CN102699214A

CN102699214A - 一种可重构模具的调形装置

Info

Publication number: CN102699214A
Application number: CN2012101563936A
Authority: CN
Inventors: 赵升吨; 赵承伟; 张琦; 林文捷; 王君峰; 李磊
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: CN102699214B

Abstract

一种可重构模具的调形装置，包括调形模块，调形模块安装在XY轴联动平台上，XY轴联动平台安装在调形安装板上，调形安装板安装在的螺杆安装板的上方，螺杆固定在螺杆安装板上，螺杆与两个以上的冲头自锁螺纹连接，相邻的冲头限制了各自的转动，在靠近螺杆和冲头连接处的螺杆上设有位移传感器，XY轴联动平台、调形模块、位移传感器和控制柜电路连接，通过齿轮传动和丝杠螺母传动，实现Z方向的平动，从而实现与指定冲头的离合，调形模块通过定轴轮系，实现四个冲头同时进行调形，从而更快的调节出可重构模具的型面，本发明缩短可重构模具的调形时间，提高调形的精度，降低可重构模具成形设备的成本，实现自动化调形。

Description

一种可重构模具的调形装置

技术领域

本发明属于板材成形技术领域，具体涉及一种可重构模具的调形装置。

背景技术

可重构模具采用的是“离散化”思想，即：将传统的整体模具离散成矩阵排列的小冲头，用户可以通过手动或者计算机自动控制，迅速调整冲头的相对位置，从而构成任意所需的三维曲面，用于制造出目标零件。可重构模具的出现不但为三维曲面板材的柔性化设计和加工提供了方便，而且还降低了模具开发的成本，提高了模具开发的效率。结合可重构模具的特点，其已经广泛应用于船舶、航天航空、汽车制造、建筑、能源动力等领域板材加工。

既然是可重构模具，就必然需要有调形装置来完成重构这个功能。作为可重构模具的关键性技术，可重构模具调形方式成为了研究的热点之一。伴随着可重构模具的诞生和不断发展，其三维曲面形状的各种调节方式应运而生。据文献记载，1863年美国Cochrane就申请了第一个可重构模具的专利，在接下来的一个半世纪时间里，可重构模具取得了许多突破性的成果，随着新技术的不断引入，可重构模具的调形方式也取得了许多新的飞跃。概括起来，可重构模具调形方式主要有：螺杆调形，垫片调形，液压调形，三轴联动平台调形。而螺杆调形又根据不同的驱动方式分为：手动式，齿轮传动式，涡轮蜗杆传动式，直驱式等。当然，这些调形方式也可以组合起来实现可重构模具的调形

但是当前使用的调型装置都还普遍存在一些问题：调形时间长；控制精度不高，而且控制难度大；自动化程度不高；设备成本高等。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种可重构模具的调形装置，显著的缩短了调形时间，提高了调形精度，降低了调形设备的成本，并实现了自动化调形。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可重构模具的调形装置，包括调形模块3，调形模块3安装在XY轴联动平台2上，XY轴联动平台2安装在调形安装板1上，调形安装板1安装在螺杆安装板6的上方，两个以上螺杆5安装在螺杆安装板6上，每个螺杆5对应与一个冲头8通过自锁螺纹连接，相邻的冲头8限制了各自的转动，在螺杆安装板6下方、冲头8上方设有位移传感器7，XY轴联动平台2、调形模块3、位移传感器7和控制柜4电路连接。

