CN104275393A - 可重构模具以及可重构模具的成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重构模具，包括多个紧密排布的液压伸缩单元以及与所述液压伸缩单元连接的液压系统；所述液压伸缩单元包括保压缸、伸缩单元液压阀、液压缸以及压头；所述液压系统包括进油油路、保压油路以及用于在所述进油油路和保压油路之间切换的调节阀。本发明还公开了一种可重构模具的成型装置，通过模具点控机构对可重构模具中的液压伸缩单元点控形成所需曲面。可重构模具成本低、效率高，并且多个紧密排布的液压伸缩单元，增加了可重构模具和零件的单位接触点，增加了可重构模具形成曲面的平滑度，能减小冲压零件的皱折和压痕，减小冲压后板材冲压后内部残留应力，有利于工业化推广应用。

Description

可重构模具以及可重构模具的成型装置

技术领域

本发明涉及机械工程领域，具体涉及一种可重构模具以及可重构模具的成型装置。

背景技术

目前，曲面板材零件制造主要方法是冲压成形，但是冲压成形加工每个零件都需要一套或者数套模具，而传统的冲压模具加工具有成本高、效率低而且不可重构等缺点，浪费模具材料，特别是加工一些批量少，形状复杂，曲率较低，尺寸大的零件时，传统不可重构的模具缺点尤为突出。

为此，人们提出了可重构多点模具成型技术，已有的具有代表性技术文献有：文献1专利申请号为02273508.9的板材多点成型装置，文献2专利申请号为200910014794.6的方形压头可调活络模具板材曲面成形装置。

板材多点成型装置由上下基本体控制单元群、调整机构、加载机构和机架组成，上下基本体控制单元群由多个可以调整的基本体和压边装置组成，基本体由调整机构调整可沿其轴上自由移动，并可任意位置定位，压边装置装在上下基本体控制单元群的外围，压边装置采用多个液压缸，这些液压缸可以同时对压边圈施加压边。

方形压头可调活络模具板材曲面成形装置由上下两组带有可摆动的方形压头、高度能够调节的可调模和加载机构组成，上、下两组可调模安装在加载机构中，上、下两组可调模中至少有一组在加载机构驱动下可上下移动。所述可调模是由一组M×N个可摆动的方形压头安装在固定框架内的支撑体上，组成下或上可调模；由一组（M-1）×（N-1）个可摆动的方形压头安装在固定框架内的支撑体上，组成上或下可调模；上、下可调模中的每个方形压头的高度均可进行调整，且上、下可调模的方形压头在纵横两个方向均相互错位排列。

文献1和文献2都采用的是电机螺杆结构控制的压头高度，形成所需曲面，结构复杂，单点控制单元体积大，与板材的单位接触点少，冲压后，板材压痕大，会产生褶皱变形，而且板材内部残留应力大，会造成已成形零件变形缓慢变形。文献2采用方形可调活络压头，虽然可以增加压头与板材的接触面积，但是对于曲率大的曲面增加的受力面积很少。从上述文献可以看出，对于多点可重构模具来说，减小零件的皱折和压痕成为多点可重构模具的一个技术难题。

传统的冲压模具加工具有成本高、效率低、模具不可重构、浪费模具材料等问题。一般可重构模具结构复杂，单点控制单元体积大，与板材的单位接触点少，冲压后板材压痕大，会产生褶皱变形，板材内部残留应力大，会造成已成形零件变形缓慢变形等问题。

发明内容

本发明提供了一种可重构模具，可通过模具点控机构对可重构模具中的液压伸缩单元点控形成所需曲面，形成的曲面平滑度好，该模具可重构，形成的曲面平滑度好，可重复利用。

一种可重构模具，包括多个紧密排布的液压伸缩单元以及与所述液压伸缩单元连接的液压系统；

所述液压伸缩单元包括保压缸、与所述保压缸连接的伸缩单元液压阀、与所述伸缩单元液压阀连接的液压缸、与所述液压缸相连的压头；

所述的液压系统包括与所述伸缩单元液压阀连接的进油油路、与所述保压缸连接的保压油路以及用于在所述进油油路和保压油路之间切换的调节阀，液压源通过所述调节阀与所述进油油路和保压油路连接。

本发明可重构模具中，先通过液压系统的进油油路向每个液压伸缩单元的液压缸通入液压液体，液压液体可选用液压油等，使得多个紧密排布的液压伸缩单元的压头顶面为一平面，模具点控机构根据所需曲面对液压伸缩单元点控，对每个液压伸缩单元的顶面高度进行调节，各个液压伸缩单元不同高度的压头顶面紧密排布在一起，即可得到所需的曲面，最后通过保压油路给保压缸提供油压使得可重构模具能够承受压力，保证模具的正常使用。

