CN107755528B - 一种金属无模成型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种金属无模成型机，包括机架，机架上设有Z轴导向装置，Z轴导向装置上设有可在其上移动的第一X轴导向装置和第二X轴导向装置，第一X轴导向装置上设有可在其上移动的冲头安装座，第二X轴导向装置上设有可在其上移动的支撑头安装座，第一X轴导向装置位于第二X轴导向装置上方，冲头安装座上安装有朝向下方设置的可转动的冲头，支撑头安装座上安装有朝向上方设置的四个支撑头，第一X轴导向装置和第二X轴导向装置之间固定有Y轴导向装置，Y轴导向装置上设有可在其上移动框架结构的加工平台，加工平台水平设置。本发明其自动化程度高，产品精度高，并且由于不需要制造昂贵的模具就能实现成形，因此能够适用于小批量生产和单件试制。

Description

一种金属无模成型机

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种金属无模成型机。

背景技术

传统的金属板料成形技术(冲压等)依靠专门的模具在大型冲压机床上对板料压制成形，由于模具的结构复杂和制造成本高，生产准备时间长，加工过程柔性差，仅适合于大批量生产。对于中小批量的金属板料的生产和单件试制，大多采用人工的办法成形，其制造精度难以控制，或者采用树脂模具，其工艺复杂，成本又高。因此目前还没有一种专门适用于小批量生产和单件试制的自动化机械。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种金属无模成型机。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种金属无模成型机，包括机架，机架上设有Z轴导向装置，Z轴导向装置上设有可在其上移动的第一X轴导向装置和第二X轴导向装置，第一X轴导向装置上设有可在其上移动的冲头安装座，第二X轴导向装置上设有可在其上移动的支撑头安装座，第一X轴导向装置位于第二X轴导向装置上方，冲头安装座上安装有朝向下方设置的可转动的冲头，支撑头安装座上安装有朝向上方设置的四个支撑头，第一X轴导向装置和第二X轴导向装置之间固定有Y轴导向装置，Y轴导向装置上设有可在其上移动框架结构的加工平台，加工平台水平设置。

进一步的，Z轴导向装置包括两根Z向导杆以及两根Z向丝杠，两根Z向导杆分布机架前端面的两侧，两根Z向丝杠分别紧邻一根Z向导杆设置，Z轴导向装置还包括用于驱动两个Z向丝杠转动的Z向丝杠驱动电机。

进一步的，第一X轴导向装置和第二X轴导向装置的结构相同，其均包括两个滑台，滑台与一根Z向导杆滑动连接以及和该Z向导杆紧邻的Z向丝杠传动连接，两个滑台之间设有上下间隔设置的两根X向导杆，两个滑台中的一个上安装有第一齿带驱动电机，两个滑台中的另一个上安装有第一从动齿轮，齿带驱动电机的主轴上安装有第一主动齿轮，第一主动齿轮与第一从动齿轮之间安装有第一齿带；冲头安装座和支撑头安装座分别滑动配合在对应的两根X向导杆上，并与对应的第一齿带咬合。

进一步的，冲头安装座设有水平安装板及与该水平安装板相连的竖直安装板，所述冲头转接安装在水平安装板的底部，冲头的顶部穿过水平安装板并在其上安装有伞齿，竖直安装板上安装有冲头驱动电机，冲头驱动电机通过其主轴上设有的齿轮与伞齿啮合。

进一步的，Y轴导向装置包括八根支撑杆以及四个连接座，八个支撑杆通过四个连接座相互连接构成一双层的矩形框架结构，上层的两根平行于Y轴的支撑杆上均设有若干与其滑动配合的滑套。

