CN103769447B - 一种金属板材折弯机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属板材折弯机，包括机身、驱动油缸、滑块、工作台、连杆装置，驱动油缸的缸体上端与机身前侧的上端通过铰接轴四铰接，滑块设置在机身的上部，通过滑动副一与机身活动连接，滑块沿上下方向做直线运动；工作台设置在机身下端，工作台通过滑动副二与机身活动连接，工作台沿上下方向做直线运动；连杆装置至少包括一个位于滑块上的上连杆组或者一个位于工作台上的下连杆组。本发明具有如下优点：1）无需独立的补偿动力源，大幅度降低制造成本；2）对载荷的适应范围广，当载荷大小改变（板材厚度、宽度改变）时，折弯精度的保持性好；3）抗载荷偏置能力强。

Description

一种金属板材折弯机
技术领域
本发明涉金属板材成型制造装备领域，尤其涉及一种金属板材折弯机。
背景技术
折弯机在进行金属板材折弯过程中，在折弯载荷的作用下，使得折弯机的滑块和工作台产生弹性变形，对折弯精度产生不良影响。由于滑块和工作台的弹性变形，导致折弯角度沿模具刀口方向分布不均匀，两侧的折弯角度偏大，中部的折弯角度偏小。
现有的折弯机结构示意图如图4、5所示，由机身110、滑块210、驱动液压缸310和工作台410组成。滑块和工作台上的力作用点位于折弯机两侧，其力学模型可以抽象为两个端点固定支撑的长梁结构，如图7所示。这种结构具有结构简单、制造成本低、易于装配等优点，但是刚度差，在折弯载荷作用下弹性变形大，所加工零件难以符合精度检验标准。目前，减小这种弹性变形对折弯精度的影响通常有以下两种措施：
（1）加大结构尺寸，以提高机床刚度：增加机身、滑块以及工作台的板材厚度，可以有效提高机床的刚度。但是这种方法会在很大程度上增加机床的重量，提高了机床制造的成本，对提高产品的市场竞争力极为不利；
（2）采用挠度补偿措施，抵消弹性变形：通过液压缸等动力源，给滑块和工作台预先施加一个与工作载荷方向相反、大小相当的一个补偿力，使得滑块和工作台产生预先的向外凸起的弹性变形，以此来抵消工作载荷作用下的弹性变形。但是这种补偿措施存在如下不足：1）仅能够对某一个特定大小的载荷作用下挠度变形进行补偿，当折弯载荷发生变化（折弯板厚，折弯板材宽度的变化）时起不到补偿作用；2）需要独立的补偿动力源，增加了制造成本；3）无法对偏置载荷进行补偿。
对于金属板材折弯机，现有技术还不能将滑块和工作台的挠度变形完全补偿掉。另外，出于成本方面的考虑，完全的挠度补偿即不经济，也不必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种金属板材折弯机，其采用的技术方案如下：
一种金属板材折弯机，包括机身、驱动油缸、滑块、工作台、连杆装置，驱动油缸的缸体上端与机身前侧的上端通过铰接轴四铰接，滑块设置在机身的上部，通过滑动副一与机身活动连接，滑块沿上下方向做直线运动；工作台设置在机身下端，工作台通过滑动副二与机身活动连接，工作台沿上下方向做直线运动；连杆装置至少包括一个位于滑块上的上连杆组或者一个位于工作台上的下连杆组。
所述的上连杆组由连杆一和连杆二组成，驱动油缸的活塞杆的下端与上连杆组的上端通过铰接轴一12铰接；连杆一的上端与连杆二的靠近外侧一端通过铰接轴一铰接；连杆二的靠近内侧的一端通过铰接轴二与滑块铰接；连杆一的下端通过铰接轴三与滑块铰接。
所述的上连杆组的铰接轴一、铰接轴二、铰接轴三、铰接轴四为固定刚性连接。
所述的下连杆组由连杆三和连杆四组成，连杆三的下端与连杆四的靠近外侧一端通过铰接轴五铰接；连杆四的靠近内侧的一端通过铰接轴六与工作台铰接；连杆三的上端通过铰接轴七与工作台铰接，下连杆组通过铰接轴五与机身下部铰接。
所述的下连杆组的铰接轴五、铰接轴六、铰接轴七可以为固定刚性连接；
本发明具有极强的抵抗挠度变形的能力，在基本不增加制造成本的前提下，可以将滑块和工作台的挠度变形大幅度减小，完全能够满足加工零件的精度要求。与现有技术相比，本发明具有如下优点：1）无需独立的补偿动力源，大幅度降低制造成本；2）对载荷的适应范围广，当载荷大小改变（板材厚度、宽度改变）时，折弯精度的保持性好；3）抗载荷偏置能力强。本发明完全符合绿色、节能的设计理念，产业化前景好，具有极好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的45°方向的结构立体示意图。
图2是本发明的结构主视图。
图3是图2的左视图。
图4是现有技术的结构示意图。
图5是图4的左视图。
图6是本发明的工作原理图一。
图7是现有技术的工作原理图。
图8是本发明的工作原理图二。
图9是本发明和现有技术的效果对比示意图。
附图标记说明：
1.机身2.驱动油缸3.滑块4.工作台5.铰接轴四6.滑动副一7.滑动副二8.上连杆组
9.下连杆组10.连杆一11.连杆二12.铰接轴一13.铰接轴二14.铰接轴三15.连杆三