可以根据所需的曲面大小改变液压伸缩单元的数目，液压伸缩单元的个数增多，可增加可重构模具的柔性，实现所需的曲面，减小调整模具体积，节省材料，减小冲压过程的能耗。

作为优选，所述伸缩单元液压阀包括阀体、设置在所述阀体两侧的通油口以及沿所述阀体轴向设置的用于与所述保压缸连接的保压缸接口和用于与所述液压缸连接的液压缸接口。通过阀体的控制，进油时，液压液体从阀体两侧的通油口进入到各个不同液压伸缩单元，然后从与阀体的液压缸接口进入液压缸，当然相邻阀体两侧的通油口互通，从而推动压头调整到合适的高度，形成所需的曲面。之后，通过调节阀切换到保压油路，液压液体从保压油路进入保压缸，进行保压，使模具能够承受压力，保证模具的正常使用。

作为优选，所述压头包括与所述液压缸相连的压头本体以及设置在所述压头本体上的压头微调顶盖，所述压头本体内设有压头缸体以及与所述压头缸体连通的油孔，所述压头微调顶盖上设有与所述油孔密封配合的柱体，使得压头微调顶盖的顶面在压力不同时可以自适应微调顶面的高度，可减小冲压零件的皱折和压痕，以及减小板材冲压后内部残留应力。

进一步优选，每个压头中，所述油孔、柱体和压头微调顶盖三者个数相同，且均为多个。一个油孔密封配合有一个柱体，一个柱体对应固定在一个压头微调顶盖上。在每个压头中，压头微调顶盖为多个，就能成倍增加可重构模具和零件的单位接触点，而且还能增加可重构模具形成曲面的平滑度，进一步减小冲压零件的皱折和压痕，以及进一步减小板材冲压后内部残留应力。

再进一步优选，每个压头中，所述油孔、柱体和压头微调顶盖三者个数相同，且均为4个、6个或9个。每个压头中，上述个数压头微调顶盖可组成规则的图形，有利于液压伸缩单元更紧密地排布在一起，使得可重构模具形成平滑度更好的曲面。

作为优选，所述保压油路上安装有锁止阀，使得保压油路达到一定压力的油压后，可通过锁止阀将其锁住，使模具能够承受压力，保证模具的正常使用。

本发明还提供了一种可重构模具的成型装置，通过模具点控机构对可重构模具中的液压伸缩单元点控形成所需曲面，模具可重构，可重构模具结构简单，形成的曲面平滑度好。

一种可重构模具的成型装置，包括：

机架；

置放于所述机架上的可重构模具（也称多点成型模具）；

以及，安装在所述机架上，用于对所述可重构模具中的液压伸缩单元点控形成所需曲面的模具点控机构。

作为优选，所述模具点控机构包括定位顶杆以及安装在所述机架上用于驱动所述定位顶杆运动的三维定位控制机构。三维定位控制机构根据所需曲面生成所需定位顶杆控制点，并控制定位顶杆扫描所有所需位置，定位顶杆在三维定位控制机构控制下扫描液压伸缩单元的所有单元顶端，并将所有液压伸缩单元的顶面调整到所需位置。这样三维定位控制机构可以迅速生成所需定位顶杆控制点，可以提高模具重构的速度。

进一步优选，所述三维定位控制机构包括固定安装在所述机架上的X轴导轨、与所述X轴导轨滑动配合的X轴滑块、安装在所述X轴滑块上用于驱动所述X轴滑块的X轴电机、固定在所述X轴滑块上的支撑臂、与所述支撑臂固定连接的Y轴支撑板、安装在所述Y轴支撑板上的Y轴导轨、与所述Y轴导轨滑动配合的Y轴滑块、固定安装在所述支撑臂上的Y轴电机、由所述Y轴电机驱动并与所述Y轴滑块螺纹配合的丝杆以及安装在所述Y轴滑块上用于驱动所述定位顶杆运动的Z轴电机，定位顶杆49由Z轴电机48驱动沿Z轴运动。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果：

