CN102275321A - 一种低熔点板材伺服压力热成形机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低熔点板材伺服压力热成形机，它包括机架、伺服电机、丝杠、滑块、上加热板、下加热板、上模固定板、下模固定板和控制系统，上加热板和下加热板分别用于对上模和下模加热，控制系统控制上加热板和下加热板的加热温度；伺服电机通过丝杠与滑块连接，控制系统控制伺服电机运转，带动滑块、上加热板和上模固定板作往返运动。该装置集成了对上模、下模和待加工工件的加热处理，并通过控制系统精确控制成形温度，使得温度控制简单精确。同时通过采用丝杠将伺服电机与滑块相连，伺服电机可通过丝杠精确控制滑块的运动轨迹，使得加工精度大大提高。

Description

一种低熔点板材伺服压力热成形机

技术领域

本发明属于自动化机械加工装置，具体涉及一种板材成形的伺服压力热成形机，尤其适用于低熔点板材的热成形。

背景技术

机械装备中板材成形是一种重要的加工方法，广泛应用于电器、机械、汽车、电子设备、仪器制造、航空航天、国防工业等领域。随着材料科学的快速发展，用于制造产品的材料种类越来越丰富，致使制造业产品的国际市场竞争越来越激烈，市场对高精度、高质量、低成本产品的需求量越来越大。为此，制造业对高效率制造高精度、高品质产品的加工设备的需求也越来越强烈。要求压力机不仅能够高速度、高精度的运转，而且应具有更大的柔性，既能迅速、方便地改变输出滑块的运动规律又能提高加工材料的塑性。而传统机械压力机对低熔点板材常温冲压成形时，由于板材塑性较差，工件容易碎裂。另外，机械压力机由于工作模式固定、运动特性单一、工艺适用性差、工作效率低，难以满足不同材料、不同冲压工艺对压力机滑块工作曲线柔性可调的要求。因此，传统机械式板材压力成形设备，已不能适应现代塑性成形生产发展的要求。

近十多年来，伺服电机被逐步用于机械压力机中，出现了滑块运动曲线可调的各种交流伺服驱动压力机。伺服电机使压力机具有高柔性、高精度、低噪音、高生产率、节能环保、易于维护等优点，压力机的工作性能和工艺适用性也得到大幅度提升，设备朝着柔性化、智能化的方向发展。通过对伺服电机编制不同的程序使压力机滑块实现工艺所需的各种运动曲线，从而获得不同工件的变形速度，同时采用热成形技术(也称为热冲压技术)可显著提高板料的塑性、降低变形抗力、减小内应力，保证板料冲压件的质量。

美国发明专利号为US 6,200,122 B1中所记载的专利设备，采用伺服电机四驱，通过曲轴传动，可使上、下模同时运动；但该伺服压力机采用曲轴传动，使上、下模定位精度偏低，下模的运动也会使工件的加工精度下降，且上、下模运动过程中，曲轴会产生无用功负载，使设备能耗大，工作效率低；待加工工件需经外部预热后再进行装夹，装夹难度大，成形温度也难以控制。

发明内容

为了克服了现有伺服压力热成形机的不足，本发明提供了一种低熔点板材伺服压力热成形机，该伺服压力热成形机具有温度控制精确以及加工精度高的特点。

本发明提供了一种低熔点板材伺服压力热成形机，包括机架、伺服电机、丝杠、滑块、上加热板、下加热板、上模固定板、下模固定板和控制系统；上模固定板和下模固定板相对布置，分别用于安装上模和下模，上加热板用于对上模加热，下加热板用于对下模加热，控制系统控制上加热板和下加热板的加热温度；滑块、上加热板和上模固定板依次固定安装，下模固定板、下加热板和机架的底座依次固定安装；伺服电机与机架固定，并通过丝杠与滑块连接；控制系统控制伺服电机运转，通过丝杠带动滑块、上加热板和上模固定板运动。

本发明所述的伺服压力热成形机集成了对上模、下模和待加工工件的加热处理，并通过控制系统精确控制成形温度，使得温度控制简单精确。同时通过采用丝杠将伺服电机与滑块相连，伺服电机可通过丝杠精确控制滑块的运动轨迹，使得加工精度大大提高。该伺服压力热成形机结构紧凑，功能齐全，经济实用，集下料、压力加工等功能于一体，能够快速、经济地实现低熔点板材的加工，同时也可以用于热模压成形加工；通过更换不同的模具，本发明可实现低熔点板材的大多数热成形加工工艺。

