CN102794348A

CN102794348A - 数控多点无模液压胀形系统

Info

Publication number: CN102794348A
Application number: CN2012103251318A
Authority: CN
Inventors: 陈月明; 刘培江; 黄技元; 许佳乐
Original assignee: HIT SPACE STEEL STRUCTURE AND CURTAIN WALL CO Ltd
Current assignee: Chen Yueming
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-09-05

Abstract

数控多点无模液压胀形系统。人们不但要求成形的双曲面形状各异，又要求其成形精度高、生产效率高。 本产品其组成包括：带有基本体（18）的 多点模具 （1） ，连接多点模具调形系统 （2） ，多点模具和多点模具调形系统安装在壳体 （3） 内，连接压力机，多点模具连接固定球头 （4） 或可旋转万向头 （5） ，固定球头或可旋转万向头连接柔性垫板（ 6 ），柔性垫板下部具有金属板材（ 7 ），金属板材位于上压边圈（ 8 ）和下压边圈（ 9 ）之间，柔性垫板位于固定球头或可旋转万向头和金属板材之间，气泵（ 10 ）通过进气管（ 11 ）连接液压腔（ 12 ），液压腔通过进液管（ 13 ）和出液管（ 14 ）连接液压系统（ 15 ）。 本发明用于 板材的数控多点无模液压胀形 。

Description

数控多点无模液压胀形系统

技术领域：

本发明涉及一种数控多点无模液压胀形系统。

背景技术：

随着社会的发展，复杂的双曲金属板材在飞机、船舶、高速机车、汽车乃至建筑等诸多行业中，得到越来越多的运用。人们不但要求成形的双曲面形状各异，又要求其成形精度高、生产效率高、表面质量好、材料厚度均匀。这就对金属板材成形工艺提出了极大的挑战。

在传统板料成形方法中，手工成形方法由于生产效率低、加工精度低、不适合大批量生产，在板料成形中占据不了主导地位。模具成形方法生产效率高、加工件的精度高、适合大批量生产，多年来一直占据着主导地位。但缺点是模具设计制造周期长，维护费用高，往往成形一个零件需要多个模具，造成新产品开发周期长，成本高，而且缺乏柔性，产品稍作改变后模具需要重新设计更换。

因此，一些新形的板料成形技术应运而生，如：喷丸成形、激光成形、水射流无模成形技术、数字化渐进成形、无模多点成形等。然而这几种新形的板料成形技术也存在着一些缺点和局限性，喷丸成形的局限性是球面变形趋势、变形有限、限制条件苛刻、影响因素繁多等;激光成形的缺点是成本高，不容易控制;水射流无模成形技术还需要不断地完善，实际应用中还存在很多问题;数字化渐进成形需要制作模具，加工成本高、周期长，表面质量差等缺点；与前几种成形技术相比较，无模多点成形技术具有很多优点：实现无模成形、优化变形路径、小设备成形大形件、易于实现自动化。

多点无模成形技术根据成形方式分为：多点对压成形技术和多点拉伸成形技术。多点对压成形技术当遇到局部曲率变化较大时，容易出现皱褶，且回弹量较大。多点拉伸成形技术，相比多点对压成形技术，其回弹量小、成型精度高、不起皱褶。现今的多点无模拉伸成形技术都是采用机械拉伸形式，例如用夹钳夹紧板料进行机械拉伸。而机械拉伸成形方式也存在下面两三种主要缺陷：容易在板料内部形成应力集中现象，对很多强度低、延伸率小的金属材料及一些较为曲率较大的曲面而言，在拉伸过程中，容易产生撕裂；非常浪费材料，在资源如此短缺的今天，这种浪费显得尤为不该；无论是多点对压成形技术还是多点拉伸成形技术，回弹大，其成形精度都不高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种将多点无模拉伸成形技术与板材的液压胀形技术结合在一起，通过改进，形成了数控多点液压胀形技术，将板材的液压胀形技术施力均匀、变形流畅、成形极限高、成形质量好、成形精度高、不损坏模具的特点，与多点无模成形技术不需要制作模具、容易实现自动化的特点结合在了一起的数控多点无模液压胀形系统。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种数控多点无模液压胀形系统，其组成包括：带有基本体的多点模具，所述的多点模具连接多点模具调形系统，所述的多点模具和所述的多点模具调形系统安装在壳体内，所述的壳体连接压力机，所述的多点模具连接固定球头或可旋转万向头，所述的固定球头或可旋转万向头连接柔性垫板，所述的柔性垫板下部具有金属板材，所述的金属板材位于上压边圈和下压边圈之间，所述的柔性垫板位于所述的固定球头或所述的可旋转万向头和所述的金属板材之间，气泵通过进气管连接液压腔，所述的液压腔通过进液管和出液管连接液压系统。