本发明可重构模具的成型装置中，模具点控机构可以迅速扫描定位每个液压伸缩单元顶面的高度，调整可重构模具中液压伸缩单元顶面的高度，形成所需的曲面，解决传统冲压模具加工具有成本高、效率低等问题。可重构模具中每个液压伸缩单元顶面的高度可调，实现模具可重构，解决传统冲压模具不可重构、浪费模具材料等问题。液压伸缩单元的高度由液压系统控制，简化了液压伸缩单元的结构和体积，并且，可重构模具包括多个紧密排布的液压伸缩单元，增加了可重构模具和零件的单位接触点，增加了可重构模具形成曲面的平滑度，能减小冲压零件的皱折和压痕，减小冲压后板材冲压后内部残留应力，而且液压系统可以减小模具整体的刚度，也减小板材冲压后内部残留应力。

附图说明

图1为本发明可重构模具的成型装置的结构示意图；

图2为本发明中液压伸缩单元的零件装配结构示意图；

图3为本发明中可重构模具2部分结构示意图；

图4为沿图3剖面线A-A的剖面结构示意图；

图5为本发明中上下配合的可重构模具2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明可重构模具以及可重构模具的成型装置作进一步详细描述。

如图1所示，本发明可重构模具的成型装置，包括：机架1、置放于机架1上的可重构模具2；安装在机架1上，用于对可重构模具2中的液压伸缩单元21点控形成所需曲面的模具点控机构4。

如图1、2、3和4所示，可重构模具2包括多个紧密排布的液压伸缩单元21以及与液压伸缩单元21连接的液压系统3。为了能够清楚了解可重构模具2的结构，图2为液压伸缩单元的零件装配结构示意图，图3为可重构模具2部分结构示意图，图4为沿图3剖面线A-A的剖面结构示意图，液压伸缩单元21包括保压缸211、与保压缸211连接的伸缩单元液压阀、与伸缩单元液压阀连接的液压缸219、与液压缸219的相连的压头。伸缩单元液压阀包括阀体212、设置在阀体212两侧的通油口以及沿阀体212轴向设置的用于与保压缸211连接的保压缸接口和用于与液压缸219连接的液压缸接口。相邻的液压伸缩单元21之间，阀体212两侧上的通油口互通，形成回路。阀体212内设置有阀芯218。阀芯218可活动，当液压液体从阀体212两侧的通油口通入时，阀芯218会向下移动，使得液压液体从各个液压伸缩单元21的通油口互通，并进入液压缸219中。当液压液体通入保压缸211时，阀芯218就会向上移动，从而封闭各个液压伸缩单元21阀体212两侧的通油口。压头包括与液压缸219相连的压头本体215以及设置在压头本体215上的压头微调顶盖216，压头本体215内设有压头缸体217以及与压头缸体217连通的油孔，压头微调顶盖216上设有与油孔密封配合的柱体。每个压头中，油孔、柱体和压头微调顶盖216三者个数相同，且均为多个，具体可选用4个、6个或9个，在图中为4个。如图1和3所示，液压系统3包括与伸缩单元液压阀连接的进油油路31（即进油油路31与各个液压伸缩单元21的阀体212两侧的通油口互通）、与保压缸211连接的保压油路32（各个液压伸缩单元21的保压缸211互通）以及用于在进油油路31和保压油路32之间切换的调节阀，调节阀通过控制手柄33在进油油路31和保压油路32之间切换。液压源通过调节阀与进油油路31和保压油路32连接。液压源可内置或外接，图中采用外接的形式，未画出。保压油路32上还接有锁止阀34，使得保压油路32达到一定压力的油压后，锁止阀34可以将其锁住，使模具能够承受压力，保证模具的正常使用。

如图1所示，模具点控机构4包括定位顶杆49以及安装在机架1上用于驱动定位顶杆49运动的三维定位控制机构。三维定位控制机构包括固定安装在机架1上的两根X轴导轨11、与两根X轴导轨11滑动配合的两块X轴滑块41、安装在X轴滑块41上用于驱动X轴滑块41的X轴电机42、固定在两块X轴滑块41上的两个支撑臂43、与两个支撑臂43固定连接的Y轴支撑板45、安装在Y轴支撑板45上的Y轴导轨46、与Y轴导轨46滑动配合的Y轴滑块47、固定安装在支撑臂43上的Y轴电机44、由Y轴电机44驱动并与Y轴滑块47螺纹配合的丝杆、安装在Y轴滑块47上的Z轴电机48。定位顶杆49由Z轴电机48驱动沿Z轴运动。该三维定位控制机构可与现有的控制系统连用。在上述具体的三维定位控制机构作用下，能够扫描液压伸缩单元21的单元顶端，并将液压伸缩单元21的顶面调整到所需位置，在可重构模具2上形成所需的曲面。

