CN103769483B - 一种薄壁钣金件模压成形设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁钣金件模压成形设备，属于金属压制技术领域，本发明包括凸模型面调节电机（1）、凸模分路箱（2）、凸模减速箱（3）、凸模冲头箱（4）、凹模冲头箱（5）、凹模减速箱（6）、凹模分路箱（7）和凹模型面调节电机（8），导轨（9）。本发明分别采用一台电机实现了所有凸模冲头和凹模冲头的驱动。本发明能够通过方便快速的组合实现具有一定强度的金属三维模压加工工艺。

Description

一种薄壁钣金件模压成形设备

技术领域

本发明涉及是一种金属压制技术领域的装置及其压模方法，尤其是用于薄壁钣金件多点冲压成形加工设备及其冲压方法。

背景技术

薄壁钣金件冲压加工是一种先进的无切削加工方法，具有成本低、效率高、节省材料等诸多优点，在制造业中一直占有十分重要的地位，这种成形方法主要是靠压力机各模具对板材施加外力，产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的工件。薄壁钣金件冲压加工的前提是必须制备冲压模具，而这种模具设计制造周期长、成本高，因此适合于大批量定型产品，不适合个性化或小批量产品。随着时代的发展，人们不仅要求产品性能好，而且要求外形美观，同时产品的更新换代非常快。用传统的冲压成形方法加工薄壁零件的加工成本较高。柔性成形模具可以根据需要加工的零件形状进行快速重构和调整，以适应个性化和小批量钣金件加工要求，在现代制造技术中具有重要意义。目前柔性成形模具由多个冲头组成，每个冲头通过一套电机驱动装置调整位置，并由专门的锁定装置固定，形成所需的薄壁曲面零件形状。

经过对现有技术的检索发现，宋爱平，易红，汤文成，倪中华，李益民.杆系柔性成形模具及其板成形加工关键技术.(中国机械工程.2005,16(1):1966-1970)中提到的杆系柔性成形模具,冲压头的位置由螺杆控制,步进电机驱动螺杆使冲压头置于确定的位置,这种系统一个冲头需要一个步进电机驱动，冲头之间间距通常较大，造价昂贵且难以维护，适用于生产钣金件较多的企业，用来加工大型重要的钣金件。这种设备不适用于一些中小型钣金零件的加工。

发明内容

本发明是通过以下技术方案实现的，

本发明涉及薄壁钣金件模压成形设备，包括：凸模具、凹模具和导轨，其中凸模具和凹模具相对放置，分别放置在导轨上。凸模具和凹模具至少其中之一可沿导轨移动。

所述的凸模具包括：凸模冲头箱、凸模减速箱、凸模分路箱及凸模型面调节电机。

所述的凸模冲头箱包括：凸模冲头箱壳体、凸模冲头固定框及凸模冲头。其中：凸模冲头通过凸模冲头固定框以矩阵方式设置于凸模冲头箱壳体内，凸模冲头数量根据需要确定。凸模冲头前段为带半球形圆柱体，凸模冲头后段截面可以为多边形、或不完全圆形截面。凸模冲头后端加工有螺纹孔。凸模冲头与凸模冲头固定框之间采用间隙配合。

所述的凸模减速箱包括：凸模减速箱壳体、减速装置固定框和行星齿轮减速装置。行星齿轮减速装置通过减速装置固定框以矩阵方式设置于凸模减速箱壳体内。行星齿轮减速装置与凸模冲头一一对应，每一行星齿轮减速装置固定在减速装置固定框孔内。所述的行星齿轮减速装置包括：行星齿轮减速装置箱体、压簧摩擦片、输入轴中心轮、输出轴中心轮、双联行星齿轮以及缷荷中心轮。所述的输入轴中心轮为一个外齿轮。所述的输出轴中心轮为一个内齿轮。所述的缷荷中心轮为一个内齿轮。所述的双联行星齿轮中两个齿轮均为外齿轮。所述的双联行星齿轮中的一个齿轮分别与输入轴中心轮和缷荷中心轮相啮合，另一个齿轮与输出轴中心轮相啮合。所述的输出轴中心轮及缷荷中心轮与行星齿轮减速装置箱体之间采用间隙配合。压簧摩擦片放置在缷荷中心轮背部与箱体之间，并固定在箱体上。输出轴中心轮轴上带有螺纹，与相应的凸模冲头之间采用螺纹联接方式相连。

