CN113477796B - 一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置及成形方法，属于板材加工技术领域，是由成形工具头、压板、托板、电磁装夹系统、液压支撑系统、底座组成，通过电磁装夹系统中的上、下壳体实现对板材的夹紧，液压支撑系统中的万向球配合液压柱实现对板材的柔性支撑，可以完成板材在成形过程中不同角度的倾斜，本发明能够实现板材的柔性支撑和倾斜，增加整体设备的灵活性，可以成形出传统单点渐进成形设备难以成形的工件，避免了传统机械式装夹灵活性低、精度低且成形工件形状单一的缺点。

Description

一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置及成形方法

技术领域

本发明涉及一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置及成形方法，属于板材加工技术领域。

背景技术

20世纪90年代初，日本学者松原茂夫提出了一种新型的金属板材数字化渐进成形技术，为新产品的快速开发提供了一种先进手段，传统的单点渐进成形技术，只能成形一些形状简单、规则对称的工件，例如“锥形件”，支撑装置夹紧板材后不可移动，只能依靠工具头的运动来实现成形，这就限制了成形设备的灵活性，单点渐进成形按成形方向可分为正成形和负成形，在单点渐进正成形过程中，板材的边缘随着工具头的下降而下降，改变了工具头与板材的距离，但是只能随导柱上下移动，不能改变工具头与板材所成形的角度，限制了成形的灵活性，也限制了成形工件的形状，阻碍了单点渐进成形工艺的发展。

因此，需要一种能够灵活改变板材与工具头夹角的辅助支撑装置来成形一些传统单点渐进成形设备难以成形的工件，然而在该领域的创新研究设计却极少，具有强大的发展潜力。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置及成形方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，由成形工具头、压板、托板、电磁装夹系统、液压支撑系统、底座组成，所述的成形工具头位于板材上方，所述的压板位于托板的上方，用以将板材固定在托板上，所述的托板底部设置有四个凹圆槽，所述的电磁装夹系统由上壳体、工字铁芯、电磁线圈、下壳体、挂钩、弹簧、固定钩、固定盒组成，所述的电磁线圈缠绕在工字铁芯周围，工字铁芯和电磁线圈位于上壳体内部，上壳体与压板接触面处有一可拆卸的端盖，下壳体与上壳体结构相同，与托板接触处也有一可拆卸的端盖，内部设置有工字铁芯和电磁线圈，挂钩焊接在下壳体底部，固定盒上端开口，底部两翼开有螺纹孔，通过螺栓连接固定在辐板上，固定钩焊接在固定盒内部底端，弹簧一端挂在挂钩上，另一端连接在固定钩上，所述的液压支撑系统由万向球、内液压柱、外液压柱、液压油泵、电液伺服阀、辐板组成，所述的万向球底端有圆形凸起，顶端球面与托板凹圆槽表面相接触，内液压柱置于外液压柱内部，顶端开有一圆形凹槽，与万向球底端圆形凸起形成可拆卸配合，外液压柱固定在底座上，两两之间通过辐板连接，液压油泵固定在底座上，电液伺服阀固定在底座上，分别与液压油泵和外液压柱通过油管相连，所述的辐板开有螺纹孔，可与固定盒通过螺栓和螺母进行连接。

进一步地，所述电磁装夹系统通电后，上壳体与工字铁芯和电磁线圈组合成上夹具，下壳体与工字铁芯和电磁线圈组合成下夹具，可将压板与托板夹紧，从而固定板材。

进一步地，所述下壳体在弹簧不工作时缩回至固定盒内。

进一步地，所述万向球与托板之间可以相对转动，对托板提供柔性支撑。

进一步地，所述电液伺服阀有四个，每一个电液伺服阀控制一对内液压柱和外液压柱。

一种用于单点渐进成形的柔性支撑成形方法，基于上述一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，具体包括以下步骤：