附图说明

图1是本发明所述的低熔点板材伺服压力热成形机立体结构图；

图2是本发明所述的低熔点板材伺服压力热成形机主视图；

图3是本发明中上模运动轨迹与上下模加热时间示意图；

图中各标号的含义如下：1为伺服电机，2为上支撑板，3为丝杠，4为滑块，5为上隔热架，6为上加热板，7为上模固定板，8为上导热柱，9为上模，10为下模，11为下支撑板，12为下隔热架，13为下加热板，14为下模固定板，15为下导热柱，16为滑动轴承，17为平衡配重，18为定向导轨，19为定滑轮。

具体实施方式

下面通过借助附图和较佳实施例更加详细的说明本发明。

本发明提供的低熔点板材伺服压力热成形机，如图1、图2所示，包括机架、伺服电机1、丝杠3、滑块4、上隔热架5、上加热板6、上模固定板7、上导热柱8、下隔热架12、下加热板13、下模固定板14、下导热柱15、滑动轴承16、平衡配重17、定向导轨18、定滑轮19和控制系统。

上模固定板7和下模固定板14相对布置，上模固定板7用于安装上模9，下模固定板14用于安装下模10，滑块4、上加热板6和上模固定板7依次固定安装，上加热板6和上模固定板7均可随滑块4实现上下往返运动，上加热板6用于对上模9进行加热。下模固定板14、下加热板13和机架底座依次固定安装；下加热板13用于对下模10和待加工工件进行加热。伺服电机1固定在机架上，通过丝杠3与滑块4连接，伺服电机1可直接驱动滑块4做上下往返运动。

优选的，本发明通过增加上隔热架5和下隔热架12来有效减少加热过程中的热量散失，其中上隔热架5安装在滑块4与上模固定板7之间，并将上加热板6包裹起来，上加热板6通过上导热柱8与上模9相连并对其进行加热。下隔热架12安装在机架底座与下模固定板14之间，并将下加热板13包裹起来，下加热板13通过下导热柱15与下模10相连，可对下模10和待加工工件进行加热。

优选的，所述机架包括上支撑板2、下支撑板11和支撑架，上支撑板2为机架的顶部，下支撑板11为机架的底座。所述支撑架可以由四条定向导轨18组成，四条定向导轨18均固定于上支撑板2和下支撑板11之间，滑块4可以通过四个滑动轴承16与四个定向导轨18相连，这样能够有效减少滑块4在运动过程中的摩擦损耗，对上模在热成形加工时起到定向作用，能够进一步提高加工精度；同时所述定向导轨18可以为多条。所述支撑架还可以是其他能够起到支撑作用和定向作用的装置。

优选的，本发明通过增加两个平衡配重17来平衡抵消丝杠3的无用功负载，两个平衡配重17分别通过固定在上支撑板2两边的定滑轮19与滑块4连接，使热成形加工时所需的压力能完全由丝杠3提供。平衡配重17也可以为多个，只要能够调整本装置的平衡即可。

本发明所述的丝杠3可以为滚珠丝杠，也可以是其他类型丝杠，只要其能将伺服电机1的转动转化为滑块4的直线运动，同时能够满足待加工工件的加工精度需求和工艺的定位精度需求即可。

所述控制系统包括运动控制模块和温度控制模块，运动控制模块控制热成形加工时的正向运动和回程复位时的反向运动，通过控制伺服电机1输入的转速，以及通过伺服电机1旋转编码器的测量实现半闭环控制。伺服电机1直接驱动滑块4，使滑块4的运动曲线满足低熔点板材的冲压工艺要求。运动控制模块可控制滑块随时加速、减速或停止，动作灵活自由，下死点重复定位精度高，柔性和适应性好，以满足不同材料、不同冲压工艺对压力机滑块工作曲线柔性可调的要求。对于板料冲裁加工，可在材料被冲剪开始断裂的瞬间，控制伺服压力机降低滑块运动速度，这样既不会大幅降低生产率又能实现低噪声冲裁加工。通过控制滑块运动模式，可以减少或完全消除被冲裁工件断口处的毛刺。对于变薄拉深加工，在伺服压力机上，通过控制滑块在下降的同时作低频振动的运动模式，用普通模具即可很容易进行振动成形加工，与传统变薄拉深比较，可大幅度提高拉深变薄率。温度控制模块通过温度传感器的检测反馈信号，在对低熔点板材进行热成形加工的过程中，精确控制上加热板6和下加热板13对上模9、下模10、待加工工件的加热温度及整机箱体的整体温度。

