CN103801613A - 一种渐进成型设备中的加工工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渐进成型设备中的加工工装，旨在提供一种在加工过程中能够保证金属板料的稳定性，有效提高金属板料成形质量及成形精度的加工工装。它包括基座，设置在基座上的竖直导柱，可沿竖直导柱上下升降的水平托板及设置在水平托板上方的压料板；基座顶面上、位于避让口相对两侧分别设有导槽，两导槽内分别设有可滑动的滑板，两滑板顶面上分别设有两块台阶型动支撑块，各台阶型动支撑块的顶面为沿导槽方向延伸的动台阶面；水平托板下表面上设有四个与台阶型动支撑块一一对应的台阶型定支撑块，各台阶型定支撑块的底面为与动台阶面适配的定台阶面；基座上设有用于带动滑板沿导槽作间歇性移动的间歇性推移装置。

Description

一种渐进成型设备中的加工工装

技术领域

本发明涉及一种加工工装，具体涉及一种渐进成型设备中的加工工装。

背景技术

金属板料的单点渐进成形技术是基于快速原型制造技术“分层制造”的思想所发展起来的一种新的金属板料成形加工技术，其原理是将复杂的三维形状分解成一系列二维层，成型压头在二维平面中沿零件轮廓曲线走等高线，进行塑性加工，实现了金属板料的数字化制造。单点渐进成形制作是根据工件形状的几何信息，用三轴数控设备控制成形工具作相对三维曲线运动，沿其运动轨迹对板料进行局部的塑性加工，使板料逐步成形为所需工件的柔性加工方法。

单点渐进成形系统分为无模单点渐进成形系统和有模单点渐进成形系统；其中，有模单点渐进成形系统主要包括数控加工系统及用于固定金属板料的加工工装。加工工装主要包括凸模，基座，设置在基座上的竖直导柱，可沿竖直导柱上下升降的水平托板及设置在水平托板上方的压料板。水平托板中部设有避让口。凸模固定在基座上，且凸模位于避让口正下方。金属板料固定在水平托板与压料板之间。成型压头在数控加工系统的控制系统下作相对三维曲线运动。凸模起到支撑金属板料的作用。成型时，成型压头首先走到指定位置，对金属板料压下一个设定的压下量，并按照第一层轮廓线的要求，以走等高线的方式对金属板料进行逐点塑性加工；然后，再次对金属板料压下一个设定的压下量，并按照第二层轮廓线的要求进行逐点塑性加工；如此成型压头沿凸模轮廓逐渐完成对金属板料的塑性加工。在金属板料的塑性加工过程中水平托板与压料板夹持住金属板料，并随成型压头的下降而沿竖直导柱下降。

目前的有模单点渐进成形系统中用于固定金属板料的加工工装具有结构简单，操控方便的优点；但在金属板料加工过程中，由于水平托板与压料板需要随成型压头的下降而下降，因而水平托板与压料板只起到夹持金属板料的作用，而无法对金属板料进行支持（金属板料是依靠凸模进行支撑的，水平托板与压料板夹持金属板料后，在自重作用下沿竖直导柱下移直至金属板料抵靠在凸模上）；这使得金属板料加工过程中水平托板的稳定性不佳，容易发生偏斜，导致夹持在水平托板上的金属板料失稳，而一旦金属板料失稳则容易导致金属板料的起皱及拉裂，影响金属板料成形质量，降低成形精度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的有模单点渐进成形系统在加工过程中夹持在水平托板上的金属板料容易发生失稳，导致金属板料的起皱及拉裂，影响金属板料成形质量，降低成形精度的问题；提供一种渐进成型设备中的加工工装，该加工工装的水平托板与压料板不仅能够随成型压头的下降而下降，而且水平托板还能够稳定的对金属板料进行支持，保证加工过程中金属板料的稳定性，有效提高金属板料成形质量及成形精度。

