CN108339877A - 一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺 - Google Patents

一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN108339877A
CN108339877A CN201810130058.6A CN201810130058A CN108339877A CN 108339877 A CN108339877 A CN 108339877A CN 201810130058 A CN201810130058 A CN 201810130058A CN 108339877 A CN108339877 A CN 108339877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mobile platform
axis mobile
forming tool
platform
servo motor
Prior art date
Application number
CN201810130058.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108339877B (zh
Inventor
张大伟
施天琳
赵升吨
Original Assignee
西安交通大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 西安交通大学 filed Critical 西安交通大学
Priority to CN201810130058.6A priority Critical patent/CN108339877B/zh
Publication of CN108339877A publication Critical patent/CN108339877A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108339877B publication Critical patent/CN108339877B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes

Abstract

一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺,装置包括由下底座、立柱和上底座连接的整体框架,上底座上安装的支撑凹模上放置有大口径厚壁筒体;整体框架内部安装有移动工作平台,移动工作平台包括Z轴移动平台、Z轴移动平台上连接的Y轴移动平台和Y轴移动平台上连接的X轴移动平台,实现在空间内移动;X轴移动平台上安装有成形刀具系统,成形刀具系统包括成形工具头,成形工具头通过刀柄与驱动机构连接;工艺是先将大口径厚壁筒形件放置在支撑凹模上,使其欲开口朝向正下方;然后驱动整个移动工作平台,通过成形工具头的弯曲变形区进行预成形,最后通过成形工具头的翻边成形区完成翻边成形;本发明具有成形性能好、成品率高等特点。

Description

一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及板料成形技术领域,尤其涉及一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置 及工艺。

背景技术

[0002] 气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)在当今国内外电力系统中发挥着极为重要的作 用。GIS壳体是以六氟化硫作为绝缘和灭弧介质,将其高压带电部分封闭在金属壳体内,其 侧壁要留有用于所需管路联接的支管法兰。对于GIS壳体,其密封性要求很高,在制造壳体 的过程中应尽量避开焊缝,如果采用马鞍形开孔焊接法兰,将形成尖角、焊缝等处有毛刺, 造成电场集中,出现局部放电,降低了开关的使用性能。

[0003] 目前,GIS壳体支管的加工普遍采用翻边工艺形成凸缘来连接法兰。具体工艺是首 先在GIS壳体的母体上预开椭圆孔,然后冲压翻边成形得到侧孔。然而,对于应用较为广泛 的冲压翻边,这种成形方法加工效率低,产品缺陷明显,成品率低。冲压完成后的法兰高度 较低,直边质量不高,孔凸缘边缘处容易产生裂纹,且法兰往往不贴膜,需要后期手工修模。 对于一些特殊要求的GIS壳体,壳体上有着多个分支管,每个分支管的直径可能存在差异, 对于不同支管直径的GIS壳体,需要不同的专用模具和设备,研发周期长,生产成本高,难以 满足制造业快速生产的要求,且冲压成形工艺对于加工零件的形状也有一定的限制。同时, 由于GIS壳体的厚度较大,对于厚壁的翻边,为了提高材料的成形性能,往往会在翻边之前 对变形部分进行加热,这就增加了成形的复杂性。

[0004] 渐进成形工艺是在过去十几年中开发和全面研宄的开创性工艺,它们能够在非大 规模生产条件下替代传统的冲压工艺。除了作为无级增量和柔性制造工艺的优点,实验研 宄发现,渐进成形工艺的成形性通常大于常规拉伸成形、深冲压和冲压工艺。使用渐进成形 技术成形具有预制孔的翻边零件,具有柔性化,低耗时,低成本,成形性高等特点。Wen和 Yang等人曾在《Dieless incremental hole-flanging ofthin-walled tube for producing branched tubing》中研究了用于生产分支管的薄壁管的渐进孔凸缘成形。他们 在普通数控机床上采用专用工具头对筒形件侧壁预开孔实现了渐进向外翻边,证实了通过 渐进成形工艺进行筒形件向外翻边的可行性。但是,实验中的渐进翻边工艺仍然出现了许 多问题,例如分支管边缘不均匀,分支部分圆度变形,母管和支管之间的过渡区域发生弯曲 或起皱等多种缺陷。然而,上述的渐进翻边工艺不适用于大口径厚壁筒形件,文中提及的工 具头的结构形式和工具头向上的运动方式,无法满足大口径厚壁筒体的成形力和翻边要 求。同时,由于大口径厚壁筒形件的尺寸、支撑模具、夹具和操作空间等因素的影响,在普通 数控机床上无法完成大口径厚壁筒体的渐进翻边工艺。

