CN108188217A - 载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置及工艺 - Google Patents
载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置及工艺 Download PDFInfo
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Abstract
载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置及工艺，装置包括沿板材长度方向布置的板材驱动装置以及在板材两侧对称放置的多个双辊成形装置，工艺通过板材驱动装置夹紧并带动板材沿板材长度方向移动，同时板材两侧的多个双辊成形装置使板材发生塑性变形；本发明能成形任意角度翼面的直截面纵梁，使板料变形更均匀，减少板料的褶皱，适用于多规格纵梁成形，调节方式快捷，柔性化程度高，自动化程度高，能满足需求多变的市场要求。
Description
技术领域
本发明属于汽车板材冲压技术领域，尤其涉及载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置及工艺。
背景技术
载货汽车的纵梁是汽车底盘的重要构成部件，是装配载货汽车零件的重要基础，也是关键的承载部件。载货汽车纵梁均采用钢板作为材质，板材厚度为3-12mm，纵梁的横截面为U形，纵梁的尺寸较长，几乎与整车长度相当，且制造工艺极为复杂、制造成本较高。目前，载货汽车纵梁制造工艺方法主要有整体折弯成形和多辊逐步辊压成形。
整体折弯成形采用大型压力机或组合模具进行生产，这种成形方法因为模具为固定形状，柔性差，且因折弯后弹性回复量不同造成折弯工艺调试过程复杂，模具修复、调整困难。目前，国内最大的重载卡车的纵梁成形冲孔折弯的设备吨位高达66000kN，设备造价高、模具费用大，维修使用成本高。
多辊逐步辊压成形采用多道次辊弯工艺，其成形质量优于整体折弯成形。多辊逐步辊压成形工艺利用按一定顺序布置的多个辊子的型面使纵梁原始板材逐步发生塑形变形，从而获得纵梁的U形截面，这种方法存在以下几种不足：
1)当更换纵梁生产规格时，对辊子调节步骤多、调节速度慢，影响生产效率，当生产的纵梁宽度变化时，要停机调节辊子轴向的对分隔片，使辊子长度发生变化；纵梁U形截面的圆角变化时，需停机更换新的辊子；
2)纵梁截面取决于最终道次的辊子形状，灵活度不高；
3)辊子是多道次的，辊压线尺寸长，占用空间大；
4)当纵梁成形过程产生弯曲、褶皱等缺陷时，无法进行纠正。
5)多辊逐步辊压成形工艺柔性低，智能化程度低，不能满足自动化生产需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置及工艺，调节灵活方便，占用空间小，能满足自动化生产需求。
为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置，包括沿板材21长度方向布置的板材驱动装置A以及在板材21两侧对称放置的多个双辊成形装置B，通过板材驱动装置A夹紧并带动板材21沿板材长度方向移动，同时板材21两侧的多个双辊成形装置B使板材21发生塑性变形；
所述的双辊成形装置B包括固定在地面上的机架1，机架1上安装有第一伺服电机2，第一伺服电机2上连接有第一丝杆4，第一丝杆4两端分别支承在第一轴承3上，第一轴承3固定在机架1上，第一丝杆4上安装有第一螺母滑块5；
第一螺母滑块5上固定有竖直支架6，竖直支架6上安装有第二伺服电机10，第二伺服电机10上连接有第二丝杆8，第二丝杆8两端分别支承在第二轴承9上，第二轴承9固定在竖直支架6上，第二丝杆8上安装有第二螺母滑块7；
第二螺母滑块7上固定有旋转基座18，旋转基座18上安装有第三伺服电机16，第三伺服电机16通过旋转轴31连接有双辊基座11，双辊基座11在第三伺服电机16驱动下绕旋转轴31旋转；
双辊基座11上安装有第四伺服电机12，第四伺服电机12上连接有第四丝杆14，第四丝杆14两端分别支承在第四轴承13上，第四轴承13固定在双辊基座11上，第四丝杆14上安装有第四螺母滑块15，第四螺母滑块15上安装有辊轴19，辊轴19上连接有成形辊子20，位于竖直方向上的两个成形辊子20之间夹紧板材21，板材21下方的成形辊子20通过辊轴19安装在第一基座17上，第一基座17固定在双辊基座11上。