所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的多点模具位置在所述的液压系统上面即为上模或所述的多点模具位置在所述的液压系统下面即为下模；所述的上压边圈和所述的下压边圈是固定压边圈或柔性可调压边圈或拉边设备，所述的拉边设备采用两边拉边或四边拉边。

所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的柔性垫板采用高分子柔性材料，为聚氨酯板高分子复合材料或聚酰胺板高分子复合材料或橡胶板高分子复合材料或薄壁低屈服应力金属材料或在高分子柔性材料内复合金属夹片，选用上述其中一种材料及材料的厚度根据成形工件外形特点及成形工件材质确定。

所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的多点模具调形系统为齿轮传动调形或蜗轮蜗杆传动调形或同步带或链条传动调形或液压传动调形或机械手调形；

采用齿轮传动调形时，所述的多点模具调形系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动的控制系统，所述的控制系统分别连接旋转电机和电磁离合器，所述的旋转电机安装在电机支架上，齿轮安装在所述的电磁离合器上，所述的电磁离合器连接所述的基本体；

采用蜗轮蜗杆传动调形时，所述的多点模具调形系统为多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动的控制系统，所述的控制系统分别连接旋转电机和所述的电磁离合器，所述的旋转电机安装在所述的电机支架上，蜗杆安装在蜗杆支架上，涡轮安装在所述的电磁离合器上，所述的电磁离合器连接所述的基本体；

采用同步带或链条传动调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动的控制系统，所述的控制系统分别连接旋转电机和电磁离合器，所述的旋转电机安装在所述的电机支架上，同步带或链条安装在所述的旋转电机和所述的电磁离合器上，所述的电磁离合器连接所述的基本体；

采用液压传动调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统连接液压油缸控制系统，进油管和回油管安装在油缸上，所述的油缸安装在油缸固定板上，所述的油缸连接所述的基本体；

采用机械手调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统连接驱动器，所述的驱动器连接所述的旋转电机，所述的旋转电机连接联轴器，所述的联轴器带动所述的基本体旋转；

所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的采用齿轮传动调形或所述的采用蜗轮蜗杆传动调形或所述的采用同步带或链条传动调形或所述的采用液压传动调形或所述的采用机械手调形或采用模块化设计制造或不采用模块化设计制造，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统分别连接模块，所述的模块输出端或联轴器带动所述的基本体旋转或直线运动，达到调形的目的。

所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的基本体为丝杆升降机构，通过所述的丝杆的旋转，实现丝杆螺母的升降或液压升降机构，通过液体的流动实现活塞的升降；所述的固定球头或所述的可旋转万向头安装在所述的基本体末端，以可旋转万向头顶部中心点为球心转动，转动过程中，顶部中心点竖向坐标不改变；所述的可旋转万向头可拆卸，根据成形曲面形式进行更换，所述的固定球头为高分子弹性材料或者金属材料或者高分子弹性材料与金属材料的复合材料，根据成形板材材质和形状确定。

有益效果：

1.本发明结合了数控多点柔性模具、液压胀形技术、节省了制作模具的时间和费用，回弹小，成形精度高，表面质量好，板材减薄量均匀，成形极限高。

2.本发明实现了无模成形，通过对各基本体运动的控制来构造出各种不同的成形曲面，可以取代传统的整体模具节省模具设计制造、调试和保存等所需的人力、物力和财力，显著地缩短产品生产周期，降低生产成本，提高了产品的竞争力。

3.本发明与模具成形法相比，不但节省加工制造模具的费用，而且节省大量的修模与调模时间；与手工成形方法相比，成形的产品精度高、质量好，并且显著提高了生产效率。

4.本发明实现了自动化，曲面造形采用计算机辅助，实现CAD/CAM/CAE 一体化生产，工作效率高，劳动强度小，极大地改善了劳动者作业环境。

5.本发明成形极限高，由于液压胀形中液压的作用，使坯料与凹模紧紧贴合，产生“摩擦保持效果”，提高了传力区的承载能力；对于汽车制造领域的复杂曲面零件，反向液压的作用形成“软拉深伸筋”，消除悬空区，坯料与模具之间建立起有益摩擦使得凹模底部圆角处坯料的径向拉应力减小，应变轨迹在成型极限图上向左偏移，可大幅提高成形极限，而传统拉深伸的等双拉应力状态则容易导致拉裂。

6.本发明成形精度高；多点模具调形采用闭环控制，多点模具基本体末端的万向头以顶点为球心转动，消除了普通圆头基本体的弧线误差；使用液压成型胀形显著改善了工件的成型质量和性能，工件与模具的贴合程度好，回弹量极小。

