CN109092965B - 一种三维曲面拉伸机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维曲面拉伸机，包括上推装置、拉伸装置、卡紧装置、电气控制系统及液压控制系统；所述上推装置包括底座、上平台及从左至右依次平行设置在底座和上平台之间的3个上推油缸；所述拉伸装置包括4组拉伸机构，所述4组拉伸机构分别设置在上平台上方的左前、左后、右前、右后位置，位于左前、左后位置的两组拉伸机构之间及位于右前、右后位置的两组拉伸机构之间分别设有卡紧装置。本发明提供了一种针对雷达射电望远镜制造中的反射面板的拉伸成形设备，本设备能够在拉伸成形过程前根据需要方便地调整面板的曲率，增加了面板在拉伸时的精度且不会出现拉脱现象。

Description

一种三维曲面拉伸机

技术领域

本发明涉及一种曲面拉伸装置，具体为一种三维曲面拉伸机。

背景技术

拉伸成形是三维曲面薄皮构件的主要成形方式之一，如飞机制造中普遍采用的蒙皮类零件如飞机机身、机翼和整流罩等部位的零件的加工、在雷达射电望远镜制造中其反射面板的成形等。

反射面板的成形质量对雷达射电望远镜的精度、灵敏度起到至关重要的作用，因此拉形过程中选用合适、先进的拉形设备对成形质量影响很大，是该生产制造领域的关键设备，目前先进的数控拉形设备主要集中在美法等国，而且还受到高科技、高精尖产品的进口限制，且价格昂贵。国内拉形装备技术经过几十年的发展，其设计与制造水平都有很大进步，但针对雷达射电望远镜制造中的反射面板的拉伸成形设备却没有。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维曲面拉伸机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维曲面拉伸机，包括上推装置、拉伸装置、卡紧装置、电气控制系统及液压控制系统；所述上推装置包括底座、上平台及从左至右依次平行设置在底座和上平台之间的3个上推油缸；位于左端的上推油缸的下端固定安装在底座上，上端与上平台铰接，位于中间和右端的两个上推油缸下端铰接在底座上，上端与上平台铰接；所述拉伸装置包括4组拉伸机构，所述4组拉伸机构分别设置在上平台上方的左前、左后、右前、右后位置，位于左前、左后位置的两组拉伸机构之间及位于右前、右后位置的两组拉伸机构之间分别设有卡紧装置；所述拉伸机构包括支撑架及设在所述支撑架上的拉伸油缸，所述支撑架包括支撑底座，支撑底座上从左至右依次等间距设有若干定位孔；支撑底座上设有拉伸油缸及支撑柱；所述卡紧装置包括提升装置、卡头支架及安装在卡头支架上的若干卡头；所述卡头支架两端一体化设置有转轴，所述转轴连接至支撑柱上的转轴孔；所述卡头支架与卡头之间为滑动连接，所述卡头支架上从中心位置向两侧呈镜像设置有若干弧形导向槽，且从中心位置向两侧设置的每个弧形导向槽的曲率都不同；所述卡头通过T形槽固定连接异形定位导向块，所述异形定位导向块滑动安装在所述弧形导向槽内，相邻两个卡头之间设有弧度定位调整螺钉。

优选的，所述拉伸油缸底部铰接有底板一，所述支撑柱底部铰接有底板二，所述底板一、底板二通过与上述定位孔搭配使用的定位销和螺栓可拆卸地固定在支撑底座上，支撑柱顶部分别设有铰接轴一及转轴孔，通过所述铰接轴一拉伸油缸的活塞杆铰接到支撑柱，通过所述转轴孔将所述卡紧装置与支撑柱转动连接在一起。

优选的，位于两端的卡头上设置定位导向滑块，通过所述定位导向滑块连接提升装置，所述提升装置设置为两组，分别位于卡头支架两端，每组提升装置包括提升油缸及铰接在所述提升油缸下端的连杆，且铰接点设置在所述连杆的中部，连杆的一端连接卡头，另一端铰接在卡头支架上，连杆连接卡头的一端设导向槽，所述导向槽滑动连接卡头上的定位导向滑块。

优选的，左、右两端的上推油缸的前后位置上各设置一个导向装置，所述导向装置下端固定安装在底座上，上端铰接在上平台上；位于左端的上推油缸和其前后位置上的两个导向装置通过同一铰接轴铰接在上平台上，位于右端的上推油缸和其前后位置上的两个导向装置通过同一铰接轴铰接在上平台上；所述导向装置包括固定安装在底座上的导向筒，设于所述导向筒内与导向筒滑动连接的导向柱，所述导向柱的上端铰接在上平台上；位于左端的上推油缸的前后位置上的两个导向装置中的导向柱沿导向筒上下滑动，位于右端的上推油缸的前后位置上的两个导向装置中的导向柱既可以沿导向筒上下滑动，也可以在导向筒内左右转动。