进一步的，加工平台通过螺栓水平安装在所有滑套的顶部，平行Y轴的两个支撑杆两端分别设有第二齿带驱动电机和第二从动齿轮，第二齿带驱动电机通过一电机支架固定在平行于X轴的两个支撑杆上，第二从动齿轮转接安装于平行Y轴的两个支撑杆所连接的连接座上，第二齿带驱动电机的主轴上安装有第二主动齿轮，第二主动齿轮与第二从动齿轮之间安装有第二齿带，加工平台的底部连接有联动件，该联动件与第二齿带咬合。

进一步的，加工平台顶部设有用于夹紧工件的夹紧装置。

进一步的，该夹紧装置包括四个设置在加工平台四个边沿处的长条形的垫块，每个垫块上均设有一可活动的长条形的夹块，夹块的两端分别设有通过螺栓连接在加工平台上的T型的支撑座，支撑座的顶部铰接有U型的连接臂，连接臂的自由端与夹块固定连接，支撑座上还铰接有U型的摇柄。

有益效果：本发明的一种金属无模成型机，工作时，通过计算机控制实现三轴联动，四个支撑头与冲头在X和Z方向上移动，并保持XY平面的相对位置不变，加工平台在X和Y方向上移动冲头旋转，按照一定的顺序向固定在加工平台的板料施加作用力，四个支撑头支撑板料的底部施加反作用力，使板料按照给定的轨迹逐步成形，最终达到所需要的形状，其自动化程度高，产品精度高，并且由于不需要制造昂贵的模具就能实现成形，因此能够适用于小批量生产和单件试制。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明正视结构示意图；

图3为本发明侧视结构示意图；

图4为本发明局部结构立体示意图一；

图5为图4中A处放大图；

图6为本发明局部结构立体示意图二；

附图标记说明：机架1，冲头安装座2，冲头2a，伞齿2a1，冲头驱动电机2b，Z向导杆3a，Z向丝杠3b，Z向丝杠驱动电机3c，滑台4a，X向导杆4b，第一齿带驱动电机4c，第一从动齿轮4d，第一齿带4e，支撑杆5a，连接座5b，滑套5c，第二齿带5d，第二齿带驱动电机5e，第二从动齿轮5f，加工平台6，垫块6a，夹块6b，支撑座6c，连接臂6d，摇柄6e，支撑头安装座7，支撑头7a，联动件8。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图1至图6所示的一种金属无模成型机，包括机架1，机架1上设有Z轴导向装置，Z轴导向装置上设有可在其上移动的第一X轴导向装置和第二X轴导向装置，第一X轴导向装置上设有可在其上移动的冲头安装座2，第二X轴导向装置上设有可在其上移动的支撑头安装座7，第一X轴导向装置位于第二X轴导向装置上方，冲头安装座2上安装有朝向下方设置的可转动的冲头2a，支撑头安装座7上安装有朝向上方设置的四个支撑头7a，第一X轴导向装置和第二X轴导向装置之间固定有Y轴导向装置，Y轴导向装置上设有可在其上移动框架结构的加工平台6，加工平台6水平设置。工作时，通过计算机控制实现三轴联动，四个支撑头7a与冲头2a在XZ方向上移动，并保持XY平面的相对位置不变，加工平台在Y方向上移动，冲头2a旋转，按照一定的顺序向固定在加工平台6上的板料施加作用力，四个支撑头7a支撑板料的底部施加反作用力，使板料按照给定的轨迹逐步成形，最终达到所需要的形状。

具体的，是在成型前，将CAD数模沿Z轴方向进行2D离散化，形成2D层轮廓。成形时，被加工板料置于四个垫块6a上被四个垫块6a夹紧。数控系统按设定的程序控制挤压头，逐点沿着同一高度轮廓挤压。在挤压过程中，上部单点挤压头与下部四个支撑头7a一起下降一个层的高度。完成同一高度的轮廓形状挤压后，下部四个支撑头7a沿Z轴下降一下层的厚度进行下一层的成型。如此循环，最后将板材逐步挤压，最终获得冲压件。

