CN102581158B - 一种三驱动六连杆夹具和设有这种夹具的壁板压弯成形机 - Google Patents

Abstract

一种三驱动六连杆夹具，在左右固定座上分别安装丝杠和导轨光杠，丝杠通过丝母驱动第一和第二工作台，固定座外侧安装驱动丝杠的第一、第二壁板调节电机；第一工作台通过电机固定座安装驱动曲柄的第三壁板旋转电机，曲柄通过压缩弹簧、夹头过渡杆与工件左夹头铰接；第二工作台通过调整固定座和壁座轴承安装与连杆相接的连杆轴，连杆通过压缩弹簧、夹头过渡杆与工件右夹头铰接。设有这种夹具的壁板压弯成形机还包括压头运动机构、压头机构和支撑板机构，结构简单、紧凑，体积小，压头长度和压头整体形状可调，三驱动六连杆夹具可取代人工调整广泛用于多种金属成形加工，且可配合数控系统实现精确连续加工。

Description

一种三驱动六连杆夹具和设有这种夹具的壁板压弯成形机

技术领域

本发明涉及机械金属加工，特别是一种用于壁板压弯成形的三驱动六连杆夹具和设有这种夹具的壁板压弯成形机。

背景技术

目前，国内外壁板板材的成形方法，如单点渐进成形、多点渐进成形、压弯成形、滚弯成形、拉形和喷丸成型等，工件的固定和运动主要有两种方式：一种是固定压边式，另一种是靠操作工人凭借经验手持工件人工调整。前一种方式用于工件在加工过程中保持固定状态，此时，可采用固定压边式夹具固定工件；后一种方式主要用于工件在加工过程中需要进行移动和转动，因目前尚无能够夹持工件作自动移动和转动的工装夹具设备，操作工人只能凭借经验手持工件采用人工调整方法（典型例子如压弯成形和不规则形状剪板成形）。

人工干预工件调整存在工作效率低、调整准确性差和操作危险性高的缺陷。对于工作效率、调整准确性和操作危险性要求高的加工，例如板材压弯成形和不规则剪板成形等已越来越不适应。利用数控技术实现工件的移动和转动自动控制是今后板材成形方法的趋势，而要实现数控技术自动控制必须有与之配套的加工工件夹具。

发明内容

针对上述现有板材成形方法和设备存在的缺陷与不足，本发明的目的是提供一种可取代人工调整壁板（工件）在平面内移动和转动的三驱动六连杆夹具；本发明的另一目的是提供设有这种夹具的壁板压弯成形机。

为实现上述目的，本发明提供的三驱动六连杆夹具，有两个夹具左固定座和两个夹具右固定座；在夹具左固定座上安装有夹具第一丝杠和夹具第一导轨光杠，在夹具左固定座外侧一端安装第一壁板调节电机，该电机通过第一联轴器与夹具第一丝杠连接，夹具第一丝杠上安装有夹具第一丝母，夹具第一丝母与第一工作台固定连接，第一工作台上固定安装电机固定座，电机固定座上安装第三壁板旋转电机，该电机的轴通过曲柄联轴器与曲柄的后端固定连接，曲柄的前端通过第一压缩弹簧连接左夹头过渡杆，左夹头过渡杆与工件左夹头铰接；在夹具右固定座上安装有夹具第二丝杠和夹具第二导轨光杠，在夹具右固定座外侧一端安装第二壁板调节电机，该电机通过第二联轴器与夹具第二丝杠连接，夹具第二丝杠上安装有夹具第二丝母，夹具第二丝母与第二工作台固定连接，第二工作台上固定安装调整固定座，调整固定座上安装有连杆壁座轴承，连杆轴上端与连杆后端固定连接，连杆轴下端置于第二工作台的孔中，连杆的前端通过第二压缩弹簧连接右夹头过渡杆，右夹头过渡杆与工件右夹头铰接。