所述的凸模分路箱包括：凸模分路箱壳体、凸模分路轴及传动装置。凸模分路轴的数量与凸模冲头数量相等，凸模分路轴以矩阵形式排布在凸模分路箱壳体中。每一个凸模分路轴与一个行星齿轮减速装置的输入轴相连。凸模分路轴之间顺次联接，采用带传动，链传动或齿轮传动。

所述的凸模型面调节电机通过联轴器或其它传动装置（如带传动，链传动，或齿轮传动）与凸模分路箱中的一个凸模分路轴相联接。

所述的凹模具结构与凸模具结构相同，包括：凹模冲头箱、凹模减速箱、凹模分路箱及凹模型面调节电机。仅凹模冲头长度略小于凸模冲头长度。

本发明涉及上述薄壁钣金件模压成形方法包括以下步骤：

第一步，根据待制作薄壁零件曲面形状制作模压模型。并将模压模型固定在凹模冲头前方。

第二步，启动凹模型面调节电机，当凹模箱中所有冲头都接触到模压模型曲面，关闭凹模型面调节电机。

第三步，取下模压模型。将凸模具和凹模具相接触并固定在导轨上。

第四步，启动凸模型面调节电机，使凸模冲头与相应凹模冲头贴合。

第五步，分离凸模具和凹模具。

第六步，在凹模冲头前方放置固定钣金材料，

第七步，使凸模具和凹模具合模实现对薄壁钣金件的模压成形加工。

本发明通过分路的形式，实现一台电机控制所有凸模冲头，一台电机控制所有凹模冲头的功能。本发明采用行星齿轮减速装置不仅实现对凸模冲头和凹模冲头移动减速功能，而且当某一凸模冲头或凹模冲头到达所需位置，不会影响某它凸模冲头或凹模冲头的移动。本发明操作简单方便，能够通过方便快速的组合实现具有一定强度的金属三维模压加工工艺。

附图说明

图1为本发明的薄壁钣金件模压成形设备的结构示意图。

图2为本发明实施例结构示意图。

图3为实施例凸模冲头箱结构示意图。

图4为冲头后段截面形状示意图。

图5为行星齿轮减速装置示意图。

图中，1-凸模型面调节电机，2-凸模分路箱，3-凸模减速箱，4-凸模冲头箱，5-凹模冲头箱，6-凹模减速箱，7-凹模分路箱，8-凹模型面调节电机，9-导轨，10-凸模位置调节电机，11-螺杆，12-支撑板，13-凸模冲头箱壳体，14-凸模冲头固定框，15-凸模冲头，16-行星齿轮减速装置箱体，17-压簧摩擦片，18-缷荷中心轮，１９-双联行星齿轮，２０-输入轴中心轮，２１-输出轴中心轮。

具体实施方式

本发明的实施例结构如图2所示，该装置主要包括：凸模型面调节电机10，螺杆11，凸模型面调节电机1，凸模分路箱2，凸模减速箱3，凸模冲头箱4，支撑板12，凹模冲头箱5，凹模减速箱6，凹模分路箱7，凹模型面调节电机8，导轨9。其中：凸模分路箱2，凸模减速箱3及凸模冲头箱4依次排布相联，并与凸模型面调节电机1一起组成凸模具。凹模冲头箱5，凹模减速箱6，凹模分路箱7依次排布相联，并与凹模型面调节电机8一起组成凹模具。

凸模位置调节电机10与螺杆11固定相连，螺杆11与凸模具中的凸模分路箱2采用螺纹联接。整个凸模具在螺杆11的驱动下可沿导轨移动。整个凹模具固定在导轨9上。支撑板12用于放置并固定模压模型。

凸模冲头箱4如图3所示，包括：凸模冲头箱壳体13、凸模冲头固定框14和10×10个凸模冲头15。其中：凸模冲头固定框14为正方形厚板，固定在凸模冲头箱壳体13中。凸模冲头固定框14上有１０行１０列个成矩阵排列的不完全圆孔。10×10个凸模冲头15排列在凸模冲头固定框14这些孔内，并与凸模冲头固定框14之间采用间隙配合。凸模冲头１５前段为带半球形圆柱体，凸模冲头后段截面形状如图4所示为一不完全的圆截面，每一个凸模冲头15后端都有一螺纹孔。

