CN112719455A - 一种板材连续柔性渐进成形加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板材连续柔性渐进成形加工装置及方法，它解决了现有技术加工时需要不断拆装加工夹具装夹板材，不能实现板材的连续柔性渐进成形加工的问题。其技术方案为：包括传送装置、夹紧装置、竖向调节装置、纵向调节装置和切割装置。传送装置，其通过短轴固定在前后竖板上，前后竖板安装于纵向调节装置之上；夹紧装置，共有四个分别安装于前后左右四个方位，每个夹紧装置由上下两部分组成，前后两个夹紧装置通过竖向调节装置与纵向调节装置相连，左侧夹紧装置上装有切割装置；传送装置和前后夹紧装置可以通过纵向调节装置实现前后移动。

Description

一种板材连续柔性渐进成形加工装置及方法

技术领域

本发明涉及板材成形加工领域，尤其涉及一种板材连续柔性渐进成形加工装置及方法。

背景技术

板材渐进成形技术是以快速成形技术的“分层制造”思想为基础，成形过程中可以不使用模具，能够加工非旋转体复杂曲面件的一种新兴的柔性成形技术。使用柔性渐进成形技术，可以直接通过零件三维模型导出加工程序，在数控机床等数控操作装置上成形零件并且不使用模具或不需专用模具，开发时间及开发经济成本要大大低于传统冲压或成形技术。

板材渐进成形技术是针对现代社会要求产品日益多样化、产品设计不断创新、产品更新换代快等特点而提出的塑性加工技术，它适应产品的创新设计，多品种、小批量的产品生产，交货时间短、快速响应用户需要等要求。

发明人发现，渐进成形加工时，被加工的板材四周需要被压边圈和支撑板夹紧并固定在专用夹具装置上，现有渐进成形装置对中等批量以上产品进行加工时，需要不断拆装加工夹具装夹板材和取走加工后的板材，效率较低，不能满足板材的连续柔性渐进成形加工的需求，既浪费时间又不方便拿取被加工板材，不利于板材的变批量加工。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种板材连续柔性渐进成形加工装置及方法，可以实现板材的连续柔性渐进成形加工，有利于提高板材渐进成形加工的效率及降低操作工人的工作量。除此之外，连续柔性渐进成形加工装置可以安装在数控机床等数控操作装置上，满足不同形状加工的要求，即实现柔性生产、定制化生产，为实现智能制造提供支撑。

本发明采用了下述技术方案：

一种板材连续柔性渐进成形加工装置，包括：

成形刀具；

传送装置，包括两个对称设置且结构相同的第一传送装置和第二传送装置，所述的第一传送装置和第二传送装置之间的距离通过纵向调节装置调节；

夹紧装置，包括前、后设置且结构相同的前夹紧装置和后夹紧装置以及左、右设置且结构相同的左夹紧装置和右夹紧装置；所述的左夹紧装置或右夹紧装置，各自包括第一上夹紧块和第一下夹紧块，所述的第一上夹紧块和第一下夹紧块之间的距离通过第一竖向调节装置调节；所述的前夹紧装置或后夹紧装置各自包括第二上夹紧块和第二下夹紧块，第二上夹紧块和第二下夹紧块之间的距离通过第二竖向调节装置调节；

切割装置，其安装在左夹紧装置的第一上夹紧块和第一下夹紧块上。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的第一传送装置或第二传送装置包括上传送带和下传送带，所述的上传送带和下传送带通过驱动装置驱动其运动，上传送带和下传送带之间形成间隙，供板材穿过。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的第二上夹紧块上设有上夹紧杆；所述的第二下夹紧块上设有下夹紧杆；所述的上夹紧杆位于上传送带上方；下夹紧杆位于下传送带下方；上夹紧杆和下夹紧杆通过夹紧传送带进而实现板材的可靠、均匀夹紧。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的上夹紧杆和/或下夹紧杆上设有应变片，可以测量夹紧杆之间的压力大小，调节夹紧杆之间的距离。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的第一上夹紧块固定在机架上，第二上夹紧块通过连接件与纵向调节装置相连，第一下夹紧块固定在第一竖向调节装置上，第二下夹紧块固定在第二竖向调节装置上。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的纵向调节装置包括水平设置的丝杠、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母；所述的丝杠上设有两段螺向相反的螺纹，第一丝杠螺母、第二丝杠螺母分别与两段螺纹配合，旋转把手与丝杠相连，旋转把手旋转纵向丝杠可以使前后两个丝杠螺母相对运动；所述的第一传送装置通过连接件与第一丝杠螺母相连，所述的第二传送装置通过连接件与第二丝杠螺母相连。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的第二竖向调节装置安装在第一丝杠螺母或者第二丝杠螺母上。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的第二竖向调节装置、第一竖向调节装置结构相同，其各自包括竖直设置的丝杠，丝杠与丝杠螺母配合，所述的丝杠螺母上固定有主动齿轮，所述的主动齿轮与被动齿轮啮合，所述的被动齿轮由电机驱动。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的切割装置包括切割刀和切割座组成，所述切割刀安装于第一上夹紧块上，切割座安装于第一下夹紧块上，切割座中间有一条通槽，用于切割刀切割板材后切出。