所述的板材驱动装置A为链式结构，包括安装在机架1上的第五伺服电机24，第五伺服电机24上连接有主动链轮23，在机架1上焊接有第一支架1-1，第一支架1-1上安装有第五轴承22，位于第五伺服电机24正下方的第五轴承22上支承有主动上辊26，主动上辊26与板材21上表面相切；主动上辊26上固定连接被动链轮26-2，主动链轮23通过第一链条25连接被动链轮26-2，主动上辊26上固定连接第一链轮26-1；第一支架1-1上连接有上辊32，上辊32与板材21上表面相切且沿板材21长度方向分布，上辊32上固定连接有传动链轮32-1，第一链轮26-1通过第二链条33连接传动链轮32-1；
位于板材21下方的机架1焊接有第三支架1-3，第三支架1-3上的第六轴承27上支承有下辊28，下辊28与板材21下表面相切并沿板材21长度方向分布；
机架1上焊接有第二支架1-2，第二支架1-2上安装有上压板29；地面上固定有第四支架1-4，第四支架1-4上安装有下压板30，上压板29与下压板30将板材21压紧。
基于上述载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置的工艺，包括以下步骤：
第一步：当板材21放置到上辊32与下辊28之间时，位于板材21上方的成形辊子20在初始状态下远离板材21上表面，启动第四伺服电机12，使第四螺母滑块15沿竖直方向发生位移，位于板材21上方的成形辊子20靠近板材21上表面，进而使两个成形辊子20夹紧板材21；
第二步，启动第五伺服电机24，板材21从载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置的一端以速度V向前移动，同时启动第一伺服电机2、第二伺服电机10、第三伺服电机16，使双辊基座11在第三伺服电机16驱动下绕旋转轴31旋转，同时发生水平、竖直方向的移动，使成形辊子20按照设定的轨迹运动，从而使板材21发生变形；
第三步，当板材21运动到靠近载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置另一端双辊成形装置B的成形辊子20下方时，第五伺服电机24换向转动，使板材21以一定速度反向运动，此过程中，第一伺服电机2、第二伺服电机10、第三伺服电机16仍以一定的速度配比关系工作，使板材21进一步发生变形；当板材21运动到靠近初始端的双辊成形装置B的成形辊子20下方时，再次使第五伺服电机24换向转动，板材21产生进一步的变形；
第四步，重复第三步，直至完成纵梁34成形；
第五步，启动第四伺服电机12，使外侧成形辊子20脱离已完成成形的纵梁34，同时改变第一伺服电机2、第二伺服电机10转速，使双辊成形装置B远离纵梁34，利用其他起吊运送装置取出纵梁34，使双辊成形装置B回到初始状态。
本发明具备以下优点：
1)更换纵梁生产规格时，只需要调节相应的伺服电机，调节速度快，当生产的纵梁34宽度变化时，通过调节第一伺服电机2改变板材21左右两侧双辊成形装置B对应的成形辊子20之间的水平距离；纵梁34的U形截面的圆角变化时，只需要控制第一伺服电机2、第二伺服电机10、第三伺服电机16，就能实现在线调整；
2)纵梁34的截面取决于各个伺服电机控制成形辊子20的运动轨迹，不受成形辊子20形状的限制，灵活性高；
3)通过控制第五伺服电机24改变板材21的运动方向，双辊成形装置B所需数目少，整体装置占用空间小；
4)当纵梁34成形过程产生弯曲、褶皱等缺陷时，能通过各个伺服电机对板材21弯曲、褶皱位置进行微调纠正，减少缺陷的产生。
5)本发明柔性化程度高，智能化程度高，能满足自动化生产需求。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是M-M向视图。
图3是双辊成形装置B的M-M向放大视图。
图4是板材驱动装置A的主视图。
图5是板材驱动装置A中主动上辊26、上辊32及第二链条33的M-M向局部放大图。
图6是板材21发生变形过程的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参照图1、图2、图3，载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置，包括沿板材21长度方向布置的板材驱动装置A以及在板材21两侧对称放置的多个双辊成形装置B，通过板材驱动装置A夹紧并带动板材21沿板材长度方向移动，同时板材21两侧的多个双辊成形装置B使板材21发生塑性变形，当板材21运动到指定位置时，改变板材驱动装置A驱动方向，使板材21反向运动，双辊成形装置B对板材21进行多道次弯曲成形，最终达到所要求的截面形状；
所述的双辊成形装置B包括固定在地面上的机架1，机架1上安装有第一伺服电机2，第一伺服电机2上连接有第一丝杆4，第一丝杆4两端分别支承在第一轴承3上，第一轴承3固定在机架1上，第一丝杆4上安装有第一螺母滑块5，第一螺母滑块5在第一伺服电机2的驱动下沿水平方向发生移动；