本发明提供的壁板压弯成形机，包括机台和安装在该机台上的龙门框；在所述龙门框上安装有压头运动机构和压头机构；在所述机台上安装有支撑板机构；在对应支撑板机构两侧的机台上安装权利要求1所述的三驱动六连杆夹具。

所述压头驱动机构有左右两个固定安装在龙门框上的横向驱动固定座，在两横向驱动固定座上安装有横向丝杠和横向导轨光杠，在其中一个横向驱动固定座的外侧安装横向电机，横向电机通过横向联轴器与横向丝杠连接，在横向丝杠上安装有横向丝母，横向丝母与横向工作台固定连接，在横向工作台上固定安装纵向驱动支架，在该支架的上下两端分别固定安装纵向驱动固定座，在纵向驱动固定座上安装纵向丝杠和纵向导轨光杠，在上端的驱动固定座外侧安装纵向电机，该电机通过纵向联轴器与纵向丝杠连接，在纵向丝杠上安装有纵向丝母，纵向丝母与纵向工作台固定连接，纵向工作台上固定安装有伸出臂；所述压头机构有压头调节板，该调节板与所述伸出臂的下端固定连接，在压头调节板的上端面上安装有调节螺钉，在压头调节板的下端面上安装有压头导轨，压头导轨两侧安装复位弹簧，中间安装压头。

所述支撑板机构有前后两个固定安装在机台上的支撑固定座，在支撑固定座上安装有第一丝杠、第二丝杠和支撑导轨光杠，其中第一丝杠和第二丝杠为相同旋向，在前支撑固定座的外侧安装有支撑运动电机，该电机通过支撑运动电机联轴器与第一丝杠连接，在后支撑固定座的外侧安装有传动齿轮，传动齿轮分别通过键连接固定在第一丝杠和第二丝杠上。第一丝杠上安装有第一丝母，第一丝母与第一支撑板工作台固定连接，在第一支撑板工作台上固定安装第一支撑板，第二丝杠上安装有第二丝母，第二丝母与第二支撑板工作台固定连接，在第二支撑板工作台上固定安装第二支撑板。

本发明的有益效果是：

1）本发明三驱动六连杆夹具，曲柄、连杆与工件连接后组成四杆机构，可以同时调整壁板的前后运动和旋转运动，用其取代人工调整，可避免人体因操作不当导致的伤害；该夹具可广泛应用于多种金属成型加工，如剪板机、压弯机、弯曲成形机及冲压机床等，在数控系统的协助下，可使加工设备精确连续运行，加工效率高，设备操作危险低；

2）本发明壁板压弯成形机，整体结构简单、紧凑，体积小，除具有上述三驱动六连杆夹具的优点外，还具有压头机构采用可调式单排压头，能根据压弯情况实时调节压头长度和压头整体形状，使机器的工作范围更宽，适应性更强的优点。

