CN103990681B - 辊轮两摆动方向可调的立式旋压机构 - Google Patents

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Abstract

一种用冲压、旋压或拉深的无切削成型领域的辊轮两摆动方向可调的立式旋压机构,包括:垂向电机、旋压移动平台、垂向丝杠导轨、控制器、主轴、胎膜、顶杆和机身立柱,其中:垂向丝杠导轨设置于机身立柱上,旋压移动平台由垂向电机驱动沿垂向丝杠导轨上下运动,旋压移动平台、垂向电机和主轴的一端由控制器控制,主轴的另一端与胎膜相连,待加工零件由顶杆固定于胎膜上且随主轴旋转。本发明使得装置在加工过程中受载均匀,整机结构刚度大,加工精度高。

Description

辊轮两摆动方向可调的立式旋压机构
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种用冲压、旋压或拉深的无切削成型领域的装置,具体是一种辊轮两摆动方向可调的立式旋压机构。
背景技术
[0002] 金属旋压工艺是配料通过旋压使之受力点由点到面,同时在某个方向用滚压刀具给与一定的压力,使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型的技术。
[0003]目前,超大直径薄壁构件的高效高精度加工是我国航空航天等领域急需解决的关键技术。然而,随着构件尺度的增大,构件难以采用整体方法制造,只能采用如旋压等局部制造工艺。国内目前的旋压成形工艺在直径超过一定范围后就会出现板边“扭曲起皱”以及“开裂”等问题。其主要原因之一在于加工过程中材料的流动方向与辊轮的旋压方向之间存在一定的角度,即母线方向受拉,切线方向受压,因此合力方向与辊轮的旋压方向不一致。针对此,设计一种适合于较大直径板料旋压加工的机构,该机构能够实现滚轮方向的调节功能,通过使辊轮旋压方向随板材流动方向的改变而改变,改善“板边褶皱”现象。
[0004] 现有旋压机床只有一个绕y轴方向的摆动自由度,在机械结构上并不完善,且加工精度不高,效率低下。
[0005] 经过对现有技术的检索发现,中国专利文献号CN201807648,公开日2011_4_27,记载了一种杆式三旋轮同步数控强力旋压机属于旋压装置,由环轨支撑体、滑道盘、滑块、旋压辊轮、油缸构成,环轨支撑体的内环相间隙配合地嵌入滑道盘,在滑道盘的平面互成120°角向心开有三个槽道,在逐槽道中均嵌入滑块,各滑块的前端装有旋压辊轮,并且各旋压辊轮亦呈120°角置于滑道盘的中腔中,各滑块的尾端连杆均与环轨支撑体上的互呈120°的三个支撑点铰链,铰接于机架上的油缸的驱动连杆与滑道盘上的支点相铰接。但该现有技术与本申请相比的不足之处在于:辊轮只有一个沿X方向的平动自由度,没有任何摆动自由度,辊轮的位置需要提前设定,不可实时调节;且该技术仅适用加工筒形零件。
发明内容
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种辊轮两摆动方向可调的立式旋压机构,使得装置在加工过程中受载均匀,整机结构刚度大,加工精度高。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的,包括:垂向电机、旋压移动平台、垂向丝杠导轨、控制器、主轴、胎膜、顶杆和机身立柱,其中:垂向丝杠导轨设置于机身立柱上,旋压移动平台由垂向电机驱动沿垂向丝杠导轨上下运动,旋压移动平台、垂向电机和主轴的一端由控制器控制,主轴的另一端与胎膜相连,待加工零件由顶杆固定于胎膜上且随主轴旋转。
[0008] 所述的旋压移动平台包括:三个横向电机、三个横向丝杠导轨、并联旋压机构、辊轮和动平台,其中:动平台的一侧设置辊轮,另一侧与并联旋压机构的驱动杆通过铰链连接,并联旋压机构由设置于三个横向丝杠导轨上的横向电机驱动实现辊轮的两个转动、一个移动共三个自由度的空间运动。
[0009] 所述的并联旋压机构包括:三条并列设置的支链,各条支链分别包括:PRU、PRU、PRS,其中:P代表移动副,R代表旋转副,U表示万向铰,S代表球铰链,每条支链的末端均铰接于动平台上。并联机构的结构形式并不局限于此,其它可实现2转动1移动的并联机构均可适用。
[0010] 所述的旋压移动平台的数量为2对及以上且相对于顶杆对称布置。
[0011] 技术效果
[0012]与现有技术相比,本发明采用了垂向移动、横向移动分别独立控制的驱动形式使得装备具有较大的运动范围和工作空间,能够完成大直径、轻薄材料的旋压加工;同时,采用各个运动独立控制的方式,可以进一步提高装备的柔性化程度,使其适用于不同直径大小的零件加工。此外,通过并联机构的驱动形式,有利于提高装备的整体刚度,从而有效提高装备的控制精度,保证加工质量。
附图说明
[0013] 图1为本发明的结构图;
[0014] 图2为旋压移动平台的结构图;
[0015] 图3为辊轮空间运动自由度示意图。
具体实施方式
[0016] 下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0017] 实施例1
[0018] 如图1所示,本实施例包括:垂向电机1、旋压移动平台2、垂向丝杠导轨3、控制器4、主轴5、胎膜6、顶杆7和机身立柱8,其中:垂向丝杠导轨3设置于机身立柱8上,旋压移动平台2由垂向电机1驱动沿垂向丝杠导轨3上下运动,旋压移动平台2、垂向电机1和主轴5的一端由控制器4控制,主轴5的另一端与胎膜6相连,待加工零件由顶杆7固定于胎膜6上且随主轴5旋转。
[0019] 如图2所示,所述的旋压移动平台2包括:三个横向电机9、三个横向丝杠导轨11、并联旋压机构、辊轮15和动平台16,其中:动平台16的一侧设置辊轮15,另一侧与并联旋压机构的连杆通过铰链连接,并联旋压机构由设置于三个横向丝杠导轨11上的横向电机9驱动实现辊轮15的两个转动、一个移动共三个自由度的空间运动。
[0020] 所述的并联旋压机构包括:三条并列设置的支链,各条支链分别包括:PRU、PRU、PRS,其中:P代表移动副12,R代表旋转副13,U表示万向铰17,S代表球铰链14,每条支链的末端均铰接于动平台上。并联机构的结构形式不局限于此,其它可实现2转动1移动的并联机构均可适用。
[0021] 本实施例所述的旋压移动平台16的数量为2对且相对于顶杆7对称布置。
[0022] 如图3所示,辊轮15的4自由度运动示意图,其中:沿z轴方向的移动B由垂向电机1实现,沿y轴和z轴方向的摆动C和D,以及沿X轴方向的移动A由三个横向电机9共同实现;由于材料在旋压加工过程中存在母线和切向两个方向的流动,因此采用常规旋压工艺时,辊轮15运动方向必然和材料流动方向存在一个夹角,这是零件产生“褶皱”的主要原因之一。本实施例通过并联机构以增加自由度的方式实现辊轮15的运动方向与材料流动方向保持一致,因此可以提高零件加工质量。