第一螺母滑块5上固定有竖直支架6，竖直支架6上安装有第二伺服电机10，第二伺服电机10上连接有第二丝杆8，第二丝杆8两端分别支承在第二轴承9上，第二轴承9固定在竖直支架6上，第二丝杆8上安装有第二螺母滑块7，第二螺母滑块7在第二伺服电机10的驱动下沿竖直方向发生移动；
第二螺母滑块7上固定有旋转基座18，旋转基座18上安装有第三伺服电机16，第三伺服电机16通过旋转轴31连接有双辊基座11，双辊基座11在第三伺服电机16驱动下绕旋转轴31旋转；
双辊基座11上安装有第四伺服电机12，第四伺服电机12上连接有第四丝杆14，第四丝杆14两端分别支承在第四轴承13上，第四轴承13固定在双辊基座11上，第四丝杆14上安装有第四螺母滑块15，第四螺母滑块15上安装有辊轴19，辊轴19上连接有成形辊子20，位于竖直方向上的两个成形辊子20之间夹紧板材21，板材21下方的成形辊子20通过辊轴19安装在第一基座17上，第一基座17固定在双辊基座11上，第四螺母滑块15在第四伺服电机12的驱动下带动板材21上方的成形辊子20实现与板材21上表面的接触和分离，完成双辊成形装置B上下方两个成形辊子20对板材21的夹紧和松开；
参照图1、图4、图5，所述的板材驱动装置A为链式结构，包括安装在机架1上的第五伺服电机24，第五伺服电机24上连接有主动链轮23，在机架1上焊接有第一支架1-1，第一支架1-1上安装有第五轴承22，位于第五伺服电机24正下方的第五轴承22上支承有主动上辊26，主动上辊26与板材21上表面相切；主动上辊26上固定连接被动链轮26-2，主动链轮23通过第一链条25连接被动链轮26-2，主动上辊26上固定连接第一链轮26-1；第一支架1-1上连接有上辊32，上辊32与板材21上表面相切且沿板材21长度方向分布，上辊32上固定连接有传动链轮32-1，第一链轮26-1通过第二链条33连接传动链轮32-1；
位于板材21下方的机架1焊接有第三支架1-3，第三支架1-3上的第六轴承27上支承有下辊28，下辊28与板材21下表面相切并沿板材21长度方向分布；
机架1上焊接有第二支架1-2，第二支架1-2上安装有上压板29；地面上固定有第四支架1-4，第四支架1-4上安装有下压板30，上压板29与下压板30将板材21压紧，使其非成形部分不发生变形和走偏；
第五伺服电机24驱动主动链轮23旋转，通过第一链条25带动被动链轮26-2旋转，带动第一链轮26-1旋转，第二链条33带动固定在上辊32上的传动链轮32-1旋转，进而将第五伺服电机24的动力传出，使得各个上辊32同步旋转，从而使得与主动上辊26、上辊32均相切的板材21沿其长度方向以一定的速度移动；参照图6，板材21在成形辊子20作用下逐步变形，最终成形为U形截面的纵梁34。
基于上述载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置的工艺，包括以下步骤：
第一步：当板材21放置到上辊32与下辊28之间时，位于板材21上方的成形辊子20在初始状态下远离板材21上表面，启动第四伺服电机12，使第四螺母滑块15沿竖直方向发生位移，位于板材21上方的成形辊子20靠近板材21上表面，进而使两个成形辊子20夹紧板材21；
第二步，启动第五伺服电机24，板材21从P端以速度V向前移动，同时启动第一伺服电机2、第二伺服电机10、第三伺服电机16，使双辊基座11在第三伺服电机16驱动下绕旋转轴31旋转，同时发生水平、竖直方向的移动，使成形辊子20按照设定的轨迹运动，从而使板材21发生变形；
第三步，当板材21的e端运动到靠近Q端双辊成形装置B的成形辊子20下方时，第五伺服电机24换向转动，使板材21以一定速度反向运动，此过程中，第一伺服电机2、第二伺服电机10、第三伺服电机16仍以一定的速度配比关系工作，使板材21进一步发生变形；当板材21的f端运动到靠近P端的双辊成形装置B的成形辊子20下方时，再次使第五伺服电机24换向转动，板材21产生进一步的变形；
第四步，重复第三步，直至完成纵梁34成形；
第五步，启动第四伺服电机12，使外侧成形辊子20脱离已完成成形的纵梁34，同时改变第一伺服电机2、第二伺服电机10转速，使双辊成形装置B远离纵梁34，利用其他起吊运送装置取出纵梁34，使双辊成形装置B回到初始状态。
Claims (3)
1.载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置，包括沿板材(21)长度方向布置的板材驱动装置(A)以及在板材(21)两侧对称放置的多个双辊成形装置(B)，其特征在于：通过板材驱动装置(A)夹紧并带动板材(21)沿板材长度方向移动，同时板材(21)两侧的多个双辊成形装置(B)使板材(21)发生塑性变形；
