CN113926893A - 一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置及方法。通过在底板上根据待加工外板的尺寸活动安装离散压模单元构成压模组并在压模组外侧加装衬套、围板及肘板来加强压模组的紧凑度及强度，解决小曲率半径双曲外板加工的技术问题。通过利用在底板上活动安装离散压模单元构成压模组能够灵活适应不同尺寸双曲板冲压成型的加工过程，并通过伸缩调节一级调节套筒高度及旋转调节二级调节柱的高度来达到小曲率半径外板的成型效果。通过在压模组外侧加装衬套、围板及肘板加强稳定强度。本发明通过拉簧连接回转球，使其能够任意方向旋转确保球头端面更好地贴合双曲板，具有完好的光顺度。适宜作为小曲率半径双曲外板冲压成形装置及方法应用。
Description
技术领域
本发明涉及船舶船体结构建造技术领域，特别是涉及一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置及方法。
背景技术
船舶复杂曲面外板柔性成型指通过多点柔性成型弯板机对复杂双曲率船舶外板进行冷压加工成型，该方法为近年来新兴的一种成型工艺方法，一定程度上替代了传统的水火弯板成型方法，提高了船舶双曲率外板成型效率及双曲率外板成型后的板材力学性能。
船舶复杂曲面外板柔性成型设备最初是采用一种可调形的下模依据目标成型曲率进行调形后，通过可调形的上模施加集中力的方式进行弯曲加工，与传统油压机弯曲方式原理基本相同，极易因为下模调形曲率不适合产生褶皱。后经过对上模原理的改进，采用可施加均压力的离散上模加压方式进行弯曲成型，极好的控制了褶皱的产生，使得多点柔性成型弯板机的工程应用成为可能。
但是多点柔性成型弯板机下模可重构达到曲面的最小曲率，受限于下模调形驱动元器件的尺寸，当前最小的下模调形压头尺寸为70mm，使得目标成型曲面小曲率无法有效达标，需要多点柔性成型与油压机及水火弯板工艺混合运用来满足目标成型的曲率，在加工过程中常需要制作专用锻造的小曲率压胎，压胎制作周期长，从设计到粗胚机加工完成再到线形修正，最快需要10个月时间，极大制约了生产部门快节奏的建造工作，具有工期长，投入大量人力、物力，导致生产成本增加的诸多弊端，以上问题亟待解决。
发明内容
为了解决在不使用小曲率压胎也能完成不同尺寸小曲率半径双曲外板加工的问题，本发明提出了一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置及方法。通过在底板上根据待加工外板的尺寸活动安装离散压模单元构成压模组并在压模组外侧加装衬套、围板及肘板来加强压模组的紧凑度及强度，解决小曲率半径双曲外板加工的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，包括底板、衬套、离散压模单元及支撑组件，所述底板提供平面支撑，上端活动安装有离散压模单元，若干所述离散压模单元并列安装组合成压模组，围绕所述压模组在底板上端活动安装有用于紧固并增加压模组强度的支撑组件。
为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的优选的离散压模单元的下端设有与底板活动安装的支座，所述支座上固定设有一级调节支柱，所述一级调节支柱上等间距开设有若干支柱通孔，所述一级调节支柱的柱体上套装有一级调节套筒，所述一级调节套筒下端开口，筒体上等间距开设有与所述支柱通孔相匹配的套筒通孔，通过上提及下落的方式调整一级调节套筒的高度后利用插销贯穿支柱通孔与套筒通孔进行一级调节套筒定位；
所述一级调节套筒上端设有开口向上的二级调节座，所述二级调节座内部活动安装有二级调节柱；
所述二级调节柱上端设有回转球支撑座，所述回转球支撑座为上端开口的筒状构件，在其内部固定设有拉簧，回转球支撑座开口处设有半圆形凹槽，所述凹槽内坐落有回转球，所述回转球上端设有球头端面下端通过拉簧与回转球支撑座相连接，使回转球具备转动功能。
优选的，所述支撑组件，由围板及肘板构成；所述围板，具有一定厚度的长方形板，紧靠压模组利用螺栓通过围板底部的螺纹孔垂直安装于底板上；所述肘板，具有一定厚度的直角三角形板，紧靠围板利用螺栓通过肘板底部的螺纹孔垂直安装于底板上,两条直角边分别垂直于围板及底板；所述围板外侧等间距设有若干肘板，用于加强支撑围板。