所述的调形模块3包括伺服电机9，伺服电机9的输出轴通过电机联轴套筒26与驱动轴16的上端连接，驱动轴16的下端与调形驱动轴20的上端连接，调形主动轮23安装在调形驱动轴20上，四个周向均布的调形从动轮17与调形主动轮23啮合，调形从动轮17安装在调形传动轴18上，调形传动轴18的下端通过调形离合器22与调形杆19的上端连接，调形传动轴18上端通过齿轮箱盖板24定位，调形杆19通过齿轮箱21定位，齿轮箱21通过齿轮箱盖板24固定在平动支架12上，平动主动轮25安装在驱动轴16上，平动从动轮14与平动主动轮25啮合，平动从动轮14安装在平动传动轴15上，平动传动轴15下端定位在平动支架12上，平动传动轴15上端通过丝杠离合器13与滚珠丝杠10的下端连接，螺母11通过丝杠螺母副与滚珠丝杠10连接，螺母11安装在支架28上，滚珠丝杠10下端的台阶与平动支架12连接，平动支架12安装在铜滑板27的滑槽上，铜滑板27安装在支架28上。

本发明的优点为：

1、本发明取代了现有一个冲头由一个电机驱动的调形方式，降低了调形设备的成本；

2、本发明Z方向平动以及调形驱动使用一个电机，进一步降低了设备的成本；

3、本发明能够同时调节多个冲头的位置，缩短了调形的时间；

4、本发明采用自动控制系统实时监控伺服电机9、丝杠离合器13、调形离合器22和位移传感器7的状态，实现了自动化调形，提高了调形精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明调形模块3的结构示意图。

图3为本发明的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做详细描述。

参照图1，一种可重构模具的调形装置，包括调形模块3，调形模块3安装在XY轴联动平台2上，调形模块3可以通过XY轴联动平台2定位到任意四个螺杆5的上方，XY轴联动平台2安装在调形安装板1上，调形安装板1安装在的螺杆安装板6的上方，两个以上螺杆5安装在螺杆安装板6上，每个螺杆5对应与一个冲头8通过自锁螺纹连接，相邻的冲头8限制了各自的转动，在螺杆安装板6下方、冲头8上方设有位移传感器7，XY轴联动平台2、调形模块3、位移传感器7和控制柜4电路连接，以实现对各部分的控制和状态反馈。

参照图2，一种可重构模具的调形装置，所述的调形模块3包括伺服电机9，伺服电机9的输出轴通过电机联轴套筒26与驱动轴16的上端连接，驱动轴16的下端与调形驱动轴20的上端连接，调形主动轮23安装在调形驱动轴20上，四个周向均布的调形从动轮17与调形主动轮23啮合，调形从动轮17安装在调形传动轴18上，调形传动轴18的下端通过调形离合器22与调形杆19的上端连接，调形杆19通过齿轮箱21定位，齿轮箱21通过齿轮箱盖板24固定在平动支架12上，平动主动轮25安装在驱动轴16上，平动从动轮14与平动主动轮25啮合，平动从动轮14安装在平动传动轴15上，平动传动轴15上端通过丝杠离合器13与滚珠丝杠10的下端连接，螺母11通过丝杠螺母副与滚珠丝杠10连接，螺母11安装在支架28上，滚珠丝杠10下端的台阶与平动支架12连接，平动支架12安装在铜滑板27的滑槽上，铜滑板27安装在支架28上。

本发明的工作原理为：

参照图1、图2和图3，先启动XY轴联动平台2，将调形模块3定位到指定四个螺杆5的上方，接着启动伺服电机9，伺服电机9的输出轴通过电机联轴套筒26带动驱动轴16转动，一方面，平动主动轮25安装在驱动轴16上，通过齿轮啮合传动，平动主动轮25带动安装有平动从动轮14的平动传动轴15转动；另一方面；驱动轴16的下端与调形驱动轴20的上端连接，进而带动调形驱动轴20转动，调形主动轮23安装在调形驱动轴20上，四个周向均布的调形从动轮17与调形主动轮23啮合，进而带动安装有调形从动轮17的调形传动轴18转动。

启动伺服电机9的同时，需要控制调形离合器22分离，丝杠离合器13闭合，这时平动传动轴15上端通过丝杠离合器13与滚珠丝杠10的下端连接，带动滚珠丝杠10转动，螺母11通过丝杠螺母副与滚珠丝杠10连接，由于螺母11安装在支架28上固定不动，而滚珠丝杠10下端的台阶又与平动支架12连接，并且平动支架12安装在铜滑板27的滑槽上，铜滑板27安装在支架28上，因此滚珠丝杠10将带动平动支架12及安装在其上面的零部件一起上下移动，当调形杆19与螺杆5通过卡槽连接上时，控制丝杠离合器13分离。