所述的双辊成形装置(B)包括固定在地面上的机架(1)，机架(1)上安装有第一伺服电机(2)，第一伺服电机(2)上连接有第一丝杆(4)，第一丝杆(4)两端分别支承在第一轴承(3)上，第一轴承(3)固定在机架(1)上，第一丝杆(4)上安装有第一螺母滑块(5)；
第一螺母滑块(5)上固定有竖直支架(6)，竖直支架(6)上安装有第二伺服电机(10)，第二伺服电机(10)上连接有第二丝杆(8)，第二丝杆(8)两端分别支承在第二轴承(9)上，第二轴承(9)固定在竖直支架(6)上，第二丝杆(8)上安装有第二螺母滑块(7)；
第二螺母滑块(7)上固定有旋转基座(18)，旋转基座(18)上安装有第三伺服电机(16)，第三伺服电机(16)通过旋转轴(31)连接有双辊基座(11)，双辊基座(11)在第三伺服电机(16)驱动下绕旋转轴(31)旋转；
双辊基座(11)上安装有第四伺服电机(12)，第四伺服电机(12)上连接有第四丝杆(14)，第四丝杆(14)两端分别支承在第四轴承(13)上，第四轴承(13)固定在双辊基座(11)上，第四丝杆(14)上安装有第四螺母滑块(15)，第四螺母滑块(15)上安装有辊轴(19)，辊轴(19)上连接有成形辊子(20)，位于竖直方向上的两个成形辊子(20)之间夹紧板材(21)，板材(21)下方的成形辊子(20)通过辊轴(19)安装在第一基座(17)上，第一基座(17)固定在双辊基座(11)上。
2.根据权利要求1所述的载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置，其特征在于：所述的板材驱动装置(A)为链式结构，包括安装在机架(1)上的第五伺服电机(24)，第五伺服电机(24)上连接有主动链轮(23)，在机架(1)上连接有第一支架(1-1)，第一支架(1-1)上安装有第五轴承(22)，位于第五伺服电机(24)正下方的第五轴承(22)上支承有主动上辊(26)，主动上辊(26)与板材(21)上表面相切；主动上辊(26)上固定连接被动链轮(26-2)，主动链轮(23)通过第一链条(25)连接被动链轮(26-2)，主动上辊(26)上固定连接第一链轮(26-1)；第一支架(1-1)上连接有上辊(32)，上辊(32)与板材(21)上表面相切且沿板材(21)长度方向分布，上辊(32)上固定连接有传动链轮(32-1)，第一链轮(26-1)通过第二链条(33)连接传动链轮(32-1)；
位于板材(21)下方的机架(1)连接有第三支架(1-3)，第三支架(1-3)上的第六轴承(27)上支承有下辊(28)，下辊(28)与板材(21)下表面相切并沿板材(21)长度方向分布；
机架(1)上焊接有第二支架(1-2)，第二支架(1-2)上安装有上压板(29)；地面上固定有第四支架(1-4)，第四支架(1-4)上安装有下压板(30)，上压板(29)与下压板(30)将板材(21)压紧。
3.根据权利要求1所述的载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：当板材(21)放置到上辊(32)与下辊(28)之间时，位于板材(21)上方的成形辊子(20)在初始状态下远离板材(21)上表面，启动第四伺服电机(12)，使第四螺母滑块(15)沿竖直方向发生位移，位于板材(21)上方的成形辊子(20)靠近板材(21)上表面，进而使两个成形辊子(20)夹紧板材(21)；
第二步，启动第五伺服电机(24)，板材(21)从载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置的一端以速度V向前移动，同时启动第一伺服电机(2)、第二伺服电机(10)、第三伺服电机(16)，使双辊基座(11)在第三伺服电机(16)驱动下绕旋转轴(31)旋转，同时发生水平、竖直方向的移动，使成形辊子(20)按照设定的轨迹运动，从而使板材(21)发生变形；
第三步，当板材(21)运动到靠近载货汽车纵梁的对称式双辊夹持柔性弯曲成形装置另一端双辊成形装置(B)的成形辊子(20)下方时，第五伺服电机(24)换向转动，使板材(21)以一定速度反向运动，此过程中，第一伺服电机(2)、第二伺服电机(10)、第三伺服电机(16)仍以一定的速度配比关系工作，使板材(21)进一步发生变形；当板材(21)运动到靠近初始端的双辊成形装置(B)的成形辊子(20)下方时，再次使第五伺服电机(24)换向转动，板材(21)产生进一步的变形；
第四步，重复第三步，直至完成纵梁(34)成形；
第五步，启动第四伺服电机(12)，使外侧成形辊子(20)脱离已完成成形的纵梁(34)，同时改变第一伺服电机(2)、第二伺服电机(10)转速，使双辊成形装置(B)远离纵梁(34)，利用其他起吊运送装置取出纵梁(34)，使双辊成形装置(B)回到初始状态。
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