本发明的技术方案是：

一种渐进成型设备中的加工工装，包括基座，设置在基座上的竖直导柱，可沿竖直导柱上下升降的水平托板及设置在水平托板上方的压料板，水平托板中部设有避让口，所述基座顶面上、位于避让口相对两侧分别设有导槽，且两导槽相互平行，两导槽内分别设有可滑动的滑板，两滑板顶面上分别设有两块台阶型动支撑块，且同一滑板上的两台阶型动支撑块位于避让口的相对两侧，各台阶型动支撑块的顶面为沿导槽方向延伸的动台阶面；所述水平托板下表面上设有四个与台阶型动支撑块一一对应的台阶型定支撑块，且各台阶型定支撑块的底面为与动台阶面适配的定台阶面，且定台阶面抵靠在动台阶面上；所述基座上设有用于带动滑板沿导槽作间歇性移动的间歇性推移装置，该间歇性推移装置包括连接两滑板的连接杆，设置在连接杆上的齿条及单摆驱动机构，所述齿条与导槽相平行，所述单摆驱动机构包括通过销轴可摆动的设置在基座上的摆臂，用于推动摆臂绕销轴摆动的推动装置及设置在摆臂上的弹性顶销机构，所述销轴与齿条相垂直；所述弹性顶销机构位于齿条的齿面上方，弹性顶销机构包括固定设置在摆臂上的销座，设置在销座底面上、并往上延伸的导向孔及可滑动的设置在导向孔内的弹顶销；所述导向孔内、位于导向孔底部与弹顶销之间设有可使弹顶销下端抵靠在齿条的齿面上的预应力弹簧。

本方案的加工工装中的水平托板通过四块台阶型定支撑块支撑在基座的台阶型动支撑块上，并且台阶型定支撑块的定台阶面与台阶型动支撑块的动台阶面适配；在实际加工过程中，成型压头每完成一层轮廓线的塑性加工后，并在下一次成型压头压下之前；间歇性推移装置带动滑板沿导槽移动一段距离（即移动齿条的一个齿距）使台阶型动支撑块与台阶型定支撑块水平方向错开一个台阶，从而使水平托板及其上的金属板料下移一个台阶，台阶型定支撑块再次支撑在台阶型动支撑块上；因而本方案的金属板料加工过程中，水平托板与压料板不仅能够随成型压头的下降而下降，而且水平托板还能够通过台阶型动支撑块与台阶型定支撑块的配合稳定的对金属板料进行支持，保证加工过程中金属板料的稳定性，有效提高金属板料成形质量及成形精度；同时还可以延长加工工装的使用寿命。

作为优选，单摆驱动机构包括固定在基座上固定座，固定座顶面上设有用于限制摆臂摆动角度的限位孔，所述摆臂的下端位于限位孔内，且位于限位孔内的摆臂上设有轴孔；所述的销轴设置在固定座上，并穿过摆臂上的轴孔；所述摆臂与连接杆之间还设有拉簧，且拉簧的一端固定在连接杆上，另一端固定在摆臂中部。

作为优选，固定座顶面上、位于限位孔上端口处还设有限位挡块，且限位挡块与拉簧位于摆臂的同一侧。

作为优选，齿条齿面上的各凸齿的截面呈直角梯形，各凸齿的一侧面为与齿条相垂直的直角面，相对的另一侧面为导向斜面；所述弹顶销下端面为与导向斜面适配的倾斜面。本方案结构保证间歇性推移装置能够顺利的带动滑板沿导槽作间歇性移动。

作为优选，导向孔为通孔，且导向孔上端口内设有螺塞，导向孔内侧面上、靠导向孔下端设有第一环形限位块；位于导向孔内的弹顶销外侧面上设有第二限位块。

作为优选，水平托板中部设有矩形凹槽，所述避让口位于矩形凹槽底面中部，且避让口呈矩形。

作为优选，推动装置为推动气缸，推动气缸的活塞杆端部交接在摆臂上端，推动气缸的缸体端部交接在连接杆上。

作为优选，竖直导柱为四根，且四根竖直导柱分布在基座的四角；所述水平托板上设有与各竖直导柱适配的的导套。

本发明的有益效果是：在金属板料加工过程中本发明的加工工装的水平托板与压料板不仅能够随成型压头的下降而下降，而且水平托板还能够稳定的对金属板料进行支持，保证加工过程中金属板料的稳定性，有效提高金属板料成形质量及成形精度。

附图说明

图1是本发明的一种渐进成型设备中的加工工装的一种结构示意图。

图2是本发明的一种渐进成型设备中的加工工装在实际工作过程中的一种局部结构示意图。

图3是本发明的一种渐进成型设备中的加工工装在实际工作过程中的另一种局部结构示意图。

图4是图1中A处的局部放大图。

图5是本发明的弹性顶销机构处的一种剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种渐进成型设备中的加工工装，包括基座1，设置在基座上的竖直导柱3，可沿竖直导柱上下升降的水平托板2及设置在水平托板上方的压料板4。基座呈矩形。竖直导柱3为四根，且四根竖直导柱分布在基座的四角。压料板4与水平托板2之间通过螺栓连接。水平托板上设有与各竖直导柱适配的的导套。水平托板2中部设有矩形凹槽5及避让口6，且避让口位于矩形凹槽底面中部。避让口呈矩形。

