CN112108543A - 一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置 - Google Patents

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孙荧力
李奇涵
谷东伟
吴宇航
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Abstract

本发明涉及一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，属于金属材料型材弯曲成形技术领域，能够广泛用于轨道车辆、汽车制造和日用品制造行业的各种型材弯曲结构制件的生产。本发明将型材弯曲分为若干段，每段均作为成形装置的一个单元体，其具体的数量应根据所成形的三维弯曲制件的长度尺寸和型材主要成形参数确定。每个单元体均由一系列的驱动装置及执行机构组成，可实现三维弯曲制件在水平方向与垂直方向上的弯曲成形与校形，从而实现三维弯曲制件的空间三维曲线构型的自动化控制。

Description

一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置
技术领域
本发明涉及一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，属于机械加工领域，可以广泛用于轨道车辆、汽车制造和日用品制造等行业的各种型材弯曲结构制件的生产。
背景技术
当前多曲率型材三维弯曲结构件广泛应用于航空航天和轨道客车等高端装备制造业。由于该类制件具有良好的空气动力学特性，且能有效的提升空间舒适性与安全性，因此，对此类高性能、轻量化结构件的精确成形一直是金属型材塑性成形领域的热点问题。
目前三维弯曲成形装备一般采用整体模具或多点模具。其中，对于多曲率型材的三维弯曲大多采用拉弯的方式进行加工。然而，由于在现有多点三维拉弯成形工艺中，夹钳在完成水平方向弯曲成形后，需同时带动型材与多点模具在垂直方向运动，多点模具的重力与摩擦作用加剧了两端夹钳的负载，造成夹钳运动轨迹出现扰动，使得型材无法完全贴合模具，垂直平面上的成形精度难于控制。此外，成形过程中夹钳作为唯一的动力输出源，无法实现复杂目标几何形状的弯曲，如多曲率型材的三维弯曲，这已无法满足现代高端装备快速发展的成形需求。
为此，本发明基于多点成形的思想，发明了一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，解决了夹钳负载变化带来成形精度降低的问题。通过在各多点模具位置增加执行机构，实现了复杂三维弯曲零件的成形与校形，并提高了成形效率，具有广阔的应用前景与市场空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，用来实现多曲率型材的复杂三维弯曲成形与校形，提高了成形精度与生产效率。
本发明提供一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，用于多曲率型材的成形。本装置由机架、工作台、单元体、夹钳组成。所述机架用矩形钢材焊接成形，工作台安装在机架上，单元体安装在工作台上，由于单元体（3）可以实现多自由度的调整，从而使得一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置的动作得到大幅度简化。在成形过程中，首先通过第三液压缸与第二电机的驱动实现水平方向上的调形，然后由夹钳带动型材进行轴向拉伸并在水平方向上贴合模具。此时由于型材材料自身力学弯曲变形特性，容易造成型材在局部无法与模具完全贴合。由此，在若干个单元体上由第一液压缸驱动压头接触型材，使其完全贴合模具，完成型材校形的工作，提高了成形精度。在水平方向上成形后，由若干个单元体上的第二液压缸提供动力，完成垂直平面的成形。由此即可成形合格的三维弯曲制件，并且型材截面形状和种类的改变仅需更换模具头，不需要更换其他部件，因此大大节省了模具制造费用。
附图说明
图1：一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置轴测图。
图2：一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置垂直方向弯曲示意图。
图3：一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置俯视图。
图4：一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置单元体示意图。
图5：一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置推弯动力装置示意图。
图6：一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置模具头成形装置示意图。
图7：一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置零件连接结构示意图。
具体实施方式
结合附图与实施例对本实施方式进行说明。
一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，本装置由机架（01）、工作台（02）、单元体（03）、夹钳（05）组成；工作台（02）安装在机架（01）上；单元体（03）由若干排列规则且结构相同的装置构成；单元体（03）安装在工作台（02）上；型材（04）通过夹钳（05）夹紧。
单元体（03）结构为：导轨（03-01）与第三液压缸支架（03-29）安装在工作台（02）上，导轨座（03-02）安装在导轨（03-01）上，底板（03-03）安装在导轨座（03-02）上，垫板（03-04）与第二电机支架（03-18）安装在底板（03-03）上，支架（03-05）与转动块（03-24）安装在垫板（03-04）上，第一电机（03-16）与丝杠（03-19）安装在支架（03-05）上，第一联轴器（03-15）与丝杠螺母座（03-20）安装在丝杠（03-19）上，背板（03-21）与第一液压缸支架（03-07）安装在丝杠螺母座（03-20）上，模具头（03-23）通过销轴（03-22）与背板（03-21）连接，第一液压缸（03-06）安装在第一液压缸支架（03-07）上，压头（03-09）通过球面副（03-08）与第一液压缸（03-06）连接，第二液压缸（03-10）安装在支架（03-05）上，连接架（03-11）安装在第二液压缸（03-10）上，连接块（03-13）通过连接销（03-12）安装在连接架（03-11）上，推块（03-14）安装在连接块（03-13）上，法兰（03-25）安装在转动块（03-24）上，转动轴（03-26）通过法兰（03-25）与转动块（03-24）连接，第二联轴器（03-27）安装在转动轴（03-26）上，第二电机（03-17）安装在第二电机支架（03-18）上，第三液压缸（03-28）安装在第三液压缸支架（03-29）上。
所述第一电机（03-16），第二电机（03-17），第一液压缸（03-06），第二液压缸（03-10）与第三液压缸（03-28）也可以是满足驱动要求的其他任何驱动装置，故本发明也意图包含这些技术方案。
应当理解的是，对本领域来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换 都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
实施例一，T形截面型材三维弯曲成形过程：
第一步，根据目标零件形状，计算模具的调形位置参数，包括导轨座在导轨上的位置和丝杠螺母座在丝杠上的位置，并调形各单元体及其导轨座至导轨上的指定位置，控制各单元体中的第一电机，将模具头调平至同一水平线上，然后控制各单元体中的第二电机，使模具头在水平方向上到达指定位置，完成模具头调形的初始化工作；
第二步，将型材安装在夹钳中，夹钳进行轴向拉伸，然后夹钳带动型材在水平方向上贴合模具，完成型材在水平方向上的弯曲成形；
第三步，各单元体中的第一液压缸带动压头伸出与型材接触，使型材完全贴合模具，完成校形；
第四步，各单元体中的第二液压缸驱动推块与模具头接触，并运动至指定位置，完成型材在垂直于水平面方向上的弯曲成形；
第五步，卸载拉力与推力，夹钳松开型材，调整各个驱动装置，将型材取下，测量尺寸与回弹；
第六步，比较加工后的型材与目标型材，若满足要求，加工结束，若不满足要求，计算偏差，调形模具，重复第一步到第五步，直至获得合格零件。