发明内容

[0005]为了克服上述冲压翻边成形的缺点,本发明的目的在于提出一种大口径厚壁筒体 渐进柔性翻边装置及工艺,工艺无需专用的凸模,研发周期短,自动化程度高,具有成形性 能好、整体效率高、成品率高等特点。

[0006]为了达到上述目的,本发明采取如下的技术方案:

[0007] —种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置,包括整体框架、移动工作平台和成形工 具系统;

[0008]整体框架包括下底座5,下底座5通过立柱4和上底座3连接,上底座3上安装有支撑 凹模2,支撑凹模2上放置有大口径厚壁筒体1;

[0009]整体框架内部安装有移动工作平台,移动工作平台位于上底座3和下底座5之间, 移动工作平台包括连接在导柱11上的Z轴移动平台10,导柱11的两端固定在下底座5、上底 座3上,Z轴移动平台10的左右两侧分别连接有螺母座6,螺母座6和第一丝杠7配合,第一丝 杠7通过轴承22固定在下底座5、上底座3上,第一丝杠7的下端安装有齿轮23,齿轮23通过同 步带24和安装在第一伺服电机25上的同步轮26连接,第一伺服电机25固定在下底座5上;

[0010] z轴移动平台10上安装有第二丝杠I9,第二丝杠I9的输入端和第二伺服电机20的 输出轴连接,第二伺服电机20固定在Z轴移动平台10上,Z轴移动平台10的侧面设有第二导 轨21,第二丝杠I9的丝杠螺母安装有Y轴移动平台9, Y轴移动平台9的两侧和第二导轨21配 合;Y轴移动平台9上安装有第三丝杠16,第三丝杠ie的输入端和第三伺服电机17输出轴连 接,第三伺服电机17固定在Y轴移动平台9上,Y轴移动平台9的侧面设有第一导轨18,第三丝 杠16的丝杠螺母安装有X轴移动平台8,X轴移动平台8两侧和第一导轨18配合;

[0011] X轴移动平台8上安装有成形刀具系统12,成形刀具系统12包括成形工具头13,成 形工具头13通过刀柄14与驱动机构15连接。

[0012] 所述的成形工具头13分成三个部分,由上向下依次为翻边成形区13-1、弯曲变形 区13-2和夹持区13-3,弯曲变形区13-2用于将欲开口边缘处的材料发生局部变形向下弯 曲,翻边成形区13-1将之前弯曲的材料翻边成竖直法兰边,夹持区13-3与刀柄14连接固定。 [0013] 上述一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置的工艺,包括以下步骤:

[0014] 第一步,装夹阶段:将大口径厚壁筒形件1放置在支撑凹模2上,使其欲开口朝向正 下方,并用相应夹具将其夹紧固定;

[0015] 第二步,弯曲变形阶段:通过第一伺服电机25、第二伺服电机20、第三伺服电机17 驱动整个移动工作平台在空间内移动,将成形工具头13移动至大口径厚壁筒形件1预开孔 边缘处,使成形工具头13的弯曲变形区13-2和欲开口边缘接触,然后成形工具头13沿着之 前在计算机中生成的路径运动,通过弯曲变形区13-2将欲开口边缘处的材料发生局部变形 向下弯曲;

[0016]第三步,翻边成形阶段:成形工具头13的翻边成形区13-1与上一阶段向下弯曲的 筒壁接触,通过翻边成形区13-1的竖直边与筒壁的相互作用完成整个过程的翻边成形。 [0017]本发明具备以下优点:

[0018] (1)在第一伺服电机25、第二伺服电机2〇、第三伺服电机17的驱动下,整个移动工 作平台能快速准确地实现在空间中X、Y、Z移动,从而保证刀具系统12能在加工过程中实现 精确加工。

[0019] (2)通过两根相同的同步带24连接第一丝杠7上的齿轮23和同步轮26,再由第一伺 服电机25驱动同步轮26,实现两根第一丝杠7的同步运动,从而实现Z轴移动平台10能在上 下移动中始终保持水平,保证加工的精度。