作为进一步的技术方案，本发明提出的板材连续柔性渐进成形加工装置中，所述的刀具与数控机床相连。

第二方面，本发明还提出了一种板材连续柔性渐进成形加工装置的使用方法，包括以下步骤：

1.将所述连续柔性渐进成形加工装置安装在数控机床或可实现刀具三维运动的数控设备上；

2.根据板材的宽度调节前后夹紧装置之间的纵向距离，将板材传送到连续加工装置上，根据板材厚度调节夹紧装置上下部分的距离以夹紧板材；

3.对板材进行渐进成形加工，加工完成后所述竖向调节装置调整夹紧装置位于板材下方部分的位置，为板材的传送留出空间；

4.所述传送装置开始运动，将已加工板材移出加工位置，同时未加工板材被传送到加工位置等待加工；

5.所述竖向调节装置自动调整夹紧装置的位置夹紧板材，同时与所述夹紧平台相连的切割装置切割分离已加工板材

6.加工完成后取下板材，设备关机。

上述本发明的有益效果如下：

1.本发明可以实现板材的连续柔性渐进成形加工，有利于提高板材渐进成形加工的效率及降低操作工人的工作量。除此之外，连续柔性渐进成形加工装置可以安装在数控机床等数控操作装置上，满足不同形状加工的要求，即实现柔性生产、定制化生产，为实现智能制造提供支撑。

2，本发明通过对夹紧装置和传送装置的有效组合，使得板材在渐进成形加工后，不需要手动拆装夹具和拿取板材即可实现后续板材的连续加工，提高了板材渐进成形加工的效率及降低了操作工人的工作量；

3.本发明的夹紧装置由伺服电机驱动移动，且使用了传送带作为中间夹紧载体，夹紧杆与板材的夹紧面积增大，极大的提高了夹紧的可靠性并使得板材所受的夹紧力分布更均匀，有利于减小板材形变；

4.本发明的前后夹紧装置和传送装置可以通过纵向调节装置实现纵向距离的调节，能够满足不同宽度板材加工的需求；

5.本发明的竖向调节装置可以根据板材厚度以及应变片所测夹紧力的大小，调整夹紧装置上下两部分之间的距离，满足对不同厚度板材加工的需要；同时通过竖向调节装置实现左侧切割刀的上下移动，可以实现已加工板材的切割分离。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一的总体结构示意图；