本发明所述的低熔点板材伺服压力热成形机运行时，控制系统通过控制伺服电机1的运转，使滑块4和上模9的运动轨迹满足待加工工件的加工工艺要求。上模固定板7静止于上死点位置，在上模固定板7和下模固定板14上分别安装好上模9、下模10，且在下模10装夹固定好待加工工件。由控制系统控制上加热板6和下加热板13分别对上模9、下模10和待加工工件加热，控制系统检测到待加工工件温度达到热成形所需温度后，自动开启伺服电机1，伺服电机1输入旋转动力，通过丝杠3带动滑块4沿着定向导轨18快速作向下直线运动，滑块4与上模固定板7连为一体，从而带动上模固定板7及上模9作向下的压力热成形运动，滑动轴承16将滑块4与定向导轨18相连，有效减少了运动过程中的摩擦损耗，同时对上模9在热成形加工时起到定向作用，提高了加工精度。上模9接触待加工工件后，控制系统控制伺服电机1的运转降低滑块4的运动速度，可有效减少工件的碎裂，并可降低噪音，控制系统精确控制待加工工件的热成形加工温度，直至压力热成形过程完成，此时上模9达到下死点位置停留。此过程中，控制系统通过控制伺服电机1输入的旋转运动速度，以及通过伺服电机旋转编码器的测量实现半闭环控制，精确控制滑块4的运动轨迹，使滑块4运动曲线符合所需热成形加工工艺的要求。

在加工过程中，无论是上模整体运动部件(上模整体运动部件包括：滑块4、上隔热架5、上加热板6、上模固定板7、上导热柱8和上模9)做向下的热成形加工运动，还是做向上的回程复位运动，平衡配重17始终通过定滑轮19平衡抵消丝杠3的无用功负载，使热成形加工时所需的压力能完全由丝杠3提供。在对低熔点板材进行热成形加工的过程中，由电阻丝加热的上加热板6和下加热板13同时对上模9、下模10、待加工工件加热，上隔热架5和下隔热架12能有效防止热量从固定部位散失。

待加工工件成形完成后，停止对下模10加热，由控制系统使伺服电机1输入反向旋转运动，通过丝杠3带动滑块4沿着定向导轨18作向上的直线运动，从而带动上模固定板7及上模9作向上的回程快速复位运动，复位于上死点位置停留。此过程中，通过控制伺服电机1反向旋转运动的速度，使滑块4作快速的回程复位运动，有效减小回程运动所需时间。最后，取出已热成形加工完成的工件，上、下模加热时间及上模运动轨迹如图3所示。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种低熔点板材伺服压力热成形机，包括机架、伺服电机(1)、丝杠(3)、滑块(4)、上加热板(6)、下加热板(13)、上模固定板(7)、下模固定板(14)和控制系统，

上模固定板(7)和下模固定板(14)相对布置，分别用于安装上模(9)和下模(10)，上加热板(6)用于对上模(9)进行加热，下加热板(13)用于对下模(10)和待加工工件进行加热，控制系统控制上加热板(6)和下加热板(13)的加热温度；

滑块(4)、上加热板(6)和上模固定板(7)依次固定安装，下模固定板(14)、下加热板(13)和机架的底座依次固定安装；

伺服电机(1)与机架固定，并通过丝杠(3)与滑块(4)连接；

控制系统控制伺服电机(1)运转，通过丝杠(3)带动滑块(4)、上加热板(6)和上模固定板(7)运动。

2.根据权利要求1所述的低熔点板材伺服压力热成形机，其特征在于，它还包括上隔热架(5)、下隔热架(12)、上导热柱(8)和下导热柱(15)，上隔热架(5)安装在滑块(4)与上模固定板(7)之间，并将上加热板(6)包裹起来，上加热板(6)通过上导热柱(8)与上模(9)相连；下隔热架(12)安装在机架底座与下模固定板(14)之间，并将下加热板(13)包裹起来，下加热板(13)通过下导热柱(15)与下模(10)相连。

3.根据权利要求1或2所述的低熔点板材伺服压力热成形机，其特征在于，所述机架包括上支撑板(2)、下支撑板(11)和支撑架，所述支撑架固定于上支撑板(2)与下支撑板(11)之间，所述支撑架由定向导轨(18)组成，滑块(4)通过滑动轴承(16)与定向导轨(18)相连。

4.根据权利要求1-3任一所述的低熔点板材伺服压力热成形机，其特征在于，它还包括平衡配重(17)，通过固定在机架上的定滑轮(19)与滑块(4)连接，所述平衡配重(17)至少为两个。

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