(1)将电磁装夹系统的固定盒通过螺栓连接固定在辐板上，对电磁装夹系统电磁线圈通电，上壳体和下壳体夹紧板材；

(2)对液压油泵和电液伺服阀通电，通过控制电液伺服阀控制内液压柱独立升降，从而实现板材不同角度和方向的倾斜；

(3)打开成形工具头控制开关，通过程序控制板材倾斜不同角度和方向并与成形工具头相互作用，完成复杂工件的成形。

进一步地，电磁装夹系统的弹簧工作时始终为拉伸状态，避免板材脱离支撑。

进一步地，电磁装夹系统的电磁线圈通入直流电可以使上壳体和下壳体产生磁力。

进一步地，液压支撑系统的内液压柱按照输入的程序独立升降，通过控制升降使得托板倾斜从而带动板材倾斜指定角度。

该发明的有益之处是，采用电磁装夹系统，通电后上、下壳体产生磁力相互作用夹紧压板和托板，能够更好的固定板材，液压支撑系统的设计使得各个内液压柱可独立升降，同时万向球顶端球面与托板凹圆槽表面相配合，对托板提供柔性支撑，可以实现板材不同角度和方向的倾斜，电磁装夹系统的设计在板材升降倾斜过程中弹簧始终处于拉伸状态，避免板材脱离支撑，通过控制成形工具头与倾斜板材的配合，可实现复杂工件的成形，液压支撑系统不工作时，内液压柱不上升，板材处于水平状态，可实现传统简单工件的成形。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的液压支撑系统局部剖视图；

图4为本发明的电磁装夹系统剖视图；

图中，1、成形工具头，2、压板，3、板材，4、托板，5、电磁装夹系统，501、上壳体，502、工字铁芯，503、电磁线圈，504、下壳体，505、挂钩，506、弹簧，507、固定钩，508固定盒，6、液压支撑系统，601、万向球，602、内液压柱，603、外液压柱，604、液压油泵，605、电液伺服阀，606、辐板，7、底座，8、螺栓，9螺母。

具体实施方式

需要注意的是，在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”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，只是为了便于叙述本发明各部件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

如图1-4所示，一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置及成形方法，是由本发明通过以下技术方案实现的：一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，由成形工具头1、压板2、托板4、电磁装夹系统5、液压支撑系统6、底座7组成，所述的成形工具头1位于板材3上方，所述的压板2位于托板4的上方，用以将板材3固定在托板4上，所述的托板4底部设置有四个凹圆槽，所述的电磁装夹系统5由上壳体501、工字铁芯502、电磁线圈503、下壳体504、挂钩505、弹簧506、固定钩507、固定盒508组成，所述的电磁线圈503缠绕在工字铁芯502周围，工字铁芯502和电磁线圈503位于上壳体501内部，上壳体501与压板2接触面处有一可拆卸的端盖，下壳体504与上壳体501结构相同，与托板4接触处也有一可拆卸的端盖，内部设置有工字铁芯502和电磁线圈503，挂钩505焊接在下壳体504底部，固定盒508上端开口，底部两翼开有螺纹孔，通过螺栓连接固定在辐板606上，固定钩507焊接在固定盒508内部底端，弹簧506一端挂在挂钩505上，另一端连接在固定钩507上，所述的液压支撑系统6由万向球601、内液压柱602、外液压柱603、液压油泵604、电液伺服阀605、辐板606组成，所述的万向球601底端有圆形凸起，顶端球面与托板4凹圆槽表面相接触，内液压柱602置于外液压柱603内部，顶端开有一圆形凹槽，与万向球601底端圆形凸起形成可拆卸配合，外液压柱603固定在底座7上，两两之间通过辐板606连接，液压油泵604固定在底座7上，电液伺服阀605固定在底座7上，分别与液压油泵604和外液压柱603通过油管相连，所述的辐板606开有螺纹孔，可与固定盒508通过螺栓8和螺母9进行连接。

进一步地，所述电磁装夹系统5通电后，上壳体501与工字铁芯502和电磁线圈503组合成上夹具，下壳体504与工字铁芯502和电磁线圈503组合成下夹具，可将压板2与托板4夹紧，从而固定板材3。

进一步地，所述下壳体504在弹簧506不工作时缩回至固定盒508内。

进一步地，所述万向球601与托板4之间可以相对转动，对托板4提供柔性支撑。

进一步地，所述电液伺服阀605有四个，每一个电液伺服阀605控制一对内液压柱602和外液压柱603。

一种用于单点渐进成形的柔性支撑成形方法，基于上述一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，具体包括以下步骤：