本发明可重构模具的成型装置的具体工作原理如下：

液压源选择液压油，根据所需的曲面大小，选择合适大小的可重构模具2，控制手柄33将调节阀切换到进油油路31，使得液压油与进油油路31连通，通过进油油路31向每个液压伸缩单元21通入液压油，具体是从阀体212两侧的通油口通入，阀芯218会向下移动，液压油从各个液压伸缩单元21的通油口实现互通，并且液压油从活塞杆213的内部油路进入到液压缸219，在液压油的作用下，使得可重构模具2中多个紧密排布的液压伸缩单元21的顶面为一平面。模具点控机构4根据所需曲面对液压伸缩单元21点控，即三维定位控制机构控制定位顶杆49对每个液压伸缩单元21的顶面高度进行调节，将所有液压伸缩单元21顶到所需位置。各个液压伸缩单元21不同高度的顶面紧密排布在一起，即可得到所需的曲面。之后，控制手柄33将调节阀切换到保压油路32，使得液压油与保压油路32连通，液压油通过保压油路32向每个液压伸缩单元21的保压缸211通入液压油，当液压油通入保压缸211时，阀芯218就会向上移动，从而封闭各个液压伸缩单元21阀体212两侧的通油口。液压油从保压油路32进入保压缸211，保压油路32达到一定压力的油压后，通过锁止阀34将其锁住，使模具能够承受压力，保证模具的正常使用。即可得到具有所需曲面的可重构模具2。

如图5所示，通过上述方法得到上下配合的可重构模具2，将上下配合的可重构模具2安装在曲面成形装置上，压头中的压头微调顶盖216在不同压力的作用下，可自适应微调压头微调顶盖216的高度，从而使单个压头内的压头微调顶盖216所受到的压力相同，保证了零件加工的曲面的平滑度。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可重构模具，其特征在于，包括多个紧密排布的液压伸缩单元以及与所述液压伸缩单元连接的液压系统；

所述液压伸缩单元包括保压缸、与所述保压缸连接的伸缩单元液压阀、与所述伸缩单元液压阀连接的液压缸、与所述液压缸相连的压头；

所述的液压系统包括与所述伸缩单元液压阀连接的进油油路、与所述保压缸连接的保压油路以及用于在所述进油油路和保压油路之间切换的调节阀，液压源通过所述调节阀与所述进油油路和保压油路连接。

2.根据权利要求1所述的可重构模具，其特征在于，所述伸缩单元液压阀包括阀体、设置在所述阀体两侧的通油口以及沿所述阀体轴向设置的用于与所述保压缸连接的保压缸接口和用于与所述液压缸连接的液压缸接口。

3.根据权利要求1所述的可重构模具，其特征在于，所述压头包括与所述液压缸相连的压头本体以及设置在所述压头本体上的压头微调顶盖，所述压头本体内设有压头缸体以及与所述压头缸体连通的油孔，所述压头微调顶盖上设有与所述油孔密封配合的柱体。

4.根据权利要求3所述的可重构模具，其特征在于，每个压头中，所述油孔、柱体和压头微调顶盖三者个数相同，且均为多个。

5.根据权利要求4所述的可重构模具，其特征在于，每个压头中，所述油孔、柱体和压头微调顶盖三者个数相同，且均为4个、6个或9个。

6.根据权利要求1所述的可重构模具，其特征在于，所述保压油路上安装有锁止阀。

7.一种可重构模具的成型装置，其特征在于，包括：

机架；

置放于所述机架上权利要求1～6任一项所述的可重构模具；

以及，安装在所述机架上，用于对所述可重构模具中的液压伸缩单元点控形成所需曲面的模具点控机构。

8.根据权利要求7所述的可重构模具的成型装置，其特征在于，所述模具点控机构包括定位顶杆以及安装在所述机架上用于驱动所述定位顶杆运动的三维定位控制机构。

9.根据权利要求8所述的可重构模具的成型装置，其特征在于，所述三维定位控制机构包括固定安装在所述机架上的X轴导轨、与所述X轴导轨滑动配合的X轴滑块、安装在所述X轴滑块上用于驱动所述X轴滑块的X轴电机、固定在所述X轴滑块上的支撑臂、与所述支撑臂固定连接的Y轴支撑板、安装在所述Y轴支撑板上的Y轴导轨、与所述Y轴导轨滑动配合的Y轴滑块、固定安装在所述支撑臂上的Y轴电机、由所述Y轴电机驱动并与所述Y轴滑块螺纹配合的丝杆以及安装在所述Y轴滑块上用于驱动所述定位顶杆运动的Z轴电机。