[0020] (3)成形工具头13沿着在计算机软件中预先设计生成的路径运动,完成渐进向下 翻边,无需设计专用的凸模,节省设计时间与生产成本,自动化程度高,降低工人劳动强度。 [0021] (4)成形工具头I3在成形过程中与大口径厚壁筒体〖局部接触,通过渐进局部成形 完成整个加工过程,成形性能好,具有柔性化、成品率高的优点。

[0022] (5)在第一伺服电机25的驱动下,通过两根第一丝杠7实现整个移动工作平台上下 移动,控制简单,成形力高。

[0023] (6)通过优化加工路径,完善成形工具头13的结构尺寸,可以实现多种直径分支管 的翻边工艺,具有柔性化的优点。

附图说明

[0024]图1为本发明装置的三维结构示意图。

[0025]图2为本发明装置的右视图。

[0026]图3为移动工作平台结构示意图。

[00Z7]图4为工作平台上下移动结构示意图。

[0028]图5为成形刀具系统结构示意图。

[0029]图6为成形工具头结构示意图。

[0030]图7为大口径厚壁筒体零件放置示意图。

[0031 ]图8为翻边弯曲变形阶段示意图。

[0032]图9为翻边成形阶段示意图。

具体实施方式

[0033] 以下结合附图对本发明做详细描述。

[0034] 参照图1、图2、图3、图4,一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置,包括整体框架、 移动工作平台和成形工具系统;

[0035]整体框架包括下底座5,下底座5通过四根立柱4和上底座3连接,上底座3上安装有 支撑凹模2,支撑凹模2上放置有大口径厚壁筒体丄;

[0036]整体框架内部安装有移动工作平台,移动工作平台位于上底座3和下底座5之间, 移动工作平台包括连接在四根导柱11上的Z轴移动平台10,四根导柱11的两端固定在下底 座5、上底座3上,Z轴移动平台10能够沿导柱U上下移动;Z轴移动平台10的左右两侧分别连 接有螺母座6,螺母座6和第一丝杠7配合,第一丝杠7通过轴承22固定在下底座5、上底座3 上,第一丝杠7的下端安装有齿轮23,齿轮23通过同步带24和安装在第一伺服电机25上的同 步轮26连接,第一伺服电机25固定在下底座5上,第一伺服电机25带动同步轮26转动,同步 轮26通过两根相同的同步带24带动齿轮23转动,再通过齿轮23带动第一丝杠7转动,从而实 现Z轴移动平台10沿四根导柱11上下移动。

[0037] Z轴移动平台10上安装有第二丝杠19,第二丝杠19的输入端和第二伺服电机2〇的 输出轴连接,第二伺服电机2〇固定在Z轴移动平台10上,Z轴移动平台10的侧面设有第二导 轨21,第二丝杠19的丝杠螺母安装有Y轴移动平台9,Y轴移动平台9的两侧和第二导轨21配 合,第二伺服电机20带动第二丝杠19转动,从而使Y轴移动平台9可以在第二导轨21中滑动; Y轴移动平台9上安装有第三丝杠ie,第三丝杠16的输入端和第三伺服电机17输出轴连接, 第三伺服电机17固定在Y轴移动平台9上,Y轴移动平台9的侧面设有第一导轨18,第三丝杠 16的丝杠螺母安装有X轴移动平台8,X轴移动平台8两侧和第一导轨18配合,第三伺服电机 17带动第三丝杠16转动,使X轴移动平台8可以在第一导轨18中滑动;

[0038] 参照图2和图5,X轴移动平台8上安装有成形刀具系统12,成形刀具系统12随着整 个移动工作平台可以在空间内自由移动,成形刀具系统12包括成形工具头13,成形工具头 13通过刀柄14与驱动机构15连接,在驱动机构15的带动下,成形工具头13在翻边过程中可 以实现旋转运动。

[0039] 参照图6,所述的成形工具头13分成三个部分,由上向下依次为翻边成形区13-1、 弯曲变形区13-2和夹持区13-3,弯曲变形区13-2用于将欲开口边缘处的材料发生局部变形 向下弯曲,翻边成形区13-1将之前弯曲的材料翻边成竖直法兰边,夹持区13-3与刀柄14连 接固定,保证成形工具头13在成形过程中能施加足够的力。