7.本发明对复杂的空间曲面适应性强；多点模具基本体末端的万向头可转动，可随着整体曲面平滑过渡；多点模具基本体末端的万向头可更换，更换成特殊表面形状的万向头，大大增加了多点模具对复杂曲面的适应性。

8.本发明板材厚度减薄量均匀，残余应力小；液压成形使得工件在成形的过程中，受力均匀，工件的每个点均匀的进入塑性变形，变形匀称，所以成形后的工件全部进入塑性变形阶段，厚度均匀，几乎没有残余应力。

9.本发明调形速度快；由于一个旋转电机可以串联多个基本体，电机可单排设置一个，可多排设置一个，可整体设置一个，调形时间被大幅减少，可在3分钟内调完整个模型，极大地提高了多点液压胀形工艺的工作效率。

10.本发明采用蜗轮蜗杆传动调形时传动精度高，传动平稳；采用齿轮传动调形时传动性能好，维修成本低；采用同步带或链条传动调形时成本低，维修方便；采用液压传动调形时传动平稳，传动精度高；采用机械手调形时，优点是调形精度高，采用模块化设计制造传动精度高，制造、维修方便。

附图说明：

附图1是本产品单动压力机的结构示意图。

附图2是本产品双动压力机的结构示意图。

附图3是附图1和附图2中拉边的结构示意图。

附图4是附图1和附图2中基本体与万向头的连接示意图。

附图5是附图1和附图2中固定球头基本体示意图。

附图6是附图1和附图2中上可调柔性压边圈和下可调柔性压边圈的结构示意图。

附图7是附图1和附图2中多点模具与液压胀形装置更换安装位置示意图。

附图8是附图1和附图2中模块齿轮箱传动调形示意图。

附图9是附图8的主视图。

附图10是附图9的右视图。

附图11是附图1和附图2中齿轮传动调形示意图。

附图12是附图11中旋转电机采用单排一个电机控制的结构示意图。

附图13是附图11中旋转电机采用整体系统一个电机控制的结构示意图。

附图14是附图11中旋转电机若干排采用一个电机控制的结构示意图。

附图15是附图1和附图2中是蜗轮蜗杆传动调形示意图。

附图16是附图15中旋转电机采用单排一个电机控制的结构示意图。

附图17是附图15中旋转电机采用整体系统一个电机控制的结构示意图。

附图18是附图15中旋转电机若干排采用一个电机控制的结构示意图。

附图19是附图1和附图2中同步带或链条传动调形示意图。

附图20是附图19的主视图。

附图21是附图1和附图2中液压传动调形示意图。

附图22是附图1和附图2中机械手调形示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种数控多点无模液压胀形系统，其组成包括：带有基本体18的多点模具1，所述的多点模具连接多点模具调形系统2，所述的多点模具和所述的多点模具调形系统安装在壳体3内，所述的壳体连接压力机，所述的多点模具连接固定球头4或可旋转万向头5，所述的固定球头或所述的可旋转万向头连接柔性垫板6，所述的柔性垫板下部具有金属板材7，所述的金属板材位于上压边圈8和下压边圈9之间，所述的柔性垫板位于所述的固定球头或所述的可旋转万向头和所述的金属板材之间，气泵10通过进气管11连接液压腔12，所述的液压腔通过进液管13和出液管14连接液压系统15。所述的压力机是单动压力机16或双动压力机17，所述的压力机装在压力机平台36上，所述的压力机连接压力机滑块37。所述的液压腔内装有液压囊38，所述的液压腔具有外箍件39，所述的金属板材连接板材拉伸设备40。

实施例2：

实施例1所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的多点模具位置在所述的液压系统上面即为上模或所述的多点模具位置在所述的液压系统下面即为下模；所述的上压边圈和所述的下压边圈是柔性可调压边圈或柔性可调拉边圈，所述的柔性可调拉边圈采用两边拉边或四边拉边。

实施例3：

实施例1或2所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的柔性垫板采用高分子柔性材料，为聚氨酯板高分子复合材料或聚酰胺板高分子复合材料或橡胶板高分子复合材料或薄壁低屈服应力金属材料或在高分子柔性材料内复合金属夹片，选用上述其中一种材料根据成形工件外形特点及成形工件材质确定。

实施例4：

实施例1所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的多点模具调形系统为齿轮传动调形或蜗轮蜗杆传动调形或同步带或链条传动调形或液压传动调形或机械手调形；

采用齿轮传动调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统34，所述的控制系统分别连接旋转电机19和电磁离合器20，所述的旋转电机安装在电机支架21上，齿轮22安装在所述的电磁离合器上，所述的电磁离合器连接所述的基本体；

采用蜗轮蜗杆传动调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统分别连接旋转电机和所述的电磁离合器，所述的旋转电机安装在所述的电机支架上，蜗杆23安装在蜗杆支架24上，涡轮25安装在所述的电磁离合器上，所述的电磁离合器连接所述的基本体；