如图1、图2所示，基座1顶面上、位于避让口6相对两侧分别设有导槽9，且两导槽相互平行。两导槽内分别设有可滑动的滑板12。两滑板顶面上分别设有两块台阶型动支撑块10，且同一滑板上的两台阶型动支撑块位于避让口6的相对两侧。各台阶型动支撑块10的顶面为沿导槽方向延伸的动台阶面10a。各台阶型动支撑块上的动台阶面10a的斜度相同，即动台阶面10a的倾斜角度相同及倾斜方向相同。动台阶面上的各台阶的高度和宽度相同。水平托板2下表面上设有四个与台阶型动支撑块10一一对应的台阶型定支撑块11。各台阶型定支撑块11的底面为与动台阶面10a适配的定台阶面11a，且定台阶面抵靠在动台阶面上。

如图1、图4所示，基座1上设有用于带动滑板12沿导槽9作间歇性移动的间歇性推移装置7。该间歇性推移装置包括连接两滑板12的连接杆8，设置在连接杆上的齿条71及单摆驱动机构。连接杆8连接滑板上的两台阶型动支撑块10。齿条71与导槽9相平行。单摆驱动机构包括固定在基座1上固定座72，通过销轴75可摆动的设置在固定座上的摆臂76，用于推动摆臂绕销轴摆动的推动装置及设置在摆臂上的弹性顶销机构79。本实施例中的推动装置为推动气缸73。推动气缸73的活塞杆端部交接在摆臂76上端，推动气缸的缸体端部交接在连接杆8上。固定座72顶面上设有用于限制摆臂摆动角度的限位孔74。摆臂76的下端位于限位孔内，且位于限位孔内的摆臂上设有轴孔。销轴75与齿条71相垂直。销轴设置在固定座上，并穿过摆臂上的轴孔。摆臂76与连接杆8之间还设有拉簧78。拉簧的一端固定在连接杆上，另一端固定在摆臂中部。固定座72顶面上、位于限位孔上端口处还设有限位挡块77，且限位挡块与拉簧位于摆臂的同一侧。

如图4、图5所示，弹性顶销机构79位于齿条71的齿面上方。弹性顶销机构79包括固定设置在摆臂76上的销座791，设置在销座底面上、并往上延伸的导向孔792及可滑动的设置在导向孔内的弹顶销794。导向孔792为通孔，且导向孔上端口内设有螺塞796。导向孔792内侧面上、靠导向孔下端设有第一环形限位块793。位于导向孔内的弹顶销外侧面上设有第二限位块。导向孔792内、位于导向孔底部与弹顶销之间设有可使弹顶销794下端抵靠在齿条71的齿面上的预应力弹簧795。预应力弹簧一端抵靠在螺塞上，另一端抵靠在弹顶销端部。齿条71齿面上的各凸齿的截面呈直角梯形。各凸齿的一侧面为与齿条相垂直的直角面71b，相对的另一侧面为导向斜面71a。弹顶销下端面为与导向斜面适配的倾斜面。

本发明的渐进成型设备中的加工工装的具体工作过程如下：

金属板料置于水平托板2的矩形凹槽5，并过通过压料板4将金属板料夹持在水平托板与水平托板之间。凸模固定在基座1上，且凸模位于避让口6正下方。

水平托板及其上的金属板料沿竖直导柱3下移，并通过四块台阶型定支撑块11支撑在基座1的台阶型动支撑块10上。台阶型定支撑块的定台阶面11a与台阶型动支撑块的动台阶面10a适配。

如图2所示，该图中的加工工装为实际加工过程中初始状态的一种结构示意图；

如图3所示，该图中的加工工装为实际加工过程中最终状态的一种结构示意图；

在实际加工过程中，成型压头每完成一层金属板料轮廓线的塑性加工后，并在下一次成型压头压下之前；间歇性推移装置7带动滑板12沿导槽9移动一段距离（该距离为齿条的一个齿距）；因而成型压头对每一层金属板料轮廓线的塑性加工过程中，水平托板及其上的金属板料都能够通过台阶型定支撑块11与基座1的台阶型动支撑块10配合稳定的对金属板料进行支持，保证加工过程中金属板料的稳定性。

歇性推移装置7的具体工作如下：

推动气缸73推动摆臂76绕销轴75往外摆动；摆臂76往外摆动的过程中，弹顶销794将带动齿条71作水平移动，而齿条71通过连接杆8带动台阶型动支撑块10沿导槽水平移动一个齿距（齿条8的一个齿距），进而使台阶型动支撑块10与台阶型定支撑块11水平方向错开一个台阶；此时，水平托板2及其上的金属板料将沿竖直导柱3下移一个台阶的行程，使台阶型定支撑块11再次支撑在台阶型动支撑块10上（成型压头每次的下压量与动台阶面10a和定台阶面11a的台阶高度相同）；