Z轴导向装置包括两根Z向导杆3a以及两根Z向丝杠3b，两根Z向导杆3a分布机架1前端面的两侧，两根Z向丝杠3b分别紧邻一根Z向导杆3a设置，Z轴导向装置还包括用于驱动两个Z向丝杠3b转动的Z向丝杠驱动电机3c。

第一X轴导向装置和第二X轴导向装置的结构相同，其均包括两个滑台4a，滑台4a与一根Z向导杆3a滑动连接以及和该Z向导杆3a紧邻的Z向丝杠3b传动连接，两个滑台4a之间设有上下间隔设置的两根X向导杆4b，两个滑台4a中的一个上安装有第一齿带驱动电机4c，两个滑台4a中的另一个上安装有第一从动齿轮4d，齿带驱动电机的主轴上安装有第一主动齿轮，第一主动齿轮与第一从动齿轮4d之间安装有第一齿带4e；冲头安装座2和支撑头安装座7分别滑动配合在对应的两根X向导杆4b上，并与对应的第一齿带4e咬合。

Z向丝杠驱动电机3c驱动Z向丝杠3b转动，带动滑台4a沿Z向导杆3a移动；第一齿带驱动电机4c驱动第一齿带4e移动，进而使第一齿带4e拉动冲头安装座2和支撑头安装座7上沿X向导杆4b移动，以此实现冲头2a及支撑头7a的Z向移动和X向移动。

冲头安装座2设有水平安装板及与该水平安装板相连的竖直安装板，所述冲头2a转接安装在水平安装板的底部，冲头2a的顶部穿过水平安装板并在其上安装有伞齿2a1，竖直安装板上安装有冲头驱动电机2b，冲头驱动电机2b通过其主轴上设有的齿轮与伞齿2a1啮合；通过该冲头2a驱动电机驱动冲头2a旋转。

Y轴导向装置包括八根支撑杆5a以及四个连接座5b，八个支撑杆5a通过四个连接座5b相互连接构成一双层的矩形框架结构，上层的两根平行于Y轴的支撑杆5a上均设有若干与其滑动配合的滑套5c。

加工平台6通过螺栓水平安装在所有滑套5c的顶部，平行Y轴的两个支撑杆5a两端分别设有第二齿带驱动电机5e和第二从动齿轮5f，第二齿带驱动电机5e通过一电机支架固定在平行于X轴的两个支撑杆5a上，第二从动齿轮5f转接安装于平行Y轴的两个支撑杆5a所连接的连接座5b上，第二齿带驱动电机5e的主轴上安装有第二主动齿轮，第二主动齿轮与第二从动齿轮5f之间安装有第二齿带5d，加工平台6的底部连接有联动件8，该联动件8与第二齿带5d咬合；第二齿带驱动电机5e驱动第二齿带5d移动，通过联动件8拉动加工平台6沿Y轴移动。

加工平台6顶部设有用于夹紧工件的夹紧装置。夹紧装置可以是气动夹具或者是电动均可，其目的是为了将板料固定在加工平台6上。

该夹紧装置包括四个设置在加工平台6四个边沿处的长条形的垫块6a，每个垫块6a上均设有一可活动的长条形的夹块6b，夹块6b的两端分别设有通过螺栓连接在加工平台6上的T型的支撑座6c，支撑座6c的顶部铰接有U型的连接臂6d，连接臂6d的自由端与夹块6b固定连接，支撑座6c上还铰接有U型的摇柄6e，待加工板料置于四个垫块6a上，通过连接臂6d的旋转带动夹块6b压接在板料上，并通过摇柄6e将连接臂6d锁紧。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种金属无模成型机，其特征在于：包括机架(1)，机架(1)上设有Z轴导向装置，Z轴导向装置上设有可在其上移动的第一X轴导向装置和第二X轴导向装置，第一X轴导向装置上设有可在其上移动的冲头安装座(2)，第二X轴导向装置上设有可在其上移动的支撑头安装座(7)，第一X轴导向装置位于第二X轴导向装置上方，冲头安装座(2)上安装有朝向下方设置的可转动的冲头(2a)，支撑头安装座(7)上安装有朝向上方设置的四个支撑头(7a)，第一X轴导向装置和第二X轴导向装置之间固定有Y轴导向装置，Y轴导向装置上设有可在其上移动框架结构的加工平台(6)，加工平台(6)水平设置；