凸模减速箱3包括：凸模减速箱壳体、减速装置固定框和10×10个行星齿轮减速装置。其中每一行星齿轮减速装置包括：行星齿轮减速装置箱体16、压簧摩擦片17、缷荷中心轮18、双联行星齿轮１９、输入轴中心轮２０以及输出轴中心轮２１。压簧摩擦片17固定在行星齿轮减速装置箱体16上，并抵住缷荷中心轮18的背部。压簧摩擦片17提供摩擦力阻止缷荷中心轮１８转动。缷荷中心轮１８为一个内齿轮。输入轴中心轮２０为一个外齿轮。输出轴中心轮２１为一个内齿轮。双联行星齿轮１９中的两个齿轮均为外齿轮。双联行星齿轮１９中的一个齿轮分别与输入轴中心轮２０和缷荷中心轮１８相啮合，另一个齿轮与输出轴中心轮２１相啮合。输出轴中心轮２１及缷荷中心轮１８安装在行星齿轮减速装置箱体１６中，并与行星齿轮减速装置箱体１６之间采用间隙配合。正常工作时，缷荷中心轮１８在摩擦力的作用下固定不动，输入轴中心轮２０上的动力通过双联行星齿轮１９，由输出轴中心轮２１的轴输出，带动凸模冲头沿其轴线移动。当凸模冲头不能沿其轴线方向移动时，输出轴中心轮２１被堵转，输入轴中心轮２０上的动力通过双联行星齿轮１９传给缷荷中心轮１８，缷荷中心轮１８克服摩擦力转动，不会造成输入轴中心轮２０堵转而导致对其它分路的影响情况发生。

减速装置固定框为正方形厚板，板上分布有10行10列矩阵排布的圆孔。每一行星齿轮减速装置固定在减速装置固定框圆孔内，与凸模冲头一一对应。每一行星齿轮减速装置输出轴中心轮２１轴上的外螺纹与一个凸模冲头后端的螺纹孔相联结。行星齿轮减速装置输出轴的转动能带动相应的凸模冲头移动。

凸模分路箱2包括凸模分路箱壳体、10×10个凸模分路轴及分路轴之间的同步带传动装置。这10×10个凸模分路轴按矩阵排布在凸模分路箱壳体中，与凸模减速箱3中的行星齿轮减速装置一一对应，每一个凸模分路轴与一个行星齿轮减速装置的输入轴中心轮２０轴固定联接。这10×10个凸模分路轴之间顺次采用同步带传动。

凸模型面调节电机1为双向直流电机。电机与凸模分路箱2中的一个凸模分路轴采用联轴器相联接。

凹模冲头箱5基本结构与凸模冲头箱4结构相同，仅凹模冲头前端比凸模冲头短。

凹模减速箱6与凸模减速箱3结构完全相同。

凹模分路箱7与凹模分路箱4结构完全相同。

凹模型面调节电机8同样为一双向直流电机。该电机与凹模分路箱7中的一个凹模分路轴采用联轴器相联接。

支撑板12为一框架板形，可以沿导轨9滑动并能被固定在导轨9上。

本实施例的操作过程：

第一步，根据待制作的薄壁零件的曲面形状制作出模压模型。将模压模型固定支撑架12上，沿导轨9向凹模冲头箱5方向移动支撑架12，将模压模型型面置入凹模冲头箱5中，将支撑架12固定。

第二步，启动凹模型面调节电机8，当凹模冲头箱5中的凹模冲头接触到模压模型曲面，也就是到达所要求的位置时，凹模冲头将受到模压模型的阻挡而不再移动。当冲头箱8中所有凹模冲头到达所要求的位置时，关闭凹模型面调节电机8。

第三步，移动支撑架12，取下模压模型。正向启动凸模位置调节电机10，移动凸模具（凸模型面调节电机1，凸模分路箱2，凸模减速箱3及凸模冲头箱4），使凸模冲头箱4和凹模冲头箱5相接触。

第四步，启动凸模型面调节电机1，调节凸模冲头位置，使所有凸模冲头与相应凹模冲头贴合。

第五步，反向启动凸模位置调节电机10，使凹凸模具分离。

第六步，放置钣金材料，正向启动凸模位置调节电机10，对薄壁钣金件进行曲面模压成形加工。

Claims (5)