接着，推动气缸73停止工作，在拉簧78的作用下，摆臂76绕销轴75反向摆动，弹顶销794往回移动一个齿距（齿条8的一个齿距）复位。

如此反复循环，每当成型压头完成一层金属板料轮廓线的塑性加工后，并在下一次成型压头压下之前；间歇性推移装置7带动滑板12沿导槽9移动一个齿距（齿条8的一个齿距）使台阶型动支撑块与台阶型定支撑块水平方向错开一个台阶；接着，水平托板2及其上的金属板料将沿竖直导柱3下移一个台阶的行程，使台阶型定支撑块11再次支撑在台阶型动支撑块10上；从而实现在保证水平托板2、金属板料与压料板能偶随成型压头的下降而下降的前提下，保证水平托板2还能够通过台阶型动支撑块10与台阶型定支撑块11的配合稳定的对金属板料进行支持，保证加工过程中金属板料的稳定性，有效提高金属板料成形质量及成形精度。

Claims (8)

1.一种渐进成型设备中的加工工装，包括基座（1），设置在基座上的竖直导柱（3），可沿竖直导柱上下升降的水平托板（2）及设置在水平托板上方的压料板（4），水平托板中部设有避让口（6），其特征是，所述基座顶面上、位于避让口相对两侧分别设有导槽（9），且两导槽相互平行，两导槽内分别设有可滑动的滑板（12），两滑板顶面上分别设有两块台阶型动支撑块（10），且同一滑板上的两台阶型动支撑块位于避让口的相对两侧，各台阶型动支撑块（10）的顶面为沿导槽方向延伸的动台阶面（10a）；所述水平托板（2）下表面上设有四个与台阶型动支撑块一一对应的台阶型定支撑块（11），且各台阶型定支撑块的底面为与动台阶面适配的定台阶面（11a），且定台阶面抵靠在动台阶面上；所述基座（1）上设有用于带动滑板沿导槽作间歇性移动的间歇性推移装置（7），该间歇性推移装置包括连接两滑板的连接杆（8），设置在连接杆上的齿条（71）及单摆驱动机构，所述齿条与导槽相平行，所述单摆驱动机构包括通过销轴（75）可摆动的设置在基座上的摆臂（76），用于推动摆臂绕销轴摆动的推动装置及设置在摆臂上的弹性顶销机构（79），所述销轴与齿条相垂直；所述弹性顶销机构位于齿条的齿面上方，弹性顶销机构包括固定设置在摆臂上的销座（791），设置在销座底面上、并往上延伸的导向孔（792）及可滑动的设置在导向孔内的弹顶销（794）；所述导向孔内、位于导向孔底部与弹顶销之间设有可使弹顶销下端抵靠在齿条的齿面上的预应力弹簧（795）。

2..根据权利要求1所述的一种渐进成型设备中的加工工装，其特征是，所述单摆驱动机构包括固定在基座（1）上固定座（72），固定座顶面上设有用于限制摆臂摆动角度的限位孔（74），所述摆臂的下端位于限位孔内，且位于限位孔内的摆臂上设有轴孔；所述的销轴设置在固定座上，并穿过摆臂上的轴孔；所述摆臂与连接杆之间还设有拉簧（78），且拉簧的一端固定在连接杆上，另一端固定在摆臂中部。

3.根据权利要求2所述的一种渐进成型设备中的加工工装，其特征是，所述固定座顶面上、位于限位孔上端口处还设有限位挡块（77），且限位挡块与拉簧位于摆臂的同一侧。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种渐进成型设备中的加工工装，其特征是，所述齿条（71）齿面上的各凸齿的截面呈直角梯形，各凸齿的一侧面为与齿条相垂直的直角面（71b），相对的另一侧面为导向斜面（71a）；所述弹顶销下端面为与导向斜面适配的倾斜面。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种渐进成型设备中的加工工装，其特征是，所述导向孔（792）为通孔，且导向孔上端口内设有螺塞（796），导向孔内侧面上、靠导向孔下端设有第一环形限位块；位于导向孔内的弹顶销外侧面上设有第二限位块。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种渐进成型设备中的加工工装，其特征是，所述水平托板中部设有矩形凹槽，所述避让口位于矩形凹槽底面中部，且避让口呈矩形。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种渐进成型设备的加工工装，其特征是，所述推动装置为推动气缸（73），推动气缸的活塞杆端部交接在摆臂上端，推动气缸的缸体端部交接在连接杆上。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种渐进成型设备中的加工工装，其特征是，所述竖直导柱为四根，且四根竖直导柱分布在基座的四角；所述水平托板上设有与各竖直导柱适配的的导套。

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