CN110180938B - 一种拼焊板分块压边装置及其成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拼焊板分块压边装置及其成形方法，其装置包括上液压缸、上模板、凸模、立柱、凹模、第一杠杆压边组件、第二杠杆压边组件、下模板以及下液压缸，第一杠杆压边组件和第二杠杆压边组件相互对称地设置在凸模两侧，上模板与下模板借助立柱进行固定连接，成形前，下液压缸伸出，由杠杆将力传递给分块压边圈，使拼焊板夹持在凹模与分块压边圈之间，成形时，凸模随上液压缸下移进行拉深，下液压缸中液压油的油压实时通过杠杆转化为成形所需的实时压边力，成形后，三个液压缸回到初始位置，等待下一次操作，本发明利用杠杆原理，将较小的液压力转变为较大的压边力，使机械结构更为紧凑，且杠杆作为一种简单机械结构，便于加工及使用。

Description

一种拼焊板分块压边装置及其成形方法

技术领域

本发明属于实验装置领域，具体涉及一种拼焊板分块压边装置及其成形方法。

背景技术

在现在经济发展中，拼焊板的应用越来越受到人们的重视，尤其是在汽车制造中。目前几乎所有的著名汽车制造商都已在汽车生产中大量地使用拼焊板，据统计，最新型的钢制车身结构中，50％以上都采用了拼焊板制造。虽然拼焊板有着广泛的应用，但其成形技术还与人们的要求有着很大的差距，因此，社会投入大量的人力和财力来对拼焊板的成形工艺进行着研究。

在拼焊板成形工艺中，压边力是影响其成形好坏的一个重要因素，合理的压边力可以有效地降低和抑制零件的起皱与破裂，而分块压边作为一种有效控制拼焊板成形质量好坏的手段越来越受到人们的重视，但是目前还没有一款合适的针对拼焊板分块压边成形的高度自动化的精度较高的实验装置来实时施加变化的压边力。

发明内容

本专利利用液压缸提供动力，提供了一种拼焊板分块压边装置及其成形方法，通过两个相同的杠杆压边组件来提供压边力大小和方向可控制的两个压边力，其在使用时，液压控制系统通过控制液压油的油压变化，来控制压边力的大小，从而可以有效地抑制拼焊板的起皱与破裂。

具体地，本发明提供一种拼焊板分块压边装置，其包括上液压缸、上模板、凸模、立柱、凹模、第一杠杆压边组件、第二杠杆压边组件、下模板以及下液压缸；

立柱设置在上模板和下模板之间，上液压缸设置在上模板的顶部，凸模设置在上模板的下方并与上液压缸固定，凹模固定在下模板的上方，第一杠杆压边组件和第二杠杆压边组件相互对称地设置在凸模的两侧，上模板与下模板的四个边部分别借助于立柱进行支撑，下液压缸设置有两个，两个液压缸对称设置在下模板的两侧，拼焊板放置在凹模的上表面并借助于第一杠杆压边组件和第二杠杆压边组件进行压边；

第一杠杆压边组件和第二杠杆压边组件均包括杠杆、第一销钉、第二销钉、第三销钉、杠杆连接块、杠杆连接件、分块压边圈以及杠杆支撑柱，杠杆支撑柱固定在下模板上，杠杆与杠杆支撑柱之间借助于第一销钉连接，杠杆的第一端与分块压边圈借助于第二销钉连接，杠杆的第二端通过杠杆连接块与杠杆连接件借助于第三销钉连接；

杠杆连接块安装在杠杆连接件上，杠杆连接件的底部固定在下液压缸上，两个下液压缸通过液压控制系统能分别实时进行液压控制从而根据需要向拼焊板提供不同的压边力。

优选地，液压控制系统包括油箱、过滤器、液压泵、第一液压单元、第二液压单元与第三液压单元；

第一液压单元包括第一电磁溢流阀和第一电磁换向阀；第二液压单元包括第二电磁溢流阀和第二电磁换向阀；第三液压单元包括第三电磁溢流阀和第三电磁换向阀；液压泵安装在油箱内，过滤器设置在液压泵的进油口处，第一液压单元、第二液压单元与第三液压单元并联设置，三个液压单元的进油口分别与液压泵出油口连通，三个液压单元的回油口分别与油箱连通；