附图说明

图1为本发明三驱动六连杆夹具的结构示意图；

图2是设有图1所示三驱动六连杆夹具的壁板压弯成形机的结构立体示意图；

图3为图2所示壁板压弯成形机的压头运动机构的结构立体示意图；

图4为图2所示壁板压弯成形机的压头机构的结构立体示意图；

图5为图2所示壁板压弯成形机的支撑机构的结构立体示意图。

图中：1三驱动六连杆夹具，1-1第一壁板调节电机，1-2第一联轴器，1-3夹具左固定座，1-4夹具第一丝杠，1-5夹具第一导轨光杠，1-6夹具丝母，1-7第一工作台，1-8第三壁板旋转电机，1-9曲柄联轴器，1-10曲柄，1-11电机固定座，1-12工件，1-19连杆，1-20夹具第二丝杠，1-21夹具第二导轨光杠，1-22连杆轴，1-23连杆壁座轴承，1-24调整固定座，1-25第二工作台，1-26夹具第二丝母，1-27夹具右固定座，1-28第二壁板调节电机，1-29第二联轴器，1-30工件左夹头，1-31第二带孔销，1-32左夹头过渡杆，1-33第三带孔销，1-34第一压缩弹簧，1-35第一带孔销，2压头运动机构，2-1龙门框，2-2横向电机，2-3横向联轴器，2-4横向驱动固定座，2-5横向导轨光杠，2-6横向丝杠，2-7横向丝母，2-8横向工作台，2-9纵向导轨光杠，2-10纵向电机，2-11纵向联轴器，2-12纵向驱动固定座，2-13纵向丝杠，2-14纵向导轨光杠，2-15纵向丝母，2-16纵向工作台，2-17伸出臂，2-18纵向驱动支架，2-19机台，3压头机构，3-1压头，3-2复位弹簧，3-3压头导轨，3-4压头调整板，3-5调节螺钉，4支撑机构，4-1传动齿轮，4-2支撑固定座，4-3支撑导轨光杠，4-4第一丝杠，4-5第二支撑板，4-6第二丝母，4-7第二支撑板工作台，4-8第二丝杠，4-9第一支撑板，4-10第一支撑板工作台，4-11第一丝母，4-12支撑运动电机联轴器，4-13支撑运动电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本实施壁板压弯成形机整机如图2所示，由机台2-28和安装在该机台上的龙门框2-1构成机架，在机架的龙门框2-1上安装有压头运动机构2和压头机构3；在机架的机台2-28上安装有支撑板机构4；在对应支撑板机构两侧的机台上安装本发明三驱动六连杆夹具1。

其中的压头运动机构2和压头机构3分别如图3和图4所示。压头运动机构2有左右两个通过螺栓（图中未显示）固定安装在龙门框2-1上的横向驱动固定座2-4，在两横向驱动固定座上安装横向丝杠2-6和横向导轨光杠2-5，横向丝杠2-6通过壁座轴承安装在横向固定座之间，横向导轨光杠2-5通过限位连接固定在横向固定座之间，在左端的横向驱动固定座的外侧安装横向电机2-2，横向电机2-2通过横向联轴器2-3与横向丝杠连接。在横向丝杠上安装横向丝母2-7，横向丝母与横向工作台2-8固定连接成一体，在横向工作台上通过螺栓（图中未显示）固定安装纵向驱动支架2-18，在该支架的上下两端通过螺栓（图中未显示）分别固定安装纵向驱动固定座2-12，在纵向驱动固定座上安装纵向丝杠2-13和纵向导轨光杠2-14，纵向导轨光杠2-14通过限位连接固定在纵向固定座2-12之间，纵向丝杠2-3通过壁座轴承安装在纵向固定座2-12之间，在上端的纵向驱动固定座外侧安装纵向电机2-10，该电机通过纵向联轴器2-11与纵向丝杠连接，在纵向丝杠上安装有纵向丝母2-15，纵向丝母与纵向工作台2-16固定连接成一体，纵向工作台通过螺栓固定安装伸出臂2-17，利用螺栓（图中未显示）将图4所示压头机构的压头调节板3-4前端带有安装孔的伸出部分固定在伸出臂2-17的下端，在压头调节板的上端面上安装一组（本机为六个）调节螺钉3-5，调节螺钉3-5与调节板通过梯形螺纹连接。压头调节板3-4下端面通过螺栓连接安装压头导轨3-3，压头导轨3-3两侧分别开槽安装复位弹簧3-2，压头导轨中间安装压头3-1，其中压头3-1侧耳与弹簧一端接触，压头导轨槽与弹簧另一端接触。调节螺钉3-5旋转向下运动时，复位弹簧3-2被压缩，调节螺钉3-5旋转向上运动时，弹簧伸长，使压头3-1复位。