(1)将电磁装夹系统5的固定盒508通过螺栓连接固定在辐板606上，对电磁装夹系统5电磁线圈503通电，上壳体501和下壳体504夹紧板材3；

(2)对液压油泵604和电液伺服阀605通电，通过控制电液伺服阀605控制内液压柱602独立升降，从而实现板材3不同角度和方向的倾斜；

(3)打开成形工具头1控制开关，通过程序控制板材3倾斜不同角度和方向并与成形工具头1相互作用，完成复杂工件的成形。

进一步地，电磁装夹系统5的弹簧506工作时始终为拉伸状态，避免板材3脱离支撑。

进一步地，电磁装夹系统5的电磁线圈503通入直流电可以使上壳体501和下壳体504产生磁力。

进一步地，液压支撑系统6的内液压柱602按照输入的程序独立升降，通过控制升降使得托板4倾斜从而带动板材3倾斜指定角度。

一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，其具体工作过程如下：

该装置在成形复杂工件时，通过螺栓8和螺母9将固定盒508安装在辐板606上，弹簧506两端分别连接在挂钩505、固定钩507上，将板材3放置在压板2和托板4之间，上壳体501放置在压板2上，此时由于液压支撑系统6未工作，所以下壳体504放置在固定盒508内，并且与托板4之间有一定距离，对电磁装夹系统5通入直流电，上壳体501和下壳体504分别产生磁力，将托板2、板材3和压板4夹紧，此时弹簧506进入工作状态，即拉伸状态，对液压支撑系统6通电，液压油泵604通过油管传递动力，通过各电液伺服阀605的调节作用，实现各内液压柱602按照程序有规律升降，并通过万向球601与托板4的接触作用，实现板材3的柔性支撑和装置的倾斜功能，成形工具头1通过编入的程序与倾斜的板材3配合，从而完成单点渐进成形过程，液压支撑系统6不工作时，内液压柱602只起支撑作用，此时电磁装夹系统5工作，实现对板材3的夹紧，弹簧506仍处于拉伸状态，能够使万向球601和托板4不会脱离接触，成形工具头1通过编入的程序完成简单工件的成形。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，其特征在于：由成形工具头、压板、托板、电磁装夹系统、液压支撑系统、底座组成，所述的成形工具头位于板材上方，所述的压板位于托板的上方，所述的托板底部设置有四个凹圆槽，所述的电磁装夹系统由上壳体、工字铁芯、电磁线圈、下壳体、挂钩、弹簧、固定钩、固定盒组成，所述的电磁线圈缠绕在工字铁芯周围，工字铁芯和电磁线圈位于上壳体内部，上壳体与压板接触面处有一可拆卸的端盖，下壳体与上壳体结构相同，与托板接触处也有一可拆卸的端盖，内部设置有工字铁芯和电磁线圈，挂钩焊接在下壳体底部，固定盒上端开口，底部两翼开有螺纹孔，通过螺栓连接固定在辐板上，固定钩焊接在固定盒内部底端，弹簧一端挂在挂钩上，另一端连接在固定钩上，所述的液压支撑系统由万向球、内液压柱、外液压柱、液压油泵、电液伺服阀、辐板组成，所述的万向球顶端球面与托板凹圆槽表面相接触，内液压柱置于外液压柱内部，内液压柱顶端开有一圆形凹槽，万向球底部有圆形凸起，与内液压柱圆形凹槽形成可拆卸配合，外液压柱固定在底座上，两两之间通过辐板连接，液压油泵固定在底座上，电液伺服阀固定在底座上，分别与液压油泵和外液压柱通过油管相连，所述的辐板开有螺纹孔，可与固定盒通过螺栓和螺母进行连接。

2.如权利要求1所述的一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，其特征在于：所述万向球顶端球面与托板凹圆槽为球面接触，与托板之间可以相对转动。

3.如权利要求1所述的一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，其特征在于：所述电磁装夹系统通电后，上壳体与工字铁芯和电磁线圈组合成上夹具，下壳体与工字铁芯和电磁线圈组合成下夹具。

4.如权利要求1所述的一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置，其特征在于：所述下壳体在弹簧不工作时缩回至固定盒内。

5.一种用于单点渐进成形的柔性支撑成形方法，其特征在于，基于如权利要求1-4任一所述的一种用于单点渐进成形的柔性支撑装置实施，包括以下步骤：

(1)将电磁装夹系统的固定盒通过螺栓连接固定在辐板上，对电磁装夹系统电磁线圈通电，上壳体和下壳体夹紧板材；

(2)对液压油泵和电液伺服阀通电，通过控制电液伺服阀控制内液压柱独立升降，从而实现板材不同角度和方向的倾斜；

(3)打开成形工具头控制开关，通过程序控制板材倾斜不同角度和方向并与成形工具头相互作用，完成复杂工件的成形。

6.根据权利要求5所述的一种用于单点渐进成形的柔性支撑成形方法，其特征在于：电磁装夹系统的弹簧工作时始终为拉伸状态。

7.根据权利要求5所述的一种用于单点渐进成形的柔性支撑成形方法，其特征在于：液压支撑系统的内液压柱按照输入的程序独立升降。

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