第一电磁溢流阀与第一电磁换向阀相连，第一电磁换向阀的两个出油口分别与其中一个下液压缸的无杆腔与有杆腔相连，第二电磁溢流阀与第二电磁换向阀相连，第二电磁换向阀的两个出油口分别与上液压缸的无杆腔与有杆腔相连，第三电磁溢流阀与第三电磁换向阀相连，第三电磁换向阀的两个出油口分别与另一个下液压缸的无杆腔与有杆腔相连。

优选地，凸模具有初始位置以及预设位置，其中初始位置位于距凹模上表面50mm处，预设位置应根据不同拼焊板的拉深工艺得知，凸模能够在液压缸的推动下在初始位置与预设拉深位置之间上下移动。

优选地，上液压缸借助于四个上模板紧固螺钉固定在上模板上；

两个下液压缸分别借助于四个下模板紧固螺钉固定在下模板的两侧。

优选地，立柱位于上部的一端固定在上模板上，立柱位于底部的一端固定在下模板上，立柱设置有四根。

优选地，杠杆为L形结构，杠杆上靠近中间位置处设置有用于安装第一销钉的销钉孔，杠杆的第一端设置有用于安装第二销钉的销钉孔，杠杆的第二端设置有用于安装杠杆连接块的通孔。

优选地，杠杆连接件包括圆柱体以及U形件，U形件的两侧分别开设有销钉孔，圆柱体固定在下液压缸上。

优选地，下模板的中间位置开设有凹模安装孔，凹模安装孔的两侧分别设置有一个杠杆支撑柱安装孔，每一个杠杆支撑柱安装孔外侧开设有一个下液压缸孔，下模板的四个边角处分别开设有一个用于安装立柱的安装孔。

本发明还提供一种拼焊板成形方法，其包括以下步骤：

S1、将拼焊板放置在下模板的凹模上表面，液压油进入其中一侧的下液压缸，推动该下液压缸上移，通过该侧的第一杠杆压边组件将该下液压缸的推力传递给该侧的第一杠杆压边组件的分块压边圈，拼焊板的一侧受到该侧分块压边圈提供的向下的压边力，将拼焊板的该侧压在凹模的上表面，之后，利用同样的方法将拼焊板的另一侧压在凹模的上表面；

S2、液压控制系统控制液压油进入上液压缸，推动上液压缸下移，固定在上液压缸上的凸模跟随上液压缸一起从初始位置开始下移，当凸模与拼焊板的上表面接触时，拼焊板进入成形过程，此时，凹模固定不动，凸模继续下压，当凸模到达其预设拉深位置时，完成拼焊板的成形过程；

S3、成形过程结束后，上液压缸与固定在其上的凸模上移，回到初始位置，两个下液压缸下移，通过杠杆使两个分块压边圈上移，回到初始位置，等待下一次操作。

优选地，步骤S2中，液压控制系统通过调整下液压缸的油压的变化来实时控制压边力的大小，保证不同厚度拼焊板的成形。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的压边装置采用分块压边，且每个压边组件的压边力可独立调节，控制精度高，使用方便。本发明在使用时，液压控制系统通过控制液压缸的油压变化，两个杠杆压边组件能够分别单独控制压边力的大小，可以有效地抑制拼焊板的起皱与破裂。

2、本发明通过杠杆的作用，只需要较小的液压力就能获得较大的压边力，能够减小液压缸的尺寸，降低整体装置的制造成本。

3、本发明的压边装置的各个部件加工简单方便，零件结构简单，没有结构复杂难以加工的零件，有效的缩短了制造周期，降低了经济成本，能够节约大量的人力物力，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构的轴测图；

图3为本发明的杠杆连接件的结构示意图；

图4为本发明的杠杆的结构示意图；

图5为本发明的凹模的结构示意图；

图6为本发明的下模板的结构示意图；

图7为本发明的分块压边圈的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例操作对本发明作进一步详细描述。以下实施实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供一种拼焊板分块压边装置，如图1及图2所示，其包括上液压缸1、上模板2、上模板紧固螺钉3、凸模4、立柱5、凹模6、下模板7、第一杠杆压边组件101、第二杠杆压边组件102、下模板紧固螺钉16以及下液压缸17。随着凸模4的上下移动，将设置在凹模6上表面的拼焊板拉深成形。