其中的支撑板机构4如图5所示，有前后两个通过螺栓固定安装在机台2-19上的支撑固定座4-2，在支撑固定座上安装有第一丝杠4-4、第二丝杠4-8和支撑导轨光杠4-3，支撑导轨光杠通过限位连接固定在前后支撑固定座之间，第一丝杠通过壁座轴承固定在支撑固定座之间，在前固定座外侧安装支撑运动电机4-13，该电机通过支撑运动电机联轴器4-12与第一丝杠4-4连接，在后支撑固定座的外侧安装有传动齿轮4-1，齿轮通过键连接固定在第一丝杠4-4和第二丝杠4-8上，并通过螺栓和端盖连接限制齿轮轴向位移，第一丝杠4-4上安装第一丝母4-11，第一丝母4-11通过螺栓固定连接第一支撑板工作台4-10，工作台上通过螺栓固定安装第一支撑板4-9，第二丝杠4-8上安装第二丝母4-6，第二丝母4-6通过螺栓固定连接第二支撑板工作台4-7，该工作台上通过螺栓固定安装第二支撑板4-5。为保证两支撑板同时反向运动，第一丝杠4-4与第二丝杠4-8采用相同旋向。

其中的三驱动六连杆夹具1如图1所示，有两个夹具左固定座1-3和两个夹具右固定座1-27，各夹具固定座通过螺栓连接固定在机台2-19上，在夹具左固定座1-3上安装有夹具第一丝杠1-4和夹具第一导轨光杠1-5，该导轨光杠1-5通过限位连接固定在两夹具左固定座之间，丝杠1-4通过壁座轴承固定在左固定座之间，在前夹具左固定座外侧安装第一壁板调节电机1-1，该电机通过第一联轴器1-2与夹具第一丝杠1-4连接，夹具第一丝杠1-4上安装有夹具第一丝母1-6，夹具第一丝母通过螺栓与第一工作台1-7固定连接，第一工作台1-7通过螺栓连接第一壁板调节电机固定座1-11，其上通过螺栓连接有第三壁板旋转电机1-8，电机轴通过曲柄联轴器1-9连接曲柄1-10，曲柄端部安装有第一带孔销1-35和开口销，工件12左夹头1-30一端通过螺栓连接工件，另一端安装有第二带孔销1-31和开口销，为保证工作具备平面自由度，夹头通过第二带孔销1-31连接左夹头过渡杆1-32，形成平面铰链连接，为保证夹头在工作时具备各个方向的自由度，在第一带孔销1-35和第三带孔销1-33间放置压缩弹簧1-34，弹簧两端通过弯曲挂钩钩接两销钉，在夹具右固定座1-27上安装有夹具第二丝杠1-20和夹具第二导轨光杠1-21，其中夹具第二丝杠通过壁座轴承安装在夹具右固定座之间，夹具第二导轨光杠通过限位连接固定在两夹具右固定座之间，在前夹具右固定座外侧安装第二壁板调节电机1-28，该电机通过第二联轴器1-29与夹具第二丝杠连接，夹具第二丝杠1-20上安装有夹具第二丝母1-26，夹具第二丝母通过螺栓与第二工作台1-25固定连接，第二工作台上通过螺栓固定安装调整固定座1-24，调整固定座通过螺栓连接安装有连杆壁座轴承1-23，连杆轴1-22的上端通过螺栓连接与连杆1-19的后端连接，下端深入第二工作台，中间轴肩部分与连杆壁座轴承1-23接触配合，连杆的前端结构与上述曲柄1-10前端相同，即通过放置在第五带孔销1-16和第六带孔销1-18间的第二压缩弹簧1-17、第四带孔销1-14和右夹头过渡杆1-15与工件右夹头1-13形成平面铰链连接。连杆的设计与曲柄一致，以保证工件右夹头1-13具备平面自由度，同时能保证在工作过程中右夹头具备各个方向的自由度。使用时，曲柄侧左夹头和连杆侧右夹头分别与工件1-12夹持端通过螺栓连接，此时，工件相当于四杆机构中的连架杆，通过曲柄和连杆转动以及机架位置的变换，可以任意改变连架杆即工件的角度和位置。