16.连杆四17铰接轴五18铰接轴六19.铰接轴七110.现有技术的机身210.现有技术的驱动油缸310.现有技术的滑块410.现有技术的工作台
Q是折弯载荷，F1是驱动油缸的作用力，F2是连杆二对滑块的作用力，F3是连杆一对滑块的作用力，L1是现有技术的力作用点间的距离，L2是本发明的力作用点间的距离，d1为现有技术滑块的挠度变形量，d2为本发明滑块的挠度变形量。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明。
本发明的折弯机包括机身1、驱动油缸2、滑块3、工作台4、连杆装置，如图1～3所示。
上连杆组8由连杆一10和连杆二11组成，连杆一10的上端与连杆二11的靠近外侧一端通过铰接轴一12铰接；连杆二11的靠近内侧的一端通过铰接轴二13与滑块3铰接；连杆一10的下端通过铰接轴三14与滑块3铰接。
驱动油缸2的缸体上端与机身1前侧的上端通过铰接轴四5铰接，驱动油缸2的活塞杆的下端与所述的上连杆组8的上端通过铰接轴一12铰接。
滑块3设置在机身1的上部，通过滑动副一6与机身1活动连接，滑块2沿上下方向做直线运动；
下连杆组9由连杆三15和连杆四16组成，连杆三15的下端与连杆四16的靠近外侧一端通过铰链轴五17铰接；连杆四16的靠近内侧的一端通过铰链轴六18与工作台4铰接；连杆三15的上端通过铰链轴七19与工作台4铰接。
下连杆组9通过铰链轴五17与机身1下部铰接。
工作台4设置在机身1下端，工作台4通过滑动副二7与机身1活动连接，工作台4沿上下方向做直线运动；
另外，上述的铰接轴一12、铰接轴二13、铰接轴三14、铰接轴四5可以为固定刚性连接；铰链轴五17、铰链轴六18、铰链轴七19可以为固定刚性连接。
本发明滑块设置的上连杆组与工作台设置的下连杆组的技术原理是完全相同的，此处仅以滑块为例来说明本发明的技术方案。通过连杆组将滑块上的力作用点（铰接点三）向中间位置转移，使得两个作用点间的距离变小。依据本发明，滑块可简化为长梁结构，在长梁的中间某两个位置进行固定支撑，如图8所示。由材料力学知识可知，当两个支撑点在中间某一特定位置时，在均布折弯载荷作用下结构的挠度变形最小，相比两端固定的长梁结构的挠度变形要小得多。
本发明的工作原理如图6～9所示，其中杆组中的连杆一、连杆二均为二力杆。
由图6可知，首先将滑块和连杆组作为一个整体进行受力分析，在折弯载荷Q的作用下，在铰接轴一（1-A）处产生反作用力F1，F1大小由折弯载荷Q决定，方向与Q相反，假设F1=K1Q。对上连杆组8单独进行受力分析，连杆组在F1、-F2、-F3的作用下处于力平衡状态，根据F1的大小可以求解处F2、F3的大小，假设F2=K2Q，F3=K3Q。对滑块3单独进行受力分析，滑块3在F2、F3、Q的作用下，处于力平衡状态，此处的F2在竖直方向的分力与Q组成一对作用力和反作用力（F3在竖直方向的分力很小，忽略不及。）。由上述分析可知，对于滑块而言，相当于在铰接轴三14的位置进行铰接，此位置就是滑块3上的力作用点。
现有技术的工作原理图如图7所示，两个力作用点间的距离为L1，在Q的作用下滑块的下边产生向上的挠度变形，变形量为d1。本发明的工作原理图二如图8所示，两个作用点间的距离为L2，在Q的作用下产生向上的挠度变形，变形量为d2。本发明和现有技术的效果对比示意图如图9所示，由于L2<L1，所以d2<d1。
本发明将结构力学、机构学的研究成果应用于折弯机的设计，在折弯机的结构方面进行了重大创新，提供了一种结构更加简单、精妙，成本更低，更加易于制造，精度更高，能够有效抵抗挠度变形的折弯机。本发明在大幅度减轻结构重量，降低成本的同时，还能够使折弯机的刚度大幅提升。

Claims (1)

1.一种金属板材折弯机，包括机身、驱动油缸、滑块、工作台、连杆装置，驱动油缸的缸体上端与机身前侧的上端通过铰接轴四铰接，滑块设置在机身的上部，通过滑动副一与机身活动连接，滑块沿上下方向做直线运动；工作台设置在机身下端，工作台通过滑动副二与机身活动连接，工作台沿上下方向做直线运动；连杆装置至少包括一个位于滑块上的上连杆组或者一个位于工作台上的下连杆组；所述的上连杆组由连杆一和连杆二组成，驱动油缸的活塞杆的下端与上连杆组的上端通过铰接轴一(12)铰接；连杆一的上端与连杆二的靠近外侧一端通过铰接轴一铰接；连杆二的靠近内侧的一端通过铰接轴二与滑块铰接；连杆一的下端通过铰接轴三与滑块铰接；所述的下连杆组由连杆三和连杆四组成，连杆三的下端与连杆四的靠近外侧一端通过铰接轴五铰接；连杆四的靠近内侧的一端通过铰接轴六与工作台铰接；连杆三的上端通过铰接轴七与工作台铰接，下连杆组通过铰接轴五与机身下部铰接。
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Assignor: Nanjing Post & Telecommunication Univ.

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