优选的，位于左端的上推油缸的前后位置上的两个导向装置的导向筒为圆筒，其横截面为圆环，导向柱为圆柱体，其横截面为圆形；位于右端的上推油缸的前后位置上的两个导向装置的导向筒同样为圆筒，其横截面为外环为圆形，内环为圆角矩形的异形圆环，导向柱为异形圆柱，其横截面为圆角矩形。

优选的，所述导向筒与导向柱之间设有自润滑套。

优选的，所述卡头包括卡头座，所述卡头座内设置卡紧油缸，卡头座前端设置卡口，卡口内一上一下对称设置两个卡口滑块，所述卡口滑块的末端与所述卡紧油缸的活塞杆卡接；卡口的上下表面设置耐磨衬板，所述耐磨衬板与卡口滑块滑合；所述卡头座左右两侧侧壁上在卡口的上、下位置处分别安装导向板，所述导向板上固定设有导向滑轨，所述卡口滑块上设有与所述导向滑轨相对应的滑槽，通过所述导向滑轨和滑槽可使卡口滑块沿导向板滑动；卡口设置为内大外小，其上下面均为向卡口内倾斜的斜面，两个卡口滑块的夹紧面设置为平面，滑动面为分别与卡口上下面斜率相同的斜面。

优选的，所述卡口滑块的滑动面上设有润滑油槽，卡口滑块的夹紧面上设置有增加摩擦力的网纹。

优选的，所述卡头座上对应卡紧油缸的位置设置有进、出油管道孔，对应润滑油槽的位置设有润滑油填加孔。

优选的，所述卡头支架的中心位置处设置连接杆，所述连接杆连接配重块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

提供了一种针对雷达射电望远镜制造中的反射面板的拉伸成形设备，本设备通过上推装置的独特结构，使得上平台能同步上升或下降，或者是两端油缸升降速度不同，实现一端油缸锁死不动，另一端上升或下降，使上平台倾斜成一定的角度，以满足曲面拉伸的需要；能够在拉伸成形过程前根据需要方便地调整面板的横面曲率，解决了现有技术中横向曲率不可调整或可调整麻烦的问题，增加了面板在拉伸时的精度；通过卡头独特的结构设计，使卡头在卡紧油缸的作用下产生一个较大的初始摩擦力，确保三维曲面板在拉伸过程中不会发生拉脱现象。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明左视图；

图3为上推装置结构示意图；

图4为导向装置结构示意图；

图5中a为左端两个导向装置俯视切面图，b为右端两个导向装置俯视切面图；

图6为拉伸机构主视图；

图7为拉伸机构俯视图；

图8为卡紧装置结构示意图；

图9为卡头支架结构示意图；

图10为卡头结构示意图；

图11为卡头剖面结构示意图；

图12为异形定位导向块结构示意图；

图中：1上推装置、2拉伸装置、3卡紧装置、4连接杆、5配重块、11上平台、12底座、13上推油缸、14导向装置、141导向筒、142自润滑套、143导向柱、21支撑底座、22底板一、23拉伸油缸、24铰接轴一、25转轴孔、26支撑柱、27底板二、28定位孔、31卡头支架、32卡头、33面板、34导向槽、35定位导向滑块、36弧度定位调整螺钉、37连杆、38提升油缸、39异形定位导向块、311转轴、312弧形导向槽、321卡头座、322导向板、323卡口、324卡口滑块、325进、出油管道孔、326润滑油填加孔、327耐磨衬板、328卡紧油缸、329T形槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种三维曲面拉伸机，一种三维曲面拉伸机，包括上推装置1、拉伸装置2、卡紧装置3、电气控制系统及液压控制系统。

其中：所述上推装置1包括底座12、上平台11及从左至右依次平行设置在底座12和上平台11之间的3个上推油缸13；位于左端的上推油缸13的下端固定安装在底座12上，上端与上平台11铰接，位于中间和右端的两个上推油缸13下端铰接在底座12上，上端与上平台11铰接；左、右两端的上推油缸13的前后位置上各设置一个导向装置14，所述导向装置14下端固定安装在底座12上，上端铰接在上平台11上；位于左端的上推油缸13和其前后位置上的两个导向装置14通过同一铰接轴铰接在上平台11上，位于右端的上推油缸13和其前后位置上的两个导向装置14通过同一铰接轴铰接在上平台11上；所述导向装置14包括固定安装在底座12上的导向筒141，设于所述导向筒141内与导向筒141滑动连接的导向柱143，所述导向柱143的上端铰接在上平台11上；位于左端的上推油缸13的前后位置上的两个导向装置14中的导向柱143沿导向筒141上下滑动，位于右端的上推油缸13的前后位置上的两个导向装置14中的导向柱143既可以沿导向筒141上下滑动，也可以在导向筒141内左右转动。

所述拉伸装置2包括4组拉伸机构，所述4组拉伸机构分别设置在上平台11上方的左前、左后、右前、右后位置，位于左前、左后位置的两组拉伸机构之间及位于右前、右后位置的两组拉伸机构之间分别设有卡紧装置3；所述拉伸机构包括支撑架及设在所述支撑架上的拉伸油缸23，所述支撑架包括支撑底座21，支撑底座21上从左至右依次等间距设有若干定位孔28；支撑底座21上设有拉伸油缸23及支撑柱26，所述拉伸油缸23底部铰接有底板一22，所述支撑柱26底部铰接有底板二27，所述底板一22、底板二27通过与上述定位孔28搭配使用的定位销和螺栓可拆卸地固定在支撑底座21上，支撑柱26顶部分别设有铰接轴一24及转轴孔25，通过所述铰接轴一24将拉伸油缸23的活塞杆铰接到支撑柱26，通过所述转轴孔25将所述卡紧装置3与支撑柱26转动连接在一起。

所述卡紧装置3包括提升装置、卡头支架31及安装在卡头支架31上的若干卡头32；所述卡头支架31两端一体化设置有转轴311，所述转轴311连接至支撑柱26上的转轴孔25；所述卡头支架31与卡头32之间为滑动连接，所述卡头支架31上从中心位置向两侧呈镜像设置有若干弧形导向槽312，且从中心位置向两侧设置的每个弧形导向槽312的曲率都不同；所述卡头32通过T形槽329固定连接异形定位导向块39，所述异形定位导向块39滑动安装在所述弧形导向槽312内，相邻两个卡头32之间设有弧度定位调整螺钉36，位于两端的卡头32上设置定位导向滑块35，通过所述定位导向滑块35连接提升装置，所述提升装置设置为两组，分别位于卡头支架31两端，每组提升装置包括提升油缸38及铰接在所述提升油缸38下端的连杆37，且铰接点设置在所述连杆37的中部，连杆37的一端连接卡头32，另一端铰接在卡头支架31上，连杆37连接卡头32的一端设导向槽34，所述导向槽34滑动连接卡头32上的定位导向滑块35。

具体的，本实施例所述的卡头32包括卡头座321，所述卡头座321内设置卡紧油缸328，卡头座321前端设置卡口323，卡口323内一上一下对称设置两个卡口滑块324，所述卡口滑块324的末端与所述卡紧油缸328的活塞杆卡接；卡口323的上下表面设置耐磨衬板327，所述耐磨衬板327与卡口滑块324滑合；所述卡头座321左右两侧侧壁上在卡口323的上、下位置处分别安装导向板322，所述导向板322上固定设有导向滑轨，所述卡口滑块324上设有与所述导向滑轨相对应的滑槽，通过所述导向滑轨和滑槽可使卡口滑块324沿导向板322滑动；卡口323设置为内大外小，其上下面均为向卡口323内倾斜的斜面，两个卡口滑块324的夹紧面设置为平面，滑动面为分别与卡口323上下面斜率相同的斜面。

具体的，本实施例中位于左端的上推油缸13的前后位置上的两个导向装置14的导向筒141为圆筒，其横截面为圆环，导向柱143为圆柱体，其横截面为圆形；位于右端的上推油缸13的前后位置上的两个导向装置14的导向筒141同样为圆筒，其横截面为外环为圆形，内环为圆角矩形的异形圆环，导向柱143为异形圆柱，其横截面为圆角矩形。

具体的，本实施例所述的卡口滑块324的滑动面上设有润滑油槽，夹紧面上设置有增加摩擦力的网纹；所述卡头座321上对应卡紧油缸328的位置设置有进、出油管道孔325，对应润滑油槽的位置设有润滑油填加孔326。

具体的，本实施例所述的导向筒141与导向柱143之间设有自润滑套142。

具体的，本实施例所述的卡头支架31的中心位置处设置连接杆4，所述连接杆4连接配重块5。

具体的，本实施例中的3个上推油缸13可在液压控制系统的控制下同时或单独工作；4个提升油缸38中的每一个提升油缸38均可在液压控制系统的控制下单独工作；每一侧的卡紧装置3中的卡紧油缸328可在液压控制系统的控制下同时或单独工作。

本实施例的使用过程：

首先按需拉伸的面板33长度，通过调整拉伸油缸23、支撑柱26在支撑底座21的位置进而调整左侧与右侧卡紧装置3间距，以适合装卡面板33；随后将模具置于上平台11上中间位置，用螺栓固定。然后依次进行下述操作：

1、装卡：

操作人员打开总电源，启动液压控住系统控住上推油缸13上升启动，带动模具上升到合适位置；控制上推油缸13停止，启动一侧卡紧装置3的提升油缸38，提升油缸38进而驱动连杆37绕固定点摆动，从而使定位导向滑块35在导向槽34内滑动，进而带动位于两端的卡头32通过异形定位导向块39沿弧形导向槽312移动，使两端的卡头32定位在需要的位置及角度上，然后通过调整弧度定位调整螺钉36使中间各卡头32依次定位，以接近模型断面弧度，调整好一侧的卡紧装置3后，同样方法调整另一侧；控制一侧的卡紧装置3的卡紧油缸328回缩，带动上下两个卡口滑块324在卡口323内沿导向板322向内滑动，同时上下两个卡口滑块324间的垂直间距逐渐加大，使卡口323张开，将面板33放置到模具上，将一端放入卡口323内，控住卡紧油缸328外伸，推动上下两个卡口滑块324在卡口323内沿导向板322向外滑动，上下两个卡口滑块324间的垂直间距逐渐缩小，直至夹紧面板33，同样的方法将面板33的另一端放入另一侧的卡紧装置3的各卡头32的卡口323内。

2、拉伸成型：

再次启动上推油缸13，使上平台11上升，带动模具上升到顶紧面板33位置，然后停止上推，启动拉伸油缸23，将面板33拉伸到一定位置，使面板33产生一定的均匀变形，拉伸停止，启动上推油缸13进行上推，使面板33纵向弯曲至边缘失稳产生皱褶，上推停止，再次启动拉伸油缸23，使纵向边缘应力消除，皱褶拉平；拉伸、上推，如此交替动作，直到使面板33的变形完全与模具贴合，保压1-2分钟。

3、卸活：

控制卡紧油缸328回缩，使卡口323张开，启动拉伸油缸23，拉伸一小段距离，使面板33从卡口323内脱出，将面板33从模具上取下，拉伸下一件，重复上述操作。

4、各机构回位：

结束后依次控制拉伸油缸23回缩到位，顶升油缸回缩到位，提升油缸38回缩到位，卡紧油缸328伸出到位，关闭液压系统电机，关闭总电源。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种三维曲面拉伸机，其特征在于：包括上推装置(1)、拉伸装置(2)、卡紧装置(3)、电气控制系统及液压控制系统；所述上推装置(1)包括底座(12)、上平台(11)及从左至右依次平行设置在底座(12)和上平台(11)之间的3个上推油缸(13)；位于左端的上推油缸(13)的下端固定安装在底座(12)上，上端与上平台(11)铰接，位于中间和右端的两个上推油缸(13)下端铰接在底座(12)上，上端与上平台(11)铰接；所述拉伸装置(2)包括4组拉伸机构，所述4组拉伸机构分别设置在上平台(11)上方的左前、左后、右前、右后位置，位于左前、左后位置的两组拉伸机构之间及位于右前、右后位置的两组拉伸机构之间分别设有卡紧装置(3)；所述拉伸机构包括支撑架及设在所述支撑架上的拉伸油缸(23)，所述支撑架包括支撑底座(21)，支撑底座(21)上从左至右依次等间距设有若干定位孔(28)；支撑底座(21)上设有拉伸油缸(23)及支撑柱(26)；所述卡紧装置(3)包括提升装置、卡头支架(31)及安装在卡头支架(31)上的若干卡头(32)；所述卡头支架(31)两端一体化设置有转轴(311)，所述转轴(311)连接至支撑柱(26)上的转轴孔(25)；所述卡头支架(31)与卡头(32)之间为滑动连接，所述卡头支架(31)上从中心位置向两侧呈镜像设置有若干弧形导向槽(312)，且从中心位置向两侧设置的每个弧形导向槽(312)的曲率都不同；所述卡头(32)通过T形槽(329)固定连接异形定位导向块(39)，所述异形定位导向块(39)滑动安装在所述弧形导向槽(312)内，相邻两个卡头(32)之间设有弧度定位调整螺钉(36)。

2.根据权利要求1所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：所述拉伸油缸(23)底部铰接有底板一(22)，所述支撑柱(26)底部铰接有底板二(27)，所述底板一(22)、底板二(27)通过与上述定位孔(28)搭配使用的定位销和螺栓可拆卸地固定在支撑底座(21)上，支撑柱(26)顶部分别设有铰接轴一(24)及转轴孔(25)，通过所述铰接轴一(24)拉伸油缸(23)的活塞杆铰接到支撑柱(26)，通过所述转轴孔(25)将所述卡紧装置(3)与支撑柱(26)转动连接在一起。

3.根据权利要求2所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：位于两端的卡头(32)上设置定位导向滑块(35)，通过所述定位导向滑块(35)连接提升装置，所述提升装置设置为两组，分别位于卡头支架(31)两端，每组提升装置包括提升油缸(38)及铰接在所述提升油缸(38)下端的连杆(37)，且铰接点设置在所述连杆(37)的中部，连杆(37)的一端连接卡头(32)，另一端铰接在卡头支架(31)上，连杆(37)连接卡头(32)的一端设导向槽(34)，所述导向槽(34)滑动连接卡头(32)上的定位导向滑块(35)。

4.根据权利要求3所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：左、右两端的上推油缸(13)的前后位置上各设置一个导向装置(14)，所述导向装置(14)下端固定安装在底座(12)上，上端铰接在上平台(11)上；位于左端的上推油缸(13)和其前后位置上的两个导向装置(14)通过同一铰接轴铰接在上平台(11)上，位于右端的上推油缸(13)和其前后位置上的两个导向装置(14)通过同一铰接轴铰接在上平台(11)上；所述导向装置(14)包括固定安装在底座(12)上的导向筒(141)，设于所述导向筒(141)内与导向筒(141)滑动连接的导向柱(143)，所述导向柱(143)的上端铰接在上平台(11)上；位于左端的上推油缸(13)的前后位置上的两个导向装置(14)中的导向柱(143)沿导向筒(141)上下滑动，位于右端的上推油缸(13)的前后位置上的两个导向装置(14)中的导向柱(143)既可以沿导向筒(141)上下滑动，也可以在导向筒(141)内左右转动。

5.根据权利要求4所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：位于左端的上推油缸(13)的前后位置上的两个导向装置(14)的导向筒(141)为圆筒，其横截面为圆环，导向柱(143)为圆柱体，其横截面为圆形；位于右端的上推油缸(13)的前后位置上的两个导向装置(14)的导向筒(141)同样为圆筒，其横截面为外环为圆形，内环为圆角矩形的异形圆环，导向柱(143)为异形圆柱，其横截面为圆角矩形。

6.根据权利要求5所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：所述导向筒(141)与导向柱(143)之间设有自润滑套(142)。

7.根据权利要求3所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：所述卡头(32)包括卡头座(321)，所述卡头座(321)内设置卡紧油缸(328)，卡头座(321)前端设置卡口(323)，卡口(323)内一上一下对称设置两个卡口滑块(324)，所述卡口滑块(324)的末端与所述卡紧油缸(328)的活塞杆卡接；卡口(323)的上下表面设置耐磨衬板(327)，所述耐磨衬板(327)与卡口滑块(324)滑合；所述卡头座(321)左右两侧侧壁上在卡口(323)的上、下位置处分别安装导向板(322)，所述导向板(322)上固定设有导向滑轨，所述卡口滑块(324)上设有与所述导向滑轨相对应的滑槽，通过所述导向滑轨和滑槽可使卡口滑块(324)沿导向板(322)滑动；卡口(323)设置为内大外小，其上下面均为向卡口(323)内倾斜的斜面，两个卡口滑块(324)的夹紧面设置为平面，滑动面为分别与卡口(323)上下面斜率相同的斜面。

8.根据权利要求7所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：所述卡口滑块(324)的滑动面上设有润滑油槽，卡口滑块(324)的夹紧面上设置有增加摩擦力的网纹。

9.根据权利要求8所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：所述卡头座(321)上对应卡紧油缸(328)的位置设置有进、出油管道孔(325)，对应润滑油槽的位置设有润滑油填加孔(326)。

10.根据权利要求9所述的一种三维曲面拉伸机，其特征在于：所述卡头支架(31)的中心位置处设置连接杆(4)，所述连接杆(4)连接配重块(5)。