上述壁板压弯成形机的工作原理如下：

1）压头的动作：横向电机通电，通过横向联轴器传递动力，带动横向丝杠旋转，进而带动横向丝母和横向工作台横向运动，由于压头及纵向运动机构通过螺栓连接在横向工作台上，由此实现压头的横向运动。纵向电机通电，通过纵向联轴器传递动力，纵向丝杠旋转，进而带动纵向丝母和纵向工作台纵向运动，由于压头通过螺栓连接在纵向工作台上，由此实现压头的纵向运动。通过协调横向电机和纵向电机的通电顺序，可以实现压头在竖直平面上的上下左右运动。

2）压头的调整：旋转压头调节板上的调节螺钉，使调节螺钉上下运动（调节螺钉能够实现自锁）。调节螺钉向下运动时，推动压头向下运动，压缩复位弹簧；调节螺钉向上运动时，复位弹簧伸长，推动压头向上运动。实时调整各个调节螺钉，可以方便、快捷和准确的调节压头形状和压头长度。

3）支撑动作：支撑运动电机通电，通过支撑运动电机联轴器带动第一丝杠运动。通过齿轮传动，第一丝杠带动第二丝杠以相反于第一丝杠的方向转动。第一丝杠带动第一丝母和第一支撑板工作台前后运动，由于第一支撑板通过螺栓连接固定在第一支撑板工作台上，因此带动第一支撑板前后运动。第二丝杠带动第二丝母和第二支撑板工作台以相反于第一工作台的方向运动，由于第二支撑板通过螺栓连接固定在第二工作台上，因此带动第二支撑板反向于第一支撑板前后运动。当需要压弯工件时，工件需要两端支撑，此时第一支撑板和第二支撑板同时向接触工件方向运动。当某一压弯动作完成后，需要调整工作角度时，工件需要离开支撑，此时第一支撑板和第二支撑板同时向远离工件方向运动。

4）工件调节动作：由于曲柄通过第一压缩弹簧连接左夹头过渡杆，左夹头过渡杆通过带孔销连接工件左夹头，左夹头通过螺栓连接工件一端；连杆一端连接连杆轴，并能绕其旋转，另一端通过第二压缩弹簧连接右夹头过渡杆，右夹头过渡杆通过带孔销连接工件右夹头，右夹头通过螺栓连接工件另一端。因此，曲柄侧机构、连杆侧机构和工件构成了四杆机构，工件相当于四杆机构中的连架杆。此时，第三壁板调节电机通电，通过顶丝连接带动曲柄联轴器和曲柄旋转，从而带动工件做平面旋转运动。第一壁板调节电机通电，通过第一联轴器的传动，带动夹具丝杠转动，从而使得第一工作台前后移动；第二壁板调节电机通电，通过第二联轴器的传动，带动夹具第二丝杠转动，从而使得第二工作台前后移动。协调控制第一壁板调节电机和第二壁板调节电机的通电情况，可以避开四杆机构的运动死点和工件运动超出压头范围的现象，同时能够增大工件平面旋转角度。

Claims (4)