1.一种薄壁钣金件模压成形设备，其特征在于：包括凸模型面调节电机（1）、凸模分路箱（2）、凸模减速箱（3）、凸模冲头箱（4）、凹模冲头箱（5）、凹模减速箱（6）、凹模分路箱（7）、凹模型面调节电机（8）和导轨（9）；所述的凸模型面调节电机（1）、凸模分路箱（2）、凸模减速箱（3）及凸模冲头箱（4）依次连接设在导轨（9）上构成凸模具，整个凸模具沿导轨（9）移动或固定；所述的凹模冲头箱（5）、凹模减速箱（6）、凹模分路箱（7）及凹模型面调节电机（8）依次连接设在导轨（9）上构成凹模具，整个凹模具沿导轨（9）移动或固定；凸模冲头箱（4）包括凸模冲头箱壳体（13）、凸模冲头固定框（14）和凸模冲头（15），凸模冲头（15）数量根据实际需要确定；凸模冲头（15）通过凸模冲头固定框（14）以矩阵方式设置于凸模冲头箱壳体（13）内；凸模冲头（15）前段为带半球形圆柱体，凸模冲头（15）后段截面为多边形或不完全圆形截面；凸模冲头（15）后端加工有螺纹孔；凸模冲头（15）与凸模冲头固定框（14）之间采用间隙配合；凸模减速箱（3）包括凸模减速箱壳体、减速装置固定框和行星齿轮减速装置；行星齿轮减速装置通过减速装置固定框以矩阵方式设置于凸模减速箱壳体内；行星齿轮减速装置数量与凸模冲头数量相同且一一对应；所述的行星齿轮减速装置包括：行星齿轮减速装置箱体（16）、压簧摩擦片（17）、输入轴中心轮（20）、输出轴中心轮（21）、双联行星齿轮（19）和缷荷中心轮（18）；所述输入轴中心轮（20）为一个外齿轮；所述输出轴中心轮（21）为一个内齿轮；所述缷荷中心轮（18）为一个内齿轮；所述双联行星齿轮（19）中两个齿轮均为外齿轮；所述双联行星齿轮（19）中的一个齿轮分别与输入轴中心轮（20）和缷荷中心轮（18）相啮合，另一个齿轮与输出轴中心轮（21）相啮合；所述输出轴中心轮（21）、缷荷中心轮（18）与行星齿轮减速装置箱体之间采用间隙配合；压簧摩擦片（17）设置在缷荷中心轮（18）的背部与行星齿轮减速装置箱体之间，并固定在行星齿轮减速装置箱体上；输出轴中心轮（21）轴上带有螺纹，与对应的凸模冲头之间采用螺纹联接方式相连；凸模分路箱（2）包括凸模分路箱壳体、凸模分路轴及传动装置，凸模分路轴数量与凸模减速箱（3）中的行星齿轮减速装置数量相同且一一对应；凸模分路轴以矩阵形式排布在凸模分路箱壳体中；每一个凸模分路轴与一个行星齿轮减速装置的输入轴相连；凸模分路轴之间依次传动联接；所述凸模型面调节电机（1）通过传动装置与凸模分路箱中的一个凸模分路轴相联接；所述凹模冲头箱（5）、凹模减速箱（6）、凹模分路箱（7）和凹模型面调节电机（8）依次连接，与凸模冲头箱（4）、凸模减速箱（3）、凸模分路箱（2）和凸模型面调节电机（1）呈轴对称布置在导轨（9）上；凹模冲头箱（5）包括凹模冲头箱壳体、凹模冲头固定框和凹模冲头，结构与凸模冲头箱（4）相同；凹模冲头数量与凸模冲头相同且一一对应，凹模冲头形状与凸模冲头相对应，凹模冲头长度略小于凸模冲头长度；凹模减速箱（６）与凸模减速箱（3）结构完全相同；凹模分路箱（７）与凸模分路箱（2）结构完全相同；凹模分路箱（7）和凹模型面调节电机（8）的连接结构与凸模分路箱（2）和凸模型面调节电机（1）结构完全相同。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁钣金件模压成形设备，其特征在于：还包括凸模位置调节电机（10）和螺杆（11），所述凸模位置调节电机（10）与螺杆（11）固定相连，螺杆（11）与凸模具中的凸模分路箱（2）采用螺纹联接；凸模型面调节电机（1）、凸模分路箱（2）、凸模减速箱（3）和凸模冲头箱（4）在螺杆11的驱动下沿导轨移动；所述凹模冲头箱（5）、凹模减速箱（6）、凹模分路箱（7）和凹模型面调节电机（8）固定在导轨（9）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种薄壁钣金件模压成形设备，其特征在于：所述凹模分路箱（7）和凹模型面调节电机（8）之间、凸模分路箱（2）和凸模型面调节电机（1）之间通过传动装置联接，传动装置为联轴器、带传动、链传动或齿轮传动。

4.根据权利要求1或2所述的一种薄壁钣金件模压成形设备，其特征在于：所述凸模分路轴之间依次传动联接，采用带传动、链传动或齿轮传动。

5.根据权利要求1或2所述的一种薄壁钣金件模压成形设备，其特征在于：还包括支撑板（12），支撑板（12）为一框架板形，沿导轨（9）滑动并能固定在导轨（9）上，支撑板（12）上放置并固定模压模型。