上液压缸1通过四根上模板紧固螺钉3固定在上模板2上，将凸模4固定在上液压缸1上，凸模4具有一个初始位置及预设拉深位置，初始位置位于凹模6上表面50mm处，预设拉深位置可以根据实际需要进行设置，在使用过程中，凸模4能够在上液压缸1的带动下在初始位置和预设拉深位置之间上下移动。将四根立柱5位于上部的的一端固定在上模板2上，将四根立柱5位于底部的另一端固定在下模板7上。

凹模6固定在下模板7上，左右两个下液压缸17分别用四根下模板紧固螺钉16固定在下模板7的两侧。第一杠杆压边组件101以及第二杠杆压边组件102对称地设置在凸模4的左右两侧，第一杠杆压边组件101以及第二杠杆压边组件102之间形成一个供凸模4穿过的方孔。如图5所示，凹模6的中间设置有容纳凸模4的凹槽61。

拼焊板放置在凹模6的上表面上。本发明的拼焊板可以是具有不同厚度t1和t2的两块板材，也可以是多块具有不同厚度和材料性能的拼焊板。针对这样非轴对称件的拼焊板，利用常规的压边装置进行拉深时压边效果不好。本发明基于此提供了一种具有新型结构的、用于拼焊板的液压分块压边成形装置，其将压边组件沿轴向分成两部分，并且对每个压边组件实现独立、实时地在线控制，从而解决由于变形区板料厚度沿周向分布不均时，对整个变形区实施有效压边控制的问题。另外，本发明通过杠杆的原理，只需要较小的液压力就能获得较大的压边力。

使用时，凸模4在上液压缸1的带动下从初始位置开始向下移动，当凸模4与拼焊板上表面接触时，拼焊板进入成形过程时，凹模6固定不动，凸模4继续下压，当凸模4到达某一预设拉深位置时，完成拼焊板的成形过程。

第一杠杆压边组件101以及第二杠杆压边组件102的结构完全相同，其均包括杠杆8、第一销钉9、第二销钉10、第三销钉11、杠杆连接块12、杠杆连接件13、分块压边圈14以及杠杆支撑柱15。

杠杆支撑柱15与杠杆8之间借助于第一销钉9连接，杠杆8的第一端与分块压边圈14借助于第二销钉10连接，杠杆8的第二端通过杠杆连接块12与杠杆连接件13借助于第三销钉11连接。

左右两侧的两个杠杆支撑柱15分别固定在下模板7两侧，将两个杠杆连接件13分别固定在左右下液压缸17上，两个杠杆8的第二端通过两个杠杆连接块12借助于两个第三销钉11分别固定在左右两个杠杆连接件13上，左右两个杠杆8分别通过两个第一销钉9固定在两个杠杆支撑柱15上，两个分块压边圈14分别通过两个第二销钉10固定在两个杠杆8的第一端。

如图3所示，杠杆连接件13包括圆柱体131以及U形件132，U形件132的两侧分别开设有安装第三销钉11的销钉孔133，圆柱体131固定在下液压缸17上。

如图4所示，杠杆8为L形结构，杠杆8第一端设置有销钉孔83，销钉孔83用于安装第二销钉10。杠杆8靠近中间位置处设置有销钉孔82，销钉孔82用于安装第一销钉9，杠杆8的第二端设置有用于安装杠杆连接块12的方形通孔81。杠杆连接块12和杠杆连接件13均开设有安装第三销钉11的销钉孔。

如图6所示，下模板7的中间位置开设有凹模安装孔72。凹模安装孔72的两侧分别设置有一个杠杆支撑柱安装孔75，杠杆支撑柱安装孔75用于安装杠杆支撑柱15。

每一个杠杆支撑柱安装孔75外侧开设有一个下液压缸孔73，下液压缸孔73用于供下液压缸17安装。下液压缸孔73的四周设置有用于安装四根下模板紧固螺钉16的螺栓孔74。下模板7的四个边角处分别开设有一个用于安装立柱5的安装孔71。