图2是本发明实施例一的传送装置和前后夹紧装置结构示意图；

图3是本发明实施例一的左侧夹紧装置和切割装置结构示意图；

图4是本发明实施例一的切割装置结构示意图；

图5是本发明实施例一的竖向调节装置所用丝杠螺母剖视图；

图6是本发明实施例一的竖向调节装置爆炸图；

图7是本发明实施例一的带轮导向移动装置结构示意图；

其中，1、左光轴；2、第一上夹紧块；3、切割座；4、前竖板；5、从动轮；6、第一带轮；7、上传送带；8、左丝杠；9、左传动盖；10、左传动座；11、底座；12、旋转把手；13、前带轮；14、前长带；15、长轴支撑；16、长轴；17、后带轮；18、第一伺服电机；19、后长带；20、右传动座；21、右传动盖；22、右伺服电机；23、右丝杠；24、右夹紧平台；25、板材；26、右夹紧座；27、右光轴；28、刀具；29、第一短轴；30、主动轮；31、第二带轮；32、第二短轴；33、第二上夹紧块；34、固定杆；35、第二下夹紧块；36、上夹紧杆；37、前丝杠；38、前传动盖；39、前伺服电机；40、第一丝杠螺母；41、前传动座；42、纵向丝杠；43、第三短轴；44、移动带轮；45、第三带轮；46、下传送带；47、第四短轴；48、第四带轮；49、切割刀；50、第一下夹紧块；51、左丝杠螺母；52、下夹紧杆；53、齿轮；54、前丝杠螺母；55、导向平键。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本实施例中出现的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”“后”字样，仅表示与附图1的上、下、左、右、前、后方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，需要说明进一步说明的是，本实施例中，定义“纵向丝杠42”轴线方向所在的方向为“纵向”；定义“前丝杠37”轴线方向所在的方向为“竖向”；定义与“纵向丝杠42轴向方向”“前丝杠37轴线方向”均垂直的方向为“横向”。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

本实施例提供了一种板材连续柔性渐进成形加工装置，如图1-图7所示，包括刀具28、夹紧装置、传送装置、竖向调节装置、纵向调节装置和切割装置，刀具28与数控机床相连，实现板材25的连续渐进成形加工。所述板材25通过前后左右四个夹紧装置和传送装置实现可靠装夹，夹紧装置通过竖向调节装置调节所在的位置以适应不同厚度板材25的夹紧要求，前后夹紧装置与传送装置可以通过纵向调节装置调节所在纵向位置以满足不同宽度板材25的加工需求。

如图1和图2所示，所述纵向调节装置由前后两个部分组成，由于装置前后对称，因此本实施例仅仅对纵向调节装置前面的部分进行说明，对后面部分不再进行赘述了，纵向调节装置的前面部分包括旋转把手12、第一丝杠螺母40、纵向丝杠42；旋转把手12与纵向丝杠42相连，第一丝杠螺母40与纵向丝杠组成丝杠副。通过旋转把手12旋转纵向丝杠42可以使第一丝杠螺母40纵向移动，由于所述纵向丝杠42前后端各有一段螺纹且螺纹旋向相反，旋转纵向丝杠42可以使前后两个丝杠螺母相对运动，改变前后两个丝杠螺母之间的距离。

如图1和图2所示，传送装置和前后两个夹紧装置关于连续柔性渐进成形加工装置对称，具体对传送装置前面的部分和前夹紧装置与纵向调节装置的连接工作情况进行介绍。传送装置前面的部分通过前竖板4与前传动盖38相连，前夹紧装置通过前竖向调节装置和前竖板4与前传动盖38相连，前传动座41上面与前传动盖38相连，下面与第一丝杠螺母40相连，第一丝杠螺母40的纵向移动带动前传动座41和前传动盖38纵向移动，从而使得传送装置前面的部分和前夹紧装置可以纵向移动。在连续柔性渐进成形加工装置工作之前，可以通过纵向调节装置调整传送装置前后两部分和前后夹紧装置之间的距离，满足不同宽度板材25加工的要求。

所述竖向调节装置共有四个，分别与前、后、左、右四个夹紧装置相连，如图1、图2和图6所示，由于前后左右竖向调节装置的连接和工作方式相同，具体对前竖向调节装置进行介绍；所述前竖向调节装置包括前丝杠37、前丝杠螺母54、齿轮53、前伺服电机39，所述前丝杠37安装在前丝杠螺母54上，两者螺纹连接组成丝杠副，如图5所示，前丝杠螺母54是由外齿轮和内螺纹组成的，可以实现运动的传递和转化，外齿轮与齿轮53组成齿轮副，内螺纹与前丝杠37组成丝杠副，前伺服电机39与齿轮53相连，通过驱动齿轮53旋转带动前丝杠螺母54转动，进而带动前丝杠37上下移动。竖向调节装置工作阶段主要有两个，一是在板材25传送到工作位置之前，竖向调节装置需要将夹紧装置位于板材25下方的部分移动下来；二是在板材25传送到加工位置之后，竖向调节装置需要根据板材25的厚度将夹紧装置升上去。