Claims (2)

1.一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，本装置由机架（01）、工作台（02）、单元体（03）、夹钳（05）组成；工作台（02）安装在机架（01）上；单元体（03）由若干排列规则且结构相同的装置构成；单元体（03）安装在工作台（02）上；型材（04）通过夹钳（05）夹紧。
2.根据权利要求1所述的一种多曲率型材多点复杂弯曲成形校形一体化装置，其特征是，单元体（03）结构为：导轨（03-01）与第三液压缸支架（03-29）安装在工作台（02）上，导轨座（03-02）安装在导轨（03-01）上，底板（03-03）安装在导轨座（03-02）上，垫板（03-04）与第二电机支架（03-18）安装在底板（03-03）上，支架（03-05）与转动块（03-24）安装在垫板（03-04）上，第一电机（03-16）与丝杠（03-19）安装在支架（03-05）上，第一联轴器（03-15）与丝杠螺母座（03-20）安装在丝杠（03-19）上，背板（03-21）与第一液压缸支架（03-07）安装在丝杠螺母座（03-20）上，模具头（03-23）通过销轴（03-22）与背板（03-21）连接，第一液压缸（03-06）安装在第一液压缸支架（03-07）上，压头（03-09）通过球面副（03-08）与第一液压缸（03-06）连接，第二液压缸（03-10）安装在支架（03-05）上，连接架（03-11）安装在第二液压缸（03-10）上，连接块（03-13）通过连接销（03-12）安装在连接架（03-11）上，推块（03-14）安装在连接块（03-13）上，法兰（03-25）安装在转动块（03-24）上，转动轴（03-26）通过法兰（03-25）与转动块（03-24）连接，第二联轴器（03-27）安装在转动轴（03-26）上，第二电机（03-17）安装在第二电机支架（03-18）上，第三液压缸（03-28）安装在第三液压缸支架（03-29）上。
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