[0040]参照图7、图8和图9,上述一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置的工艺,包括以 下步骤:

[0041]第一步,装夹阶段:将大口径厚壁筒形件1放置在支撑凹模2上,使其欲开口朝向正 下方,并用相应夹具将其夹紧固定;

[0042]第二步,弯曲变形阶段:通过第一伺服电机25、第二伺服电机2〇、第三伺服电机17 驱动整个移动工作平台在空间内移动,将成形工具头13移动至大口径厚壁筒形件1预开孔 边缘处,使成形工具头13的弯曲变形区13-2和欲开口边缘接触,然后成形工具头13沿着之 前在计算机中生成的路径运动,通过弯曲变形区13-2将欲开口边缘处的材料发生局部变形 向下弯曲;

[0043]第三步,翻边成形阶段:成形工具头13的翻边成形区13-1与上一阶段向下弯曲的 筒壁接触,通过翻边成形区13-1的竖直边与筒壁的相互作用完成整个过程的翻边成形。

Claims (3)

1. 一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置,包括整体框架、移动工作平台和成形工具 系统,其特征在于: 整体框架包括下底座(5),下底座⑸通过立柱⑷和上底座⑶连接,上底座(3)上安装 有支撑凹模(2),支撑凹模⑵上放置有大口径厚壁筒体(D ; 整体框架内部安装有移动工作平台,移动工作平台位于上底座(3)和下底座(5)之间, 移动工作平台包括连接在导柱(11)上的Z轴移动平台(10),四根导柱(11)的两端固定在下 底座(5)、上底座⑶上,Z轴移动平台(10)的左右两侧分别连接有螺母座⑹,螺母座⑹和 第一丝杠(7)配合,第一丝杠(7)通过轴承(22)固定在下底座(5)、上底座(3)上,第一丝杠 (7)的下端安装有齿轮(23),齿轮(23)通过同步带(24)和安装在第一伺服电机(25)上的同 步轮(26)连接,第一伺服电机(25)固定在下底座(5)上; Z轴移动平台(10)上安装有第二丝杠(19),第二丝杠(19)的输入端和第二伺服电机 (20)的输出轴连接,第二伺服电机(20)固定在Z轴移动平台(10)上,Z轴移动平台(10)的侧 面设有第二导轨(21),第二丝杠(19)的丝杠螺母安装有Y轴移动平台(9),Y轴移动平台(9) 的两侧和第二导轨(21)配合;Y轴移动平台(9)上安装有第三丝杠(16),第三丝杠(16)的输 入端和第三伺服电机(17)输出轴连接,第三伺服电机(17)固定在Y轴移动平台(9)上,Y轴移 动平台(9)的侧面设有第一导轨(18),第三丝杠(16)的丝杠螺母安装有X轴移动平台(8),X 轴移动平台⑻两侧和第一导轨(18)配合; X轴移动平台(8)上安装有成形刀具系统(12),成形刀具系统(12)包括成形工具头 (13),成形工具头(13)通过刀柄(14)与驱动机构(15)连接。
2. 根据权利要求1所述的一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置,其特征在于:所述的 成形工具头(13)分成三个部分,由上向下依次为翻边成形区(13-1)、弯曲变形区(13-2)和 夹持区(13-3),弯曲变形区(13-2)用于将欲开口边缘处的材料发生局部变形向下弯曲,翻 边成形区(13-1)将之前弯曲的材料翻边成竖直法兰边,夹持区(13-3)与刀柄(14)连接固 定。
3. 根据权利要求1所述的一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置的工艺,其特征在于, 包括以下步骤: 第一步,装夹阶段:将大口径厚壁筒形件⑴放置在支撑凹模⑵上,使其欲开口朝向正 下方,并用相应夹具将其夹紧固定; 第二步,弯曲变形阶段:通过第一伺服电机(25)、第二伺服电机(2〇)、第三伺服电机 (17)驱动整个移动工作平台在空间内移动,将成形工具头(13)移动至大口径厚壁筒形件 ⑴预开孔边缘处,使成形工具头(13)的弯曲变形区(13-2)和欲开口边缘接触,然后成形工 具头(13)沿着之前在计算机中生成的路径运动,通过弯曲变形区(13_2)将欲开口边缘处的 材料发生局部变形向下弯曲; 第三步,翻边成形阶段:成形工具头(13)的翻边成形区(13_1)与上一阶段向下弯曲的 筒壁接触,通过翻边成形区(13-1)的竖直边与筒壁的相互作用完成整个过程的翻边成形。
CN201810130058.6A 2018-02-08 2018-02-08 一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺 CN108339877B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810130058.6A CN108339877B (zh) 2018-02-08 2018-02-08 一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810130058.6A CN108339877B (zh) 2018-02-08 2018-02-08 一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108339877A true CN108339877A (zh) 2018-07-31
CN108339877B CN108339877B (zh) 2019-04-16