进一步的，如图1所示，所述前后两个夹紧装置关于连续柔性渐进成形加工装置对称，前后夹紧装置的连接和工作方式相同，本实施例对前夹紧装置进行介绍。如图2和图6所示，所述前夹紧装置包括第二上夹紧块33、上夹紧杆36、第二下夹紧块35、下夹紧杆52，第二上夹紧块33通过固定杆34与前竖板4相连，上夹紧杆36与第二上夹紧块33相连并伸入上传送带7上方，下夹紧杆52与第二下夹紧块35相连，并伸入下传送带46下方；竖直方向保持不动，第二下夹紧块35安装在前丝杠37上并与下夹紧杆52相连，前丝杠37带动第二下夹紧块35和下夹紧杆52上下移动以调节下夹紧杆52与上夹紧杆36之间的竖向距离。

进一步的，所述左右两个夹紧装置关于连续柔性渐进成形加工装置对称，左右夹紧装置的连接和工作方式相同，本实施例中具体对左夹紧装置进行介绍。如图1和图3所示，所述左夹紧装置包括第一上夹紧块2、第一下夹紧块50，第一上夹紧块2与左光轴1相连，左光轴1安装在机体上，从而使得第一上夹紧块2空间位置保持不动，第一下夹紧块50安装在左丝杠8上，左丝杠8带动第一下夹紧块50上下移动以调节第一下夹紧块50与第一上夹紧块2之间的竖向距离，实现夹紧。

进一步的，在所述的上夹紧杆36和下夹紧杆52上安装有应变片，应变片的信号变化由信号采集电路放大并转化为数字信号，而后传输到终端，终端判断之后控制伺服电机的停止或者运转，继而控制竖向调节装置的竖向移动以调整夹紧装置位于板材25以下的部分与板材25以上部分之间的距离，实现板材25的可靠夹紧。

如图1和图2所示，所述传送装置关于连续柔性渐进成形加工装置对称，传送装置前后两部分的连接和工作方式相同，具体对传送装置前面的部分进行介绍。所述传送装置前面的部分包括上传送带7、下传送带46、第一带轮6、第二带轮31、第三带轮45、第四带轮48、移动带轮44、从动轮5、主动轮30、第一短轴29、第二短轴32、第三短轴43、第四短轴47。上传送带7安装在第一带轮6和第四带轮48上，下传送带46安装在第二带轮31和第三带轮45上，从动轮5和第一带轮6安装在第一短轴29上，两者共同旋转，主动轮30和第二带轮31安装在第二短轴32上，两者共同旋转，且主动轮30与从动轮5啮合；移动带轮44和第三带轮45安装在第三短轴43上，两者共同旋转，第四带轮48安装在第四短轴47上，四根短轴都安装在前竖板4上，实现传送装置的固定。

由于所述传送装置关于连续柔性渐进成形加工装置对称，传送装置前后两部分的运转方式相同，本实施例具体对传送装置前面的部分进行介绍。如图1和图2所示，工作时第一伺服电机18带动长轴16转动，将运动传递到前带轮13和前长带14上，前长带14带动移动带轮44转动，然后通过第三短轴43将运动传递到第三带轮45上，带动下传送带46运转，下传送带46带动第二带轮31旋转，第二带轮31通过第二短轴32将运动传递到主动轮30上，带动从动轮5转动，再经第一短轴29和第一带轮6将运动传递到上传送带7上，上下传送带同时运动带动板材25向左传送。传送装置后面的运转与此相同，前后两侧的传送带共同将板材25从右向左传送，板材25从右向左传送到适当位置之后，如图3和图4所示，所述竖向调节装置调整夹紧装置位于板材25以下部分的竖向位置，自动夹紧板材25，同时与第二下夹紧块50相连的切割刀49随第二下夹紧块50的上移而上移，切割刀49从与第二上夹紧块2相连的切割座3的中间槽中切出，完成对板材25的切割分离。

如图7所示，所述移动带轮44通过导向平键55安装在第三短轴43上，在纵向调节装置调整传送装置前后两部分之间的距离时，导向平键55随着第三短轴43一起纵向移动，移动带轮44沿着导向平键55滑动以保证移动带轮44的空间位置不变。

板材25被夹紧加工时，刀具28加工时作用在板材25上的成形力通过四个夹紧装置分别传递到四根丝杠上，然后经由丝杠副传递到四个丝杠螺母上，丝杠螺母剖视图如图5所示，丝杠螺母与传动盖和传动座相接，最终成形力经过传动座传递到底座11上。