如图7所示，分块压边圈14包括半圆形底座141以及锥形连接块142，锥形连接块142的端部设置有凸耳143，凸耳143开设有销钉孔144。

左右两侧的两个分块压边圈14组合成一个具有方孔的结构，对拼焊板进行压边，该方孔具有圆形转角。拼焊板放置在两个分块压边圈14与凹模6之间。

如图1所示，液压控制系统包括油箱18、过滤器19、液压泵20、第一液压单元、第二液压单元与第三液压单元。

第一液压单元包括第一电磁溢流阀21和第一电磁换向阀24。第二液压单元包括第二电磁溢流阀22和第二电磁换向阀25。第三液压单元包括第三电磁溢流阀23和第三电磁换向阀26。液压泵20安装在油箱18内，过滤器19设置在液压泵20的进油口处，第一液压单元、第二液压单元与第三液压单元并联设置，三个液压单元的进油口分别与液压泵20的出油口连通，三个液压单元的回油口分别与油箱18连通。如图1所示，第一电磁溢流阀21与第一电磁换向阀24相连，第一电磁换向阀24的左右两个出油口分别与左侧的下液压缸17的无杆腔与有杆腔相连。第二电磁溢流阀22与第二电磁换向阀25相连，第二电磁换向阀25的左右两个出油口与上液压缸1的无杆腔与有杆腔相连。第三电磁溢流阀23与第三电磁换向阀26相连，第三电磁换向阀26的左右两个出油口分别与右侧的下液压缸17的无杆腔与有杆腔相连。

在使用时，液压泵20开启用于向液压系统供油，液压控制系统通过控制第一电磁溢流阀21与第三电磁溢流阀23来调控各自出油口的油压，液压缸内的油压随之实时变化从而使两个下液压缸17获得实时变化的压边力，再通过杠杆组件，使两个分块压边圈14获得各自所需的实时压边力。液压控制系统通过控制第二电磁溢流阀22的出油口油压，从而实时调整上液压缸1的油压，使上液压缸1按工艺需要对拼焊板进行拉深工艺。

在整个拉深过程中电磁换向阀用于控制液压缸的伸出与收缩，当电磁换向阀的阀芯置于左位时，阀芯由于磁力作用吸引至左侧阀位，液压油通过液压管路进入三个液压缸的无杆腔，使活塞杆伸出，此处的“置于左位”是指电磁换向阀左端电磁通电。

当三个电磁换向阀的阀芯置于右位时，液压油通过液压管路进入三个液压缸的有杆腔，使活塞杆缩回；三个电磁换向阀的阀芯置于中位时，三个液压缸锁死。

本发明还提供一种拼焊板的成形方法，其包括以下步骤：

S1、将拼焊板放置在凹模6表面上，液压油通过左右两个下液压缸17上的进油孔进入一侧的下液压缸17，推动该下液压缸17上移，通过该侧的第一杠杆压边组件101将该下液压缸17的推力传递给第一杠杆压边组件101的分块压边圈14，拼焊板的一侧受到该侧的分块压边圈14提供向下的压边力，将拼焊板该侧压在凹模6上表面，利用同样的方法将拼焊板另一侧压在凹模6上表面。

S2、液压油通过上液压缸1上的进油孔进入上液压缸1，使上液压缸1下移，固定在上液压缸1上的凸模4跟随一起下移，当凸模4与拼焊板上表面接触时，拼焊板进入成形过程，凹模6固定不动，凸模4继续下压，当凸模4到达某一预设拉深位置时，完成拼焊板的成形过程。

S3、成形过程结束后，上液压缸1与固定在其上的凸模4上移，回到初始位置，两个下液压缸17下移，通过两个杠杆8使两个分块压边圈14上移，回到初始位置，等待下一次操作。

在成形过程中，通过第一杠杆压边组件101和第二杠杆压边组件102实时将下液压缸17中油压转化为成形所需的实时压边力大小。液压控制系统通过调整下液压缸17的油压的变化来实时控制压边力的大小，保证不同厚度拼焊板的成形。

下面结合具体实施例对本发明做进一步解释：

如图1所示，拉深准备阶段，将拼焊板放置在凹模6上表面，开启液压泵20，打开第一液压单元与第三液压单元，第一电磁换向阀24的阀芯与第三电磁换向阀26的阀芯置于左侧阀位，两个下液压缸17的活塞杆伸出，再通过杠杆8的作用将向上的液压力转换为向下的压边力，使拼焊板夹持在分块压边圈14与凹模6之间，将第一液压单元与第三液压单元的两个电磁换向阀的阀芯置于中位锁紧两个下液压缸17，准备阶段完成。