Claims (3)

1.一种辊轮两摆动方向可调的立式旋压机构,其特征在于,包括:垂向电机、旋压移动平台、垂向丝杠导轨、控制器、主轴、胎膜、顶杆和机身立柱,其中:垂向丝杠导轨设置于机身立柱上,旋压移动平台由垂向电机驱动沿垂向丝杠导轨上下运动,旋压移动平台、垂向电机和主轴的一端由控制器控制,主轴的另一端与胎膜相连,待加工零件由顶杆固定于胎膜上且随主轴旋转; 所述的旋压移动平台包括:三个横向电机、三个横向丝杠导轨、并联旋压机构、辊轮和动平台,其中:动平台的一侧设置辊轮,另一侧与并联旋压机构的驱动杆通过铰链连接,并联旋压机构由设置于三个横向丝杠导轨上的横向电机驱动实现辊轮的两个转动、一个移动共三个自由度的空间运动; 所述的并联旋压机构以增加自由度的方式实现所述辊轮的运动方向与材料流动方向保持一致,该并联旋压机构包括:三条并列设置的支链,各条支链分别包括:PRU、PRU、PRS,其中:P代表移动副,R代表旋转副,U表示万向铰,S代表球铰链,每条支链的末端均铰接于动平台上。
2.根据权利要求1所述的机构,其特征是,所述的旋压移动平台的数量为2对及以上且相对于顶杆对称布置。
3.根据权利要求1所述的机构,其特征是,所述的辊轮沿z轴方向的移动由垂向电机实现,沿I轴和Z轴方向的摆动以及沿X轴方向的移动由三个横向电机共同实现。
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