使用本实例板材连续柔性渐进成形加工装置加工板材的方法为：

1)将所述连续柔性渐进成形加工装置安装在数控机床或可实现刀具三维运动的数控设备上；

2)根据板材的宽度调节前后夹紧装置之间的纵向距离，将板材传送到连续加工装置上，根据板材厚度调节夹紧装置上下部分的距离以夹紧板材；

3)对板材进行渐进成形加工，加工完成后所述竖向调节装置调整夹紧装置位于板材下方部分的位置，为板材的传送留出空间；

4)所述传送装置开始运动，将已加工板材移出加工位置，同时未加工板材被传送到加工位置等待加工；

5)所述竖向调节装置自动调整夹紧装置的位置夹紧板材，同时与所述夹紧平台相连的切割装置切割分离已加工板材；

6)加工完成后取下板材，设备关机。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，包括：

成形刀具；

传送装置，包括两个对称设置且结构相同的第一传送装置和第二传送装置，所述的第一传送装置和第二传送装置之间的距离通过纵向调节装置调节；

夹紧装置，包括前、后设置且结构相同的前夹紧装置和后夹紧装置以及左、右设置且结构相同的左夹紧装置和右夹紧装置；所述的左夹紧装置或右夹紧装置，各自包括第一上夹紧块和第一下夹紧块，所述的第一上夹紧块和第一下夹紧块之间的距离通过第一竖向调节装置调节；所述的前夹紧装置或后夹紧装置各自包括第二上夹紧块和第二下夹紧块，第二上夹紧块和第二下夹紧块之间的距离通过第二竖向调节装置调节；

切割装置，其安装在左夹紧装置的第一上夹紧块和第一下夹紧块上。

2.如权利要求1所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的第一传送装置或第二传送装置包括上传送带和下传送带，所述的上传送带和下传送带通过驱动装置驱动其运动，上传送带和下传送带之间形成间隙。

3.如权利要求2所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的第二上夹紧块上设有上夹紧杆；所述的第二下夹紧块上设有下夹紧杆；所述的上夹紧杆位于上传送带上方；下夹紧杆位于下传送带下方。

4.如权利要求3所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的上夹紧杆和/或下夹紧杆上设有应变片。

5.如权利要求1所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的第一上夹紧块固定在机架上，第二上夹紧块通过连接件与纵向调节装置相连，第一下夹紧块固定在第一竖向调节装置上，第二下夹紧块固定在第二竖向调节装置上。

6.如权利要求1所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的第二竖向调节装置、第一竖向调节装置结构相同，其各自包括竖直设置的丝杠，丝杠与丝杠螺母配合，所述的丝杠螺母上固定有主动齿轮，所述的主动齿轮与被动齿轮啮合，所述的被动齿轮由电机驱动。

7.如权利要求1所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的纵向调节装置包括水平设置的丝杠、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母；所述的丝杠上设有两段螺向相反的螺纹，第一丝杠螺母、第二丝杠螺母分别与两段螺纹配合；所述的第一传送装置通过连接件与第一丝杠螺母相连，所述的第二传送装置通过连接件与第二丝杠螺母相连。

8.如权利要求7所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的第二竖向调节装置安装在第一丝杠螺母或者第二丝杠螺母上。

9.如权利要求1所述的板材连续柔性渐进成形加工装置，其特征在于，所述的切割装置由切割刀和切割座组成，所述切割刀安装于第一上夹紧块上，切割座安装于第一下夹紧块上，切割座中间有一条通槽，用于切割刀切割板材后切出。

10.如权利要求1-9任一所述的板材连续柔性渐进成形加工装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将所述连续柔性渐进成形加工装置安装在数控机床或可实现刀具三维运动的数控设备上；

2)根据板材的宽度调节左夹紧装置和右夹紧装置之间的纵向距离，将板材传送到连续加工装置上，根据板材厚度调节夹紧装置上下部分的距离以夹紧板材；

3)对板材进行渐进成形加工，加工完成后所述第一、第二竖向调节装置调整夹紧装置位于板材下方部分的位置，为板材的传送留出空间；

4)所述传送装置开始运动，将已加工板材移出加工位置，同时未加工板材被传送到加工位置等待加工；

5)所述第一、第二竖向调节装置自动调整夹紧装置的位置夹紧板材，同时与所述夹紧平台相连的切割装置切割分离已加工板材；

6)加工完成后取下板材，设备关机。

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