異形曲面快速成形機(jī)

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平東良、惠淑菁等。

異形彈簧成形機(jī)通常是指生產(chǎn)各類拉伸彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧及各種卡環(huán)和其它彈性元件的專用成形設(shè)備。此類專用機(jī)床的復(fù)雜程度比卷制壓縮彈簧的卷簧機(jī)要高些，也稱為多工位機(jī)床。國內(nèi)卷繞尾鉤扭簧的常用專機(jī)是直尾卷簧機(jī)。它的動作采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，送料方式是往復(fù)式單向送給機(jī)構(gòu)，卷簧形式是有芯卷繞，其節(jié)距控制依靠垂直方向移動的滑桿通過凸輪來實現(xiàn)。切斷機(jī)構(gòu)也是由凸輪控制，此類機(jī)器只能制作簡單的扭簧，國產(chǎn)的型號是Z56-25。只能生產(chǎn)鋼絲直徑在2.5mm以下的扭簧。

制造卡環(huán)用的機(jī)器稱壓彎機(jī)，呈多工位形式，鋼絲通過送料進(jìn)入模具，然后通過一系列的夾具動作將鋼絲彎曲成所需的形狀。此類機(jī)床的關(guān)鍵在于模具的設(shè)計和制造，在調(diào)換品種時必須杷應(yīng)更換模具和刀具等。調(diào)整所需的時間較長。

由于彈簧品種和形狀的千變?nèi)f化，要求彈簧機(jī)械能滿足調(diào)整方便、適用于多品種的要求。新的異形彈簧成形機(jī)已能完成從鋼絲送入至卷簧、彎曲等一系列復(fù)雜動作，最后還能完成彈簧尾部的鉤、環(huán)加工。它不但可以卷制壓縮彈簧，而且對拉伸彈簧、扭簧、雙頭型扭簧、雙層彈簧、各類卡簧等均能應(yīng)用自如地制作出來。國外異形彈簧成形機(jī)的類型較多，主要的機(jī)型有西德WAFIOS公司的ZO型、FTU型，法國TC、HP公司的MS型、AT型、日本奧野株式會社的MCF型，日本新興株式會社的VF-800型等 。

ETFE氣枕曲面粘塑性成形方法是一種區(qū)別于傳統(tǒng)裁剪拼接的膜結(jié)構(gòu)加工制作方法，它利用ETFE薄膜自身優(yōu)異的粘塑性變形性能形成氣枕曲面，大大簡化了裁剪與焊接工藝，提高了材料利用率,然而該方法的系統(tǒng)研究還未展開。本項目首先對高應(yīng)力下ETFE薄膜材料力學(xué)特性進(jìn)行試驗研究，得到經(jīng)歷粘塑性成形后的材料力學(xué)性能，并基于材性試驗結(jié)果提出高應(yīng)力下ETFE薄膜材料的粘彈塑性本構(gòu)模型。提出ETFE氣枕曲面粘塑性成形關(guān)鍵工藝以及成形過程非線性有限元分析方法，通過數(shù)值分析確定成形后氣枕形狀及應(yīng)力分布，得到成形過程所需的內(nèi)壓值、加壓時間等工藝參數(shù)。對成形后的氣枕進(jìn)行受載分析，特別考慮粘塑性成形氣枕應(yīng)力不均勻?qū)Y(jié)構(gòu)承載力的影響。完成三種形狀的氣枕模型粘塑性成形試驗，驗證并優(yōu)化粘塑性成形關(guān)鍵步驟及成形工藝參數(shù)，進(jìn)行加載及充氣加壓試驗檢驗成形氣枕的承載能力。本項目為ETFE氣枕曲面粘塑性成形方法的推廣應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

圖1為鋁合金曲面加強筋板示意圖；

圖2為熱壓成形鋁合金曲面加強筋板所需板材示意圖；

圖3為鋁合金曲面加強筋板熱壓成形模具示意圖；

圖4為鋁合金曲面加強筋板熱壓、充氣過程示意圖。