好的轨迹发生局部变形。
作为其中的一个实施例，进一步地，两个相互对称的所述支撑架的下方分别设有滑轨，用以调节两支撑架间的间距，所述滑轨固定于所述三轴数控机床的底座上。
两支撑架分别固定在滑轨上，两支撑架之间的距离可通过滑轨进行调节，以便能够加工不同大小的镁合金薄壁件。
作为其中的一个实施例，进一步地，所述温度传感器为接触式热电偶或红外热电偶式传感器。
作为其中的一个实施例，进一步地，所述振动发生器为频率、幅度可调的可调频调幅激振器。
作为其中的一个实施例，进一步地，所述第一直流电源的正极与工具头相连，第一直流电源的负极与电夹具相连。
作为其中的一个实施例，进一步地，所述第一直流电源的最高电压为36V。
第一直流电源提供的为低电压电流，最高电压为36V，最大输出电流不高于200A，用于给镁合金薄壁件提供电流使镁合金薄壁件产生焦耳热，同时低电压保证操作人员安全。
作为其中的一个实施例，进一步地，所述支撑架与镁合金薄壁件之间设有绝缘垫片。
作为其中的一个实施例，进一步地，所述绝缘垫片为云母垫片。
作为其中的一个实施例，进一步地，还包括计算机和工具头转换器控制器，所述计算机与控制器、数控***和工具头转换器控制器控制相连。
实施例1
数控机床为进给装置的运动驱动机构，包括数控***、底座、机床主轴和驱动机床主轴进行XYZ三轴方向运动的伺服电机，机床主轴能够进行X、Y、Z三轴方向自由度平移运动，工具头根据三轴数控机床设定好的轨迹通过机床主轴的带动下移动，振动发生器对工具头转换器、进而对工具头不断振动，从而使得工具头能够不断振动挤压镁合金薄壁件使其按照预先设定好的轨迹发生局部变形。
将镁合金薄壁件用夹具固定在支撑架上，设置振动发生器的振动频率，该振动频率可根据进给量的不同而自动调节，将所有零件连接完毕后，接通第一直流电源和第二直流电源，工具头在三轴数控机床的机床主轴带动下做进给运动，当工具头接触到镁合金薄壁件时，电加热***接通，给镁合金薄壁件进行电加热，温度传感器进行温度的测量与传输，将温度实时传递到温控器中，进而传递到控制器中。控制器接收到信号接通，振动发生器通电产生振动，不断挤压镁合金薄壁件使其发生局部变形，工具头根据三轴数控机床设定好的轨迹边振动边移动，当一次进给完成后计算机控制***收到信号，通过工具头转换器控制器控制工具头转换器转换至下一个工具头，进给完成一次时即转换一次工具头，保证在每次成行期间工具头的直径始终与成形处拐角半径一致，减少应力集中，达到最佳成形效果，直到成形完成。在成形过程中若成形温度变高，温度传感器将温度信息传送至控制器，控制器将信息发送至计算机，同时控制振动发生器停止振动，机床主轴停止运动，成形停止，从而保证始终在最佳温度下振动成形，保证成形的准确性。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，包括镁合金薄壁件夹具、电加热***、工具头转换器、调频振动***和两个相互对称的支撑架；
所述工具头转换器的下方设有若干个不同直径的工具头；所述镁合金薄壁件夹具包括通电夹具和若干个普通夹具，镁合金薄壁件通过通电夹具和若干个普通夹具固定在两个相互对称的支撑架上；
所述电加热***包括第一直流电源，第一直流电源与通电夹具和工具头电连，进而通过通电夹具和工具头与镁合金薄壁件形成通电回路，用以对镁合金薄壁件进行电加热；
所述调频振动***包括控制器、振动发生器、温控器、用以检测镁合金薄壁件温度的温度传感器和为其供电的第二直流电源，所述温度传感器、温控器和控制器顺次电连，控制器与振动发生器控制相连，振动发生器与工具头转换器相连。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，还包括三轴数控机床，所述三轴数控机床包括数控***、底座、机床主轴和驱动机床主轴进行XYZ三轴方向运动的伺服电机，所述支撑架设置于底座上，所述振动发生器、工具头转换器固定于所述机床主轴上，数控***通过伺服电机与机床主轴控制相连。
3.根据权利要求2所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，两个相互对称的所述支撑架的下方分别设有滑轨，用以调节两支撑架间的间距，所述滑轨固定于所述三轴数控机床的底座上。
4.根据权利要求1所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，所述温度传感器为接触式热电偶或红外热电偶式传感器。
5.根据权利要求1所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，所述振动发生器为频率、幅度可调的可调频调幅激振器。
6.根据权利要求1所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，所述第一直流电源的正极与工具头相连，第一直流电源的负极与电夹具相连。
7.根据权利要求1或6所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，所述第一直流电源的最高电压为36V。
8.根据权利要求1所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，所述支撑架与镁合金薄壁件之间设有绝缘垫片。
9.根据权利要求8所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，所述绝缘垫片为云母垫片。
10.根据权利要求2所述的一种镁合金薄壁件电加热平滑渐进成形装置，其特征在于，还包括计算机和工具头转换器控制器，所述计算机与控制器、数控***和工具头转换器控制器控制相连。
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