開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具及翻孔工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及板料成形技術(shù)領(lǐng)域的裝置和工藝，尤其是涉及一種開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具及翻孔工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]翻孔是一種傳統(tǒng)的板料成形工藝，主要用于零件的邊部強(qiáng)化，去除切邊以及在零件上制成與其他零件裝配、連接的部位或具有復(fù)雜特異形狀、合理空間的立體零件，同時(shí)提高零件的剛度，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空、航天、儀器、電子等工業(yè)部門(mén)。目前，翻孔一般采用傳統(tǒng)的沖壓工藝完成，這種方法需要相應(yīng)的模具，在小批量零件以及單個(gè)零件的生產(chǎn)上存在時(shí)間和成本上的缺陷。
[0003]板料漸進(jìn)成形是近年來(lái)興起的板料加工技術(shù)，具有加工方式靈活、成形性能好以及柔性的特點(diǎn)。同時(shí)，漸進(jìn)成形能夠提高材料的成形性能且所需成形力也較小，能夠減少成形設(shè)備的尺寸和噸位，在單件及小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)上能夠很好的替代諸如翻孔之類(lèi)的傳統(tǒng)沖壓工藝° Cui 和 Gao 曾在((Studies on hole-flanging process using multistageincremental forming)) (ClRP Journal of Manufacturing Science and Technology)中采用三種不同的多步漸進(jìn)成形策略對(duì)直壁圓孔翻邊進(jìn)行了研宄，證實(shí)了通過(guò)漸進(jìn)成形工藝進(jìn)行翻孔的可行性。但是，傳統(tǒng)的漸進(jìn)成形翻孔工藝仍然存在著一些問(wèn)題，如傳統(tǒng)漸進(jìn)成形翻孔件需獨(dú)立進(jìn)行開(kāi)孔與成形，成形件厚度減薄較大且分布不均勻等，其中最主要的問(wèn)題就在于成形零件厚度的劇烈減薄以及厚度分布的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，解決傳統(tǒng)漸進(jìn)成形翻孔零件的厚度問(wèn)題而提供一種開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具及翻孔工藝，可以得到厚度減薄量較小且分布較為均勻的零件。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具，與數(shù)控機(jī)床主軸連接，包括連接桿和切削翻孔工具頭，所述連接桿一端夾持于數(shù)控機(jī)床主軸上，另一端與切削翻孔工具頭連接，所述切削翻孔工具頭包括相連接的翻孔型面和切削銑刀，所述翻孔型面與連接桿連接；數(shù)控機(jī)床主軸通過(guò)連接桿帶動(dòng)切削翻孔工具頭對(duì)板料進(jìn)行開(kāi)孔及翻邊擴(kuò)孔。
[0007]所述翻孔型面包括依次設(shè)置的圓弧曲面和圓柱面。
[0008]所述圓弧曲面與板料的翻邊形狀相匹配。
[0009]所述圓柱面的高度大于最終孔半徑與預(yù)制孔半徑之差。
[0010]所述切削銑刀為球頭立式銑刀。
[0011]一種開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工藝，包括以下步驟:
[0012]I)根據(jù)需要切削的預(yù)制孔的形狀和大小，生成切削銑刀運(yùn)動(dòng)的第一工具運(yùn)動(dòng)軌跡;
[0013]2)根據(jù)翻孔件的形狀和大小，生成翻孔型面運(yùn)動(dòng)的第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0014]3)固定板料并壓邊；
[0015]4)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床，按第一工具運(yùn)動(dòng)軌跡控制切削銑刀在板料上切削預(yù)制孔；
[0016]5)數(shù)控機(jī)床主軸帶動(dòng)所述漸進(jìn)成形翻孔工具下移定位，使翻孔型面緊靠板料，按第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡控制翻孔型面完成翻孔加工；
[0017]6)成形完成，數(shù)控機(jī)床主軸帶動(dòng)所述漸進(jìn)成形翻孔工具上移，取下板料。
[0018]所述第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡為在X-Y平面內(nèi)逐漸擴(kuò)大的同心圓運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)本發(fā)明設(shè)計(jì)同時(shí)包含翻孔型面和切削銑刀的切削翻孔工具頭，其翻孔型面的圓弧曲面與板料的翻邊形狀相匹配，可以成形減薄量較小且厚度分布均勻的翻孔零件，避免了傳統(tǒng)漸進(jìn)成形翻孔工藝中板料的過(guò)度減薄，從而提高零件結(jié)構(gòu)的剛度。
[0021](2)本發(fā)明翻邊工具的切削翻孔工具頭包括翻孔型面和切削銑刀兩個(gè)部分，可一次性完成板料的開(kāi)孔及翻邊擴(kuò)孔，減少了傳統(tǒng)漸進(jìn)成形翻孔中所需道具的數(shù)量以及換刀工序，提高了加工效率。
[0022](3)本發(fā)明采用X-Y平面內(nèi)的同心圓運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行翻孔加工，僅需二軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床即可實(shí)現(xiàn)所述擴(kuò)孔工藝，無(wú)需漸進(jìn)成形擴(kuò)孔所需的數(shù)控三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，也無(wú)需傳統(tǒng)沖壓擴(kuò)孔所需的壓機(jī)與模具，設(shè)備成本較低。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明翻邊工具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明翻邊工藝的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0026]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具，與數(shù)控機(jī)床主軸連接，包括連接桿I和切削翻孔工具頭，連接桿I 一端夾持于數(shù)控機(jī)床主軸上，另一端與切削翻孔工具頭連接，切削翻孔工具頭包括相連接的翻孔型面2和切削銑刀3，翻孔型面2與連接桿I連接。數(shù)控機(jī)床主軸通過(guò)連接桿I帶動(dòng)切削翻孔工具頭一次性完成板料的開(kāi)孔及翻邊擴(kuò)孔，無(wú)需進(jìn)行工具更換。