1.一种三驱动六连杆夹具，其特征在于：该夹具（1）有两个夹具左固定座（1-3）和两个夹具右固定座（1-27）；在夹具左固定座（1-3）上安装有夹具第一丝杠（1-4）和夹具第一导轨光杠（1-5），在夹具左固定座（1-3）外侧一端安装第一壁板调节电机（1-1），该电机通过第一联轴器（1-2）与夹具第一丝杠连接，夹具第一丝杠（1-4）上安装有夹具第一丝母（1-6），夹具第一丝母与第一工作台（1-7）固定连接，第一工作台上固定安装电机固定座（1-11），电机固定座上安装第三壁板旋转电机（1-8），该电机的轴通过曲柄联轴器（1-9）与曲柄（1-10）的后端固定连接，曲柄的前端通过第一压缩弹簧（1-34）连接左夹头过渡杆（1-32），左夹头过渡杆与工件左夹头（1-30）铰接；在夹具右固定座（1-27）上安装有夹具第二丝杠（1-20）和夹具第二导轨光杠（1-21），在夹具右固定座外侧一端安装第二壁板调节电机（1-28），该电机通过第二联轴器（1-29）与夹具第二丝杠连接，夹具第二丝杠（1-20）上安装有夹具第二丝母（1-26），夹具第二丝母与第二工作台（1-25）固定连接，第二工作台上固定安装调整固定座（1-24），调整固定座上安装有连杆壁座轴承（1-23），连杆轴（1-22）上端与连杆（1-19）后端固定连接，连杆轴下端置于第二工作台（1-25）的孔中，连杆的前端通过第二压缩弹簧（1-16）连接右夹头过渡杆（1-14），右夹头过渡杆与工件右夹头（1-13）铰接。 

2.一种壁板压弯成形机，包括机台（2- 19 ）和安装在该机台上的龙门框（2-1）；其特征在于：在所述龙门框（2-1）上安装有压头运动机构（2）和压头机构（3）；在所述机台（2- 19）上安装有支撑板机构（4）；在对应支撑板机构两侧的机台上安装权利要求1所述的三驱动六连杆夹具（1）。 

3.根据权利要求2所述的壁板压弯成形机，其特征在于：所述压头运动机构（2）有左右两个固定安装在龙门框（2-1）上的横向驱动固定座（2-4），在两横向驱动固定座上安装有横向丝杠（2-6）和横向导轨光杠（2-5），在其中一个横向驱动固定座的外侧安装横向电机（2-2），横向电机（2-2）通过横向联轴器（2-3）与横向丝杠连接，在横向丝杠上安装有横向丝母（2-7），横向丝母与横向工作台（2-8）固定连接，在横向工作台上固定安装纵向驱动支架（2-18），在该支架的上下两端分别固定安装纵向驱动固定座（2-12），在纵向驱动固定座上安装纵向丝杠（2-13）和纵向导轨光杠（2-14），在上端的驱动固定座外侧安装纵向电机（2-10），该电机通过纵向联轴器（2-11）与纵向丝杠连接，在纵向丝杠（2-13）上安装有纵向丝母（2-15），纵向丝母与纵向工作台（2-16）固定连接，纵向工作台上固定安装有伸出臂（2-17）；所述压头机构有压头调节板（3-4），该调节板与所述伸出臂（2-17）的下端固定连接，在压头调节板的上端面上安装有调节螺钉（3-5），在压头调节板的下端面上安装有压头导轨（3-3），压头导轨两侧安装复位弹簧（3-2），中间安装压头（3-1）。 

4.根据权利要求2或3所述的壁板压弯成形机，其特征在于：所述支撑板机构（4）有 前后两个固定安装在机台（2- 19）上的支撑固定座（4-2），在支撑固定座上安装有第一丝杠（4-4）、第二丝杠（4-8）和支撑导轨光杠（4-3），其中第一丝杠（4-4）和第二丝杠（4-8）为相同旋向，在前支撑固定座的外侧安装有支撑运动电机（4-13），该电机通过支撑运动电机联轴器（4-12）与第一丝杠（4-4）连接，在后支撑固定座的外侧安装有传动齿轮（4-1），传动齿轮分别通过键连接固定在第一丝杠（4-4）和第二丝杠（4-8）上 ，第一丝杠（4-4）上安装有第一丝母（4-11），第一丝母（4-11）与第一支撑板工作台（4-10）固定连接，在第一支撑板工作台上固定安装第一支撑板（4-9），第二丝杠（4-8）上安装有第二丝母（4-6），第二丝母（4-6）与第二支撑板工作台（4-7）固定连接，在第二支撑板工作台（4-7）上固定安装第二支撑板（4-5）。 

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