拉深成形阶段，开启第二电磁溢流阀22，第二电磁换向阀25的阀芯置于左侧阀位，使上液压缸1的活塞杆伸出，使固定在液压缸1上的凸模4向下移动，当凸模4与拼焊板接触时，拼焊板开始成形过程。此时，将第一电磁换向阀24的阀芯与第三电磁换向阀26的阀芯置于左位，控制系统通过控制两个液压腔的油压变化从而获得变化的液压缸压力，再通过杠杆机构使两个分块压边圈14分别获得各自所需的实时压边力。当凸模4到达工艺预设位置时，拉深工艺完成，将三个电磁换向阀的阀芯置于中位锁紧液压缸。

成型工艺结束后，将第二电磁换向阀25的阀芯置于右位，使上液压缸1的活塞杆收回，回到初始位置；将第一电磁换向阀24的阀芯与第三电磁换向阀26的阀芯置于右位，使左右两个下液压缸17的活塞杆收回，回到初始位置，将三个电磁换向阀的阀芯置于中位锁紧液压缸，等待下一次操作。

最后应说明的是：以上的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种拼焊板分块压边装置，其特征在于：其包括上液压缸、上模板、凸模、立柱、凹模、第一杠杆压边组件、第二杠杆压边组件、下模板以及下液压缸；

所述立柱设置在所述上模板和所述下模板之间，所述上液压缸设置在所述上模板的顶部，所述凸模设置在所述上模板的下方并与所述上液压缸固定连接，所述凹模固定在所述下模板的上方，所述第一杠杆压边组件和第二杠杆压边组件相互对称地设置在所述凸模的两侧，所述上模板与所述下模板的四个边部分别借助于所述立柱进行支撑，所述下液压缸设置有两个，两个下液压缸对称设置在所述下模板的两侧，拼焊板放置在所述凹模的上表面并借助于所述第一杠杆压边组件和第二杠杆压边组件进行压边；

所述第一杠杆压边组件和第二杠杆压边组件均包括杠杆、第一销钉、第二销钉、第三销钉、杠杆连接块、杠杆连接件、分块压边圈以及杠杆支撑柱，所述杠杆支撑柱固定在所述下模板上，所述杠杆与所述杠杆支撑柱之间借助于所述第一销钉连接，所述杠杆的第一端与所述分块压边圈借助于所述第二销钉连接，所述杠杆的第二端通过所述杠杆连接块与所述杠杆连接件借助于所述第三销钉连接；

所述杠杆连接块安装在所述杠杆连接件上，所述杠杆连接件的底部固定在所述下液压缸上，两个下液压缸通过液压控制系统能分别实时进行液压控制从而根据需要向拼焊板提供不同的压边力；

所述凸模具有初始位置与预设拉深位置，所述凸模能够在所述上液压缸的推动下在初始位置与预设拉深位置之间上下移动；

所述立柱位于上部的一端固定在所述上模板上，所述立柱位于底部的一端固定在所述下模板上，所述立柱设置有四根；

所述杠杆连接件包括圆柱体以及U形件，U形件的两侧分别开设有销钉孔，圆柱体固定在所述下液压缸上；

所述杠杆为L形结构，所述杠杆上靠近中间位置处设置有用于安装所述第一销钉的销钉孔，所述杠杆的第一端设置有用于安装所述第二销钉的销钉孔，所述杠杆的第二端设置有用于安装所述杠杆连接块的通孔；

所述下模板的中间位置开设有凹模安装孔，凹模安装孔的两侧分别设置有一个杠杆支撑柱安装孔，每一个杠杆支撑柱安装孔外侧开设有一个下液压缸孔，所述下模板的四个边角处分别开设有一个用于安装所述立柱的安装孔；

分块压边圈包括半圆形底座以及锥形连接块，锥形连接块的端部设置有凸耳，凸耳开设有销钉孔。

2.根据权利要求1所述的拼焊板分块压边装置，其特征在于：所述上液压缸借助于四个上模板紧固螺钉固定在所述上模板上；

所述两个下液压缸分别借助于四个下模板紧固螺钉固定在所述下模板的两侧。

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