第一X轴导向装置和第二X轴导向装置的结构相同，其均包括两个滑台(4a)，滑台(4a)与一根Z向导杆(3a)滑动连接以及和该Z向导杆(3a)紧邻的Z向丝杠(3b)传动连接，两个滑台(4a)之间设有上下间隔设置的两根X向导杆(4b)，两个滑台(4a)中的一个上安装有第一齿带驱动电机(4c)，两个滑台(4a)中的另一个上安装有第一从动齿轮(4d)，齿带驱动电机的主轴上安装有第一主动齿轮，第一主动齿轮与第一从动齿轮(4d)之间安装有第一齿带(4e)；冲头安装座(2)和支撑头安装座(7)分别滑动配合在对应的两根X向导杆(4b)上，并与对应的第一齿带(4e)咬合。

2.根据权利要求1所述的一种金属无模成型机，其特征在于：Z轴导向装置包括两根Z向导杆(3a)以及两根Z向丝杠(3b)，两根Z向导杆(3a)分布机架(1)前端面的两侧，两根Z向丝杠(3b)分别紧邻一根Z向导杆(3a)设置，Z轴导向装置还包括用于驱动两个Z向丝杠(3b)转动的Z向丝杠驱动电机(3c)。

3.根据权利要求1所述的一种金属无模成型机，其特征在于：冲头安装座(2)设有水平安装板及与该水平安装板相连的竖直安装板，所述冲头(2a)转接安装在水平安装板的底部，冲头(2a)的顶部穿过水平安装板并在其上安装有伞齿(2a1)，竖直安装板上安装有冲头驱动电机(2b)，冲头驱动电机(2b)通过其主轴上设有的齿轮与伞齿(2a1)啮合。

4.根据权利要求1所述的一种金属无模成型机，其特征在于：Y轴导向装置包括八根支撑杆(5a)以及四个连接座(5b)，八个支撑杆(5a)通过四个连接座(5b)相互连接构成一双层的矩形框架结构，上层的两根平行于Y轴的支撑杆(5a)上均设有若干与其滑动配合的滑套(5c)。

5.根据权利要求4所述的一种金属无模成型机，其特征在于：加工平台(6)通过螺栓水平安装在所有滑套(5c)的顶部，平行Y轴的两个支撑杆(5a)两端分别设有第二齿带驱动电机(5e)和第二从动齿轮(5f)，第二齿带驱动电机(5e)通过一电机支架固定在平行于X轴的两个支撑杆(5a)上，第二从动齿轮(5f)转接安装于平行Y轴的两个支撑杆(5a)所连接的连接座(5b)上，第二齿带驱动电机(5e)的主轴上安装有第二主动齿轮，第二主动齿轮与第二从动齿轮(5f)之间安装有第二齿带(5d)，加工平台(6)的底部连接有联动件(8)，该联动件(8)与第二齿带(5d)咬合。

6.根据权利要求5所述的一种金属无模成型机，其特征在于：加工平台(6)顶部设有用于夹紧工件的夹紧装置。

7.根据权利要求6所述的一种金属无模成型机，其特征在于：该夹紧装置包括四个设置在加工平台(6)四个边沿处的长条形的垫块(6a)，每个垫块(6a)上均设有一可活动的长条形的夹块(6b)，夹块(6b)的两端分别设有通过螺栓连接在加工平台(6)上的T型的支撑座(6c)，支撑座(6c)的顶部铰接有U型的连接臂(6d)，连接臂(6d)的自由端与夹块(6b)固定连接，支撑座(6c)上还铰接有U型的摇柄(6e)。