接着闭合调形离合器22，这时调形传动轴18的下端通过调形离合器22与调形杆19的上端连接，带动调形杆19转动，调形杆19又带动螺杆5转动，螺杆5固定在螺杆安装板6上，由于螺杆5与冲头8为自锁螺纹连接，而相邻的冲头8又限制了各自的转动，因此螺杆5转动时将带动冲头8上下运动进行调形。

调形中先采集位移传感器7的信号，确定冲头8所在的位置，若四个冲头8调形方向不一样，需要先调整一个方向的冲头8的位置，再切换伺服电机的转向调整剩余冲头8的位置；位移传感器7实时反馈冲头8的位置信息，当四个冲头8有一个或多个提前调到预定位置时，需要控制对应调形离合器22分离；当采集位移传感器7的信号，四个冲头8有一个或多个开始就不需要调形时，开始就不闭合对应的调形离合器22。

调节好四个冲头位置后，需要控制调形离合器22分离，丝杠离合器13闭合，控制调形杆19与螺杆5分离，然后控制XY轴联动平台2将调形模块3定位到下一个指定的四个螺杆5上方进行调形。

调形完毕，需要控制调形离合器22分离，丝杠离合器13闭合，控制调形杆19与螺杆5分离，再控制丝杠离合器13分离，关闭调形装置电源，调形结束。

上述各操作都是由控制柜4中的控制系统自动完成，控制系统将实时监XY轴联动平台2、调形模块3、位移传感器7的状态。

Claims

1.一种可重构模具的调形装置，包括调形模块（3），其特征在于：调形模块（3）安装在XY轴联动平台（2）上，XY轴联动平台（2）安装在调形安装板（1）上，调形安装板（1）安装在的螺杆安装板（6）的上方，两个以上螺杆（5）安装在螺杆安装板（6）上，每个螺杆（5）对应与一个冲头（8）通过自锁螺纹连接，相邻的冲头（8）限制了各自的转动，在螺杆安装板（6）下方、冲头（8）上方设有位移传感器（7），XY轴联动平台（2）、调形模块（3）、位移传感器（7）和控制柜（4）电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种可重构模具的调形装置，其特征在于：所述的调形模块（3）包括伺服电机（9），伺服电机（9）的输出轴通过电机联轴套筒（26）与驱动轴（16）的上端连接，驱动轴（16）的下端与调形驱动轴（20）的上端连接，调形主动轮（23）安装在调形驱动轴（20）上，四个周向均布的调形从动轮（17）与调形主动轮（23）啮合，调形从动轮（17）安装在调形传动轴（18）上，调形传动轴（18）的下端通过调形离合器（22）与调形杆（19）的上端连接，调形传动轴（18）上端通过齿轮箱盖板（24）定位，调形杆（19）通过齿轮箱（21）定位，齿轮箱（21）通过齿轮箱盖板（24）固定在平动支架（12）上，平动主动轮（25）安装在驱动轴（16）上，平动从动轮（14）与平动主动轮（25）啮合，平动从动轮（14）安装在平动传动轴（15）上，平动传动轴（15）下端定位在平动支架（12）上，平动传动轴（15）上端通过丝杠离合器（13）与滚珠丝杠（10）的下端连接，螺母（11）通过丝杠螺母副与滚珠丝杠（10）连接，螺母（11）安装在支架（28）上，滚珠丝杠（10）下端的台阶与平动支架（12）连接，平动支架（12）安装在铜滑板（27）的滑槽上，铜滑板（27）安装在支架（28）上，控制柜（4）通过电路连接到伺服电机（9）、丝杠离合器（13）和调形离合器（22）的电路输入输出端。