采用同步带或链条传动调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统分别连接旋转电机和电磁离合器，所述的旋转电机安装在所述的电机支架上，同步带26或链条安装在所述的旋转电机和所述的电磁离合器上，电机同步带27安装在所述的同步带上，所述的链条安装在链条旋转体28，所述的电磁离合器连接所述的基本体；

采用液压传动调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统连接液压油缸控制系统，进油管29和回油管30安装在油缸31上，所述的油缸安装在油缸固定板32上，所述的油缸连接所述的基本体；

采用机械手调形时所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统连接驱动器，所述的驱动器连接所述的旋转电机，所述的旋转电机连接联轴器33，所述的联轴器带动所述的基本体旋转；

实施例5：

实施例4所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的采用齿轮传动调形或所述的采用蜗轮蜗杆传动调形或所述的采用同步带或链条传动调形或所述的采用液压传动调形或所述的采用机械手调形采用模块化设计制造，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统分别连接模块35，所述的模块输出端或联轴器带动所述的基本体旋转或直线运动，达到调形的目的。

实施例6：

实施例1或4或5所述的数控多点无模液压胀形系统，所述的基本体为丝杆升降机构，通过所述的丝杆的旋转，实现丝杆螺母的升降或液压升降机构，通过液体的流动实现活塞的升降；所述的固定球头或所述的可旋转万向头安装在所述的基本体末端，以可旋转万向头顶部中心点为球心转动，转动过程中，顶部中心点竖向坐标不改变；所述的可旋转万向头可拆卸，根据成形曲面形式进行更换，所述的固定球头为高分子弹性材料或者金属材料或者高分子弹性材料与金属材料的复合材料，根据成形板材材质和形状确定。

Claims

1.一种数控多点无模液压胀形系统，其组成包括：带有基本体的多点模具，其特征是：所述的多点模具连接多点模具调形系统，所述的多点模具和所述的多点模具调形系统安装在壳体内，所述的壳体连接压力机，所述的多点模具连接固定球头或可旋转万向头，所述的固定球头或可旋转万向头连接柔性垫板，所述的柔性垫板下部具有金属板材，所述的金属板材位于上压边圈和下压边圈之间，所述的柔性垫板位于所述的固定球头或所述的可旋转万向头和所述的金属板材之间，气泵通过进气管连接液压腔，所述的液压腔通过进液管和出液管连接液压系统。

2.根据权利要求1所述的数控多点无模液压胀形系统，其特征是：所述的多点模具位置在所述的液压系统上面即为上模或所述的多点模具位置在所述的液压系统下面即为下模；所述的上压边圈和所述的下压边圈是固定压边圈或柔性可调压边圈或拉边设备，所述的拉边设备采用两边拉边或四边拉边。

3.根据权利要求1或2所述的数控多点无模液压胀形系统，其特征是：所述的柔性垫板采用高分子柔性材料，为聚氨酯板高分子复合材料、或聚酰胺板高分子复合材料、或橡胶板高分子复合材料、或薄壁低屈服应力金属材料、或在高分子柔性材料内复合金属夹片。

4.根据权利要求1或2或3所述的数控多点无模液压胀形系统，其特征是：所述的多点模具调形系统为齿轮传动调形、或蜗轮蜗杆传动调形、或同步带或链条传动调形、或液压传动调形、或机械手调形；

采用机械手调形时，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统连接驱动器，所述的驱动器连接所述的旋转电机，所述的旋转电机连接联轴器，所述的联轴器带动所述的基本体旋转。

5.根据权利要求或4所述的数控多点无模液压胀形系统，其特征是：所述的采用齿轮传动调形、或所述的采用蜗轮蜗杆传动调形、或所述的采用同步带或链条传动调形、或所述的采用液压传动调形、或所述的采用机械手调形，所述的多点模具控制系统包括基于PC的控制系统或基于微处理器的控制系统或基于PLC的控制系统或专用运动控制系统，所述的控制系统分别连接模块，所述的模块输出端或联轴器带动所述的基本体旋转或直线运动，达到调形的目的。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的数控多点无模液压胀形系统，其特征是：所述的基本体为丝杆升降机构，通过所述的丝杆的旋转，实现丝杆螺母的升降或液压升降机构，通过液体的流动实现活塞的升降；所述的固定球头或所述的可旋转万向头安装在所述的基本体末端，以可旋转万向头顶部中心点为球心转动，转动过程中，顶部中心点竖向坐标不改变；所述的可旋转万向头可拆卸，根据成形曲面形式进行更换，所述的固定球头为高分子弹性材料、或者金属材料、或者高分子弹性材料与金属材料的复合材料，根据成形板材材质和形状确定。