Family

ID=62960108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810130058.6A CN108339877B (zh) 2018-02-08 2018-02-08 一种大口径厚壁筒体渐进柔性翻边装置及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108339877B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772972A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 西安交通大学 一种大型壳体支管法兰一体化复合渐进成形装置及工艺
CN109772973A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 西安交通大学 一种大型筒形件多点对称式反向渐进翻边成形装置及工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004074247A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Kyoto Seisakusho Co Ltd カーリング加工装置及びカーリング加工方法
CN101118377A (zh) * 2007-10-26 2008-02-06 西安交通大学 高速大行程的气压半悬浮二自由度共基面运动工作台
CN104440474A (zh) * 2014-11-28 2015-03-25 西安交通大学 一种自适应修型叶片砂带抛磨机床
CN104438570A (zh) * 2014-10-27 2015-03-25 张晶 冲压机
CN105642730A (zh) * 2016-01-05 2016-06-08 北京航空航天大学 双动渐进式预应力板材四轴脉冲电磁调形与调性装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004074247A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Kyoto Seisakusho Co Ltd カーリング加工装置及びカーリング加工方法
CN101118377A (zh) * 2007-10-26 2008-02-06 西安交通大学 高速大行程的气压半悬浮二自由度共基面运动工作台
CN104438570A (zh) * 2014-10-27 2015-03-25 张晶 冲压机
CN104440474A (zh) * 2014-11-28 2015-03-25 西安交通大学 一种自适应修型叶片砂带抛磨机床
CN105642730A (zh) * 2016-01-05 2016-06-08 北京航空航天大学 双动渐进式预应力板材四轴脉冲电磁调形与调性装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772972A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 西安交通大学 一种大型壳体支管法兰一体化复合渐进成形装置及工艺
CN109772973A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 西安交通大学 一种大型筒形件多点对称式反向渐进翻边成形装置及工艺
CN109772972B (zh) * 2019-03-04 2020-02-14 西安交通大学 一种大型壳体支管法兰一体化复合渐进成形装置及工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN108339877B (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201997999U (zh) 新型双工作台高速加工中心
CN100486728C (zh) 厚径比小于3‰的薄壁封头高精度旋压成形方法
CN102554007B (zh) 一种板料拉深渐进复合成形装置
CN201505795U (zh) 焊接汽车排气管的三维可调工夹装置
CN103707500B (zh) 塑料管翻边装置及使用方法
CN101474651B (zh) 一体化弯管机
KR19990045474A (ko) 원통형부재의 단부를 성형하는 방법 및 장치
CN103100889A (zh) 一种多点柔性定位工装
US7013690B2 (en) Method and forming machine for deforming a hollow workpiece
CN201140248Y (zh) 弯管冲孔装置
CN201186488Y (zh) 汽车门内饰板用热铆焊机
KR101241762B1 (ko) 롤 포밍 장치
CN201168732Y (zh) 一体化弯管机
US20060112752A1 (en) Tube bender
KR920004664B1 (ko) 피라밋 대형의 캔몸체의 제조를 위한 방법 및 장치
CN105537681A (zh) 一种管道弯头切割装置
CN201728265U (zh) 一种空调用全铝水室切边模具
CN202591698U (zh) 一种轴套油槽加工装置
CN202741518U (zh) 弯管成型装置
CN104353949B (zh) 焊枪焊接位置调节装置
CN1669694A (zh) 具有回转工作台的并联式机器人包边系统
US8276428B2 (en) Device for manufacturing profiles
CN101695730B (zh) 多工位数控冲床的快速平移式换模机构
CN104175149B (zh) 一种轴类产品装夹装置及装夹方法
CN101722251B (zh) 集流管自动加工机床

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant