CN110026461A - 一种柔性钣金弯曲成形设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性钣金弯曲成形设备，包括控制器，上推机构、上模板、下压机构、下模板、旋转机构、弯曲板、平移机构，上模板边缘可拆卸安装有凸模压块，上模板用于带动凸模压块将钣金件压在下模板上，下压机构用于推动上模板和下模板向下移动，上推机构用于向上推动下模板，弯曲板通过平移机构设置在下模板上，平移机构用于推动弯曲板靠近或远离凸模压块。实现下压机构和旋转机构的协同运动，保证钣金件在整个成形过程中与凸模压块贴合且无相对滑动，克服了摩擦力对弯曲成形质量的影响，提高了弯曲成形质量。弯曲结束后检测传感器可采集并计算工件的弯曲回弹角度，若回弹角度过大，则再次对钣金件进行弯曲矫正，确保弯曲加工件符合尺寸要求。

Description

一种柔性钣金弯曲成形设备

技术领域

本发明涉及钣金加工领域，具体涉及一种柔性钣金弯曲成形设备。

背景技术

钣金弯曲成形回弹问题是生产实践中最难以解决的问题，一直受到国内外专家学者的持续关注，回弹问题的主要研究方法主要包括理论解析法、有限元数值模拟法、实验研究方法等。

在国内外专家学者的不懈努力之下，采用解析方法研究的回弹精度有所提高，但是实际的弯曲过程是一个复杂的力学过程，回弹过程的复杂程度也远远大于弹性结构的变形计算，因此，传统的解析法在计算弯曲回弹问题过程中采用了大量的假设和简化，从而降低了计算的精度。

随着计算机技术的飞速发展和塑性成形理论的不断进步，计算机数值模拟技术现已经成为研究钣金弯曲回弹问题的有利工具，主要采用有限元模拟技术对弯曲回弹进行研究。

轻量化、高强度、高性能以及低成本的制造技术是新型的钣金弯曲成形工艺的需求，需要我们不断的对新工艺、新装备进行探索研究,实现高效、快速、柔性和精确成形，随着计算机技术的大量普及，板材加工设备的自动化技术已经取得了长足的发展，板材加工设备和技术更是日新月异，经历了单机自动化，柔性化制造单元、系统，到无人化工厂及计算机集成制造系统的历程。

我国的钣金柔性制造系统起步相较于发达国家较晚，起点低，钣金柔性制造系统在上世纪七、八十年代就已在国外开始应用。直到九十年代初，才首次研发出拥有我国自主知识产权的柔性制造系统，该系统在天水长城开关厂试验使用运行至今，质量通过了实践检验，并取得了很好的经济效益。

德国KSA公司与瑞士BaiKerAC共同研发了世界上最大的喷丸成形机床，该设备采用高速弹丸流撞击金属板材表面，从而使受到撞击的表面发生塑性变形，成为我们需要的形状。辛晓叶等提出的万能钣金冷成型机，该设备的技术原理高速、间断式捶打金属表面，是敲打的部位发生塑性变形，从而得到需要的零件。这两种设备均采用外力冲击的方法对钣金件进行加工，每一次的冲击都是一个完整的加工过程，这个加工过程中不会产生集中应力，从而减小钣金件成形卸载后的回弹。意大利的MURARO等公司研发了专用的主动充液成形机床，瑞典APT等公司研发了专用的被动充液成形机床，该成形过程通过钣金在轴向进给和液压胀形的协同运作下，实行钣金件的弯曲成形过程。法国的ACB、美国的CYRILBATH等公司在在热成型技术上都有较为深入的研究，并研发了一些专用的热成型设备。这些先进的成形工艺在一定程度上能减小钣金弯曲成形后的回弹，提高钣金弯曲成形质量，但是加工成本高，成形过程复杂，而且国外一些先进的制造技术和装备基本由欧美等国垄断经营，导致价格高昂，国内购买困难，难以满足实际的生产需求。

我国近年来钣金行业发展迅猛，济南捷迈数控工程公司、湖北三环集团等行业在钣金加工制造领域颇有实力。在钣金弯曲行业，湖北三环的PPH35/13型350KN数控板料折弯机和江苏扬力的EB3512型数控板料折弯机采用BOSCH等公司的数字闭路液压系统驱动，采用DELEM等公司的专用数控系统，能柔性化适应多种弯曲件的弯曲成形，代表了我国的先进弯曲工艺，但这些设备在保证钣金弯曲成形质量方面，尤其钣金件的平面度还与国外先进设备存在一定的差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种柔性钣金弯曲成形设备。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种柔性钣金弯曲成形设备，包括控制器，上推机构、上模板、下压机构、下模板、旋转机构、弯曲板、平移机构，所述上模板边缘可拆卸安装有凸模压块，所述上模板用于带动凸模压块将钣金件压在下模板上，所述下压机构用于推动上模板和下模板向下移动，所述上推机构用于向上推动下模板，所述弯曲板通过平移机构设置在下模板上，所述平移机构用于推动弯曲板靠近或远离凸模压块；

所述弯曲板与下模板平行，所述弯曲板靠近下模板一侧的边缘上设置有旋转机构，所述旋转机构的转轴与弯曲板和下模板的边缘平行，所述旋转机构用于驱动弯曲板绕下模板向上旋转；

所述控制器用于控制旋转机构驱动弯曲板绕下模板向上旋转的同时，控制下压机构推动上模板和下模板向下移动，使钣金件始终贴紧弯曲板。

进一步的，所述上模板上还设置有检测传感器，所述检测传感器用于在钣金件弯曲完成后检测钣金件的回弹角度，并将检测结果发送给控制器，所述控制器用于对检测结果进行判断，若检测结果大于预设阈值，则控制旋转机构再次启动旋转，进行弯曲矫正。

进一步的，所述旋转机构通过减速机与弯曲板连接。

进一步的，所述上推机构为液压缸，下压机构、旋转机构和平移机构均为伺服电机。

本发明的有益效果为：

1.本发明的上模板和下模板间隙、弯曲板距离凸模压块的距离均可调整，从而保证不同料厚、不同材料、不同外形的钣金件能直接使用该设备弯曲成形；

2.加工不同弯曲半径的钣金件时，只需更换凸模压块即可使用该设备弯曲成形，实现设备通用性；

3.利用伺服电机驱动，能实现弯曲力矩、成形速度、压边力等影响弯曲质量的一些重要工艺参数的柔性化调整；

4.实现下压机构和旋转机构的协同运动的协同运动，保证钣金件在整个成形过程中与凸模压块贴合且无相对滑动趋势，从而完全克服了摩擦力对弯曲成形质量的影响，提高了钣金弯曲成形质量。

5、弯曲结束后检测传感器可采集并计算工件的弯曲角度和弯曲回弹角度，若回弹角度过大，则再次对钣金件进行弯曲矫正，直到符合钣金件尺寸要求为止。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的侧面剖视结构示意图；

图3为本发明的局部放大结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、上推机构；2、上模板；3、下压机构；4、下模板；5、旋转机构；6、弯曲板；7、平移机构；8、检测传感器；9、凸模压块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-图3所示，一种柔性钣金弯曲成形设备，包括控制器，上推机构1、上模板2、下压机构3、下模板4、旋转机构5、弯曲板6、平移机构7，所述上模板2边缘可拆卸安装有凸模压块9，所述上模板2用于带动凸模压块9将钣金件压在下模板4上，所述下压机构3用于推动上模板2和下模板4向下移动，所述上推机构1用于向上推动下模板4，所述弯曲板6通过平移机构7设置在下模板4上，所述平移机构7用于推动弯曲板6靠近或远离凸模压块9；

所述弯曲板6与下模板4平行，所述弯曲板6靠近下模板4一侧的边缘上设置有旋转机构5，所述旋转机构5的转轴与弯曲板6和下模板4的边缘平行，所述旋转机构5用于驱动弯曲板6绕下模板4向上旋转；

所述控制器用于控制旋转机构5驱动弯曲板6绕下模板4向上旋转的同时，控制下压机构3推动上模板2和下模板4向下移动，使钣金件始终贴紧弯曲板6。

作为一种实施方式，所述上模板2上还设置有检测传感器8，所述检测传感器8用于在钣金件弯曲完成后检测钣金件的回弹角度，并将检测结果发送给控制器，所述控制器用于对检测结果进行判断，若检测结果大于预设阈值，则控制旋转机构5再次启动旋转。

作为一种实施方式，所述旋转机构5通过减速机与弯曲板6连接。

作为一种实施方式，所述上推机构1为液压缸，下压机构3、旋转机构5和平移机构7均为伺服电机。

本发明的使用步骤为：

STEP1：根据钣金件对弯曲半径的技术要求更换相应的弯曲凸模镶件。

STEP2：弯曲前板料厚度测量。影响弯曲成形质量的一个重要参数是弯曲模具凸、凹模之间的间隙，这个间隙值与材料的厚度直接相关，而国标对热轧板或者冷轧板的厚度偏差范围较大，尤其是厚度大于3mm的中厚板，即使是同一批次板料都存在厚度偏差较大的现象。因此，本工艺流程首先通过测量的材料实际厚度调节弯曲板距离凸模压块的距离，即调节弯曲模具凸、凹模之间的间隙，解决材料外部差异对弯曲成形结果的影响。

STEP3：弯曲工艺参数设定：控制器根据零件成形要求初步自动设定设备弯曲角度、压边力、弯曲力矩、成形速度等重要工艺参数。

STEP4：将待弯曲钣金件放置在可移动的通用化下模板4上部的定位板上，本实施例中上推机构为压力可调的单向油缸，通用化下模板底部由压力可调的单向油缸支撑，单向油缸提供了弯曲成型过程的压边力；

STEP5：本实施例中下压机构为下压伺服电机，通用化上模板顶部通过丝杆机构与下压伺服电机连接，通用化上模板下部前端安装可替换的凸模压块。凸模压块根据零件图纸要求的弯曲半径定制，下压伺服电机驱动通用化上模板向下运动，首先将待弯曲钣金件压紧在下模板上完成零件的定位和压紧；弯曲开始后，下压伺服电机根据工艺参数设定的速度驱动上模板和下模板同时往下运动；

STEP6：本实施例中旋转机构为弯曲伺服电机，弯曲伺服电机通过减速机与弯曲装置的转轴连接。在弯曲加工过程中弯曲伺服电机根据控制器设置的弯曲速度驱动弯曲装置绕转轴向上旋转弯曲。弯曲设备根据设定值调整单向油缸的压边力，然后控制下压伺服电机和弯曲伺服电机协同运动，完成整个弯曲成形过程；

整个弯曲过程中折弯装置始终与板料折弯处的弯曲圆弧相切，这样折弯装置与待弯曲零件在整个成行过程中无相对滑动趋势，从而完全克服了摩擦力对弯曲成形质量的影响，能提高钣金弯曲成形质量；

STEP7：弯曲过程完成后下压伺服电机不动，弯曲伺服电机回撤一定的角度，传感器实时测量钣金件回弹角度。

STEP8：控制器根据测量计算所得回弹角度判断弯曲角度是否合格，如回弹使得弯曲角度偏小，则控制器调整控制参数控制弯曲伺服电机再次进行校正弯曲，直至达到零件要求为止。这种回弹角闭环控制方式解决了由于材料内部组织差异性导致回弹难以预测的问题。

STEP9：若传感器测得回弹后的弯曲角度偏大，该装置无法再进行校正，则停机报警，同时会自动调整工艺参数等待进行下一件加工。如果传感器测量并判定弯曲角度合格，则下压伺服电机和弯曲伺服电机回位，完成弯曲过程。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种柔性钣金弯曲成形设备，其特征在于，包括控制器，上推机构(1)、上模板(2)、下压机构(3)、下模板(4)、旋转机构(5)、弯曲板(6)、平移机构(7)，所述上模板(2)边缘可拆卸安装有凸模压块(9)，所述上模板(2)用于带动凸模压块(9)将钣金件压在下模板(4)上，所述下压机构(3)用于推动上模板(2)和下模板(4)向下移动，所述上推机构(1)用于向上推动下模板(4)，所述弯曲板(6)通过平移机构(7)设置在下模板(4)上，所述平移机构(7)用于推动弯曲板(6)靠近或远离凸模压块(9)；

所述弯曲板(6)与下模板(4)平行，所述弯曲板(6)靠近下模板(4)一侧的边缘上设置有旋转机构(5)，所述旋转机构(5)的转轴与弯曲板(6)和下模板(4)的边缘平行，所述旋转机构(5)用于驱动弯曲板(6)绕下模板(4)向上旋转；

所述控制器用于控制旋转机构(5)驱动弯曲板(6)绕下模板(4)向上旋转的同时，控制下压机构(3)推动上模板(2)和下模板(4)向下移动，使钣金件始终贴紧弯曲板(6)。

2.根据权利要求1所述的柔性钣金弯曲成形设备，其特征在于，所述上模板(2)上还设置有检测传感器(8)，所述检测传感器(8)用于在钣金件弯曲完成后检测钣金件的回弹角度，并将检测结果发送给控制器，所述控制器用于对检测结果进行判断，若检测结果大于预设阈值，则控制旋转机构(5)再次启动旋转。

3.根据权利要求2所述的柔性钣金弯曲成形设备，其特征在于，所述旋转机构(5)通过减速机与弯曲板(6)连接。

4.根据权利要求2所述的柔性钣金弯曲成形设备，其特征在于，所述上推机构(1)为液压缸，下压机构(3)、旋转机构(5)和平移机构(7)均为伺服电机。