[0027]翻孔型面2包括依次設(shè)置的圓弧曲面和圓柱面，圓弧曲面與板料的翻邊形狀相匹配，圓柱面具有一定高度，其高度大于最終孔半徑與預(yù)制孔半徑之差。切削銑刀3為球頭立式銑刀。
[0028]如圖2所示，采用上述開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具實(shí)現(xiàn)的翻孔工藝包括以下步驟:
[0029]I)根據(jù)需要切削的預(yù)制孔的形狀和大小，生成切削銑刀3運(yùn)動(dòng)的第一工具運(yùn)動(dòng)軌跡5 ；
[0030]2)根據(jù)翻孔件的形狀和大小，生成翻孔型面2運(yùn)動(dòng)的第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡8，第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡不同于傳統(tǒng)漸進(jìn)成形，是在X-Y平面內(nèi)逐漸擴(kuò)大的同心圓運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0031]3)將板料6固定于數(shù)控漸進(jìn)成形機(jī)床的工作臺(tái)7并壓邊；
[0032]4)首先將所述漸進(jìn)成形翻孔工具4的連接桿I夾持于漸進(jìn)數(shù)控機(jī)床主軸末端，設(shè)置合適的工具進(jìn)給速率，啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床，按第一工具運(yùn)動(dòng)軌跡控制切削銑刀3在板料6上切削預(yù)制孔如圖2的(a)所示；
[0033]5)數(shù)控機(jī)床主軸帶動(dòng)漸進(jìn)成形翻孔工具下移定位，使翻孔型面2緊靠板料6，按第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡控制翻孔型面2完成翻孔加工，如圖2的(b)、(c)所示；
[0034]6)成形完成，數(shù)控機(jī)床主軸帶動(dòng)所述漸進(jìn)成形翻孔工具上移，取下板料6。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具，與數(shù)控機(jī)床主軸連接，其特征在于，包括連接桿(I)和切削翻孔工具頭，所述連接桿(I) 一端夾持于數(shù)控機(jī)床主軸上，另一端與切削翻孔工具頭連接，所述切削翻孔工具頭包括相連接的翻孔型面(2)和切削銑刀(3)，所述翻孔型面(2)與連接桿(I)連接；數(shù)控機(jī)床主軸通過(guò)連接桿(I)帶動(dòng)切削翻孔工具頭對(duì)板料進(jìn)行開(kāi)孔及翻邊擴(kuò)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具，其特征在于，所述翻孔型面(2)包括依次設(shè)置的圓弧曲面和圓柱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具，其特征在于，所述圓弧曲面與板料的翻邊形狀相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具，其特征在于，所述圓柱面的高度大于最終孔半徑與預(yù)制孔半徑之差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具，其特征在于，所述切削銑刀(3)為球頭立式銑刀。
6.一種采用權(quán)利要求1-5任一所述的開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具的翻孔工藝，其特征在于，包括以下步驟: 1)根據(jù)需要切削的預(yù)制孔的形狀和大小，生成切削銑刀(3)運(yùn)動(dòng)的第一工具運(yùn)動(dòng)軌跡； 2)根據(jù)翻孔件的形狀和大小，生成翻孔型面(2)運(yùn)動(dòng)的第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡； 3)固定板料并壓邊； 4)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床，按第一工具運(yùn)動(dòng)軌跡控制切削銑刀(3)在板料上切削預(yù)制孔； 5)數(shù)控機(jī)床主軸帶動(dòng)所述漸進(jìn)成形翻孔工具下移定位，使翻孔型面(2)緊靠板料，按第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡控制翻孔型面(2)完成翻孔加工； 6)成形完成，數(shù)控機(jī)床主軸帶動(dòng)所述漸進(jìn)成形翻孔工具上移，取下板料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工藝，其特征在于，所述第二工具運(yùn)動(dòng)軌跡為在X-Y平面內(nèi)逐漸擴(kuò)大的同心圓運(yùn)動(dòng)軌跡。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種開(kāi)孔擴(kuò)孔一體化的漸進(jìn)成形翻孔工具及翻邊工藝，其中，翻孔工具包括連接桿和切削翻孔工具頭，所述連接桿一端夾持于數(shù)控機(jī)床主軸上，另一端與切削翻孔工具頭連接，所述切削翻孔工具頭包括翻孔型面和切削銑刀，所述翻孔型面與連接桿連接；翻孔工藝為：利用工具上的銑刀進(jìn)行預(yù)制孔加工；利用工具上的圓弧特征，在X-Y平面上按照逐漸擴(kuò)大的同心圓運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)板料進(jìn)行擠壓，完成翻孔特征的加工。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能在不換刀的情況下完成切削及成形兩步工序，減少了傳統(tǒng)漸進(jìn)成形翻孔中所需道具的數(shù)量以及換刀工序，提高了加工效率，可以成形減薄量較小且厚度分布均勻的翻孔零件，使翻孔成形件的厚度大大提高，分布更加均勻。
【IPC分類(lèi)】B23P13-00, B23P23-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104816166
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510167803
【發(fā)明人】陸彬, 馮蘇樂(lè), 陳軍, 曹婷婷, 張小龍, 李中權(quán)
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué), 上海航天精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日