积极效果：
1、本发明通过利用在底板上活动安装离散压模单元构成压模组能够灵活适应不同尺寸双曲板冲压成型的加工过程，并通过伸缩调节一级调节套筒高度及旋转调节二级调节柱的高度来达到小曲率半径外板的成型效果。
2、本发明通过在压模组外侧加装衬套、围板及肘板来加强压模组的紧凑度及在离散压模单元底板上的稳定强度。
3、本发明通过拉簧连接回转球，使其能够任意方向旋转确保球头端面更好地贴合双曲板，具有完好的光顺度。
4、本发明通过在球头端面上设有提供摩擦力并防止零件划伤的橡胶材料，有效避免外板脱落及外板表面刮伤。
附图说明
图1为本发明衬套安装示意图；
图2为本发明支撑组件安装示意图；
图3为本发明离散压模单元示意图。
图中，1.底板，2.离散压模单元，2.1.支座，3.压模组，3.1.压模平面，4.一级调节支柱，4.1.支柱通孔，5.一级调节套筒，5.1.套筒通孔，6.二级调节座，7.二级调节柱，8.回转球支撑座，9.拉簧，10.回转球，11.球头端面，12.衬套，13.围板，14.肘板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
据图所示，一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，包括底板1、衬套12、离散压模单元2及支撑组件，所述底板1提供平面支撑，上端活动安装有离散压模单元2，若干所述离散压模单元2并列安装组合成压模组3，围绕所述压模组3在底板1上端活动安装有用于紧固并增加压模组3强度的支撑组件。
所述离散压模单元2的下端设有与底板1活动安装的支座2.1，所述支座2.1上固定设有一级调节支柱4，所述一级调节支柱4上等间距开设有若干支柱通孔4.1，所述一级调节支柱4的柱体上套装有一级调节套筒5，所述一级调节套筒5下端开口，筒体上等间距开设有与所述支柱通孔4.1相匹配的套筒通孔5.1，通过上提及下落的方式调整一级调节套筒5的高度后利用插销贯穿支柱通孔4.1与套筒通孔5.1进行一级调节套筒5定位；
所述一级调节套筒5上端设有开口向上的二级调节座6，所述二级调节座6内部活动安装有二级调节柱7；
所述二级调节柱7上端设有回转球支撑座8，所述回转球支撑座8为上端开口的筒状构件，在其内部固定设有拉簧9，回转球支撑座8开口处设有半圆形凹槽，所述凹槽内坐落有回转球10，所述回转球10上端设有球头端面11下端通过拉簧9与回转球支撑座8相连接，使回转球10具备在一定空间内的转动功能。
所述支撑组件，由围板13及肘板14构成；所述围板13，具有一定厚度的长方形板，紧靠压模组3利用螺栓通过围板13底部的螺纹孔垂直安装于底板1上；
所述肘板14，具有一定厚度的直角三角形板，紧靠围板13利用螺栓通过肘板13底部的螺纹孔垂直安装于底板1上,两条直角边分别垂直于围板13及底板1；
所述围板13外侧等间距设有若干肘板14，用于加强支撑围板13。
所述底板1上等间隔开设有若干螺孔；所述离散压模单元2下端的支座2.1上开设有螺孔；所述离散压模单元2通过支座2.1上的螺孔与底板1螺栓连接组合成压模组3。
所述球头端面11上设有提供摩擦力并防止零件划伤的橡胶材料，多组所述球头端面11并列摆放可组成压模平面3.1。
所述二级调节座6与所述二级调节柱7之间采用螺纹活动连接，利用螺纹旋转调节高度，调节范围为0-80mm。
所述一级调节支柱4外壁配合装配有衬套12，所述衬套12的下端与所述一级调节支柱4的支座2.1连接，用于填补相邻离散压模单元2之间的间隙，避免离散压模受力时出现倾斜，导致整个装置失稳。
所述支柱通孔4.1为长腰圆孔，若干支柱通孔4.1间隔50mm设置在一级调节支柱4上；
所述套筒通孔5.1为长腰圆孔，若干套筒通孔5.1间隔50mm设置在一级调节套筒5上；所述一级调节套筒5高度调节的基本单位为50mm。
一种使用小曲率半径双曲外板冲压成形装置的冲压成型方法：
1）根据待加工外板的大小尺寸，预先确定离散压模单元2的数量；
2）在底板1上由中心向外延伸通过螺栓安装离散压模单元2，组合构成压模组3；根据待加工外板的曲率以50mm为基本调节单位，来调整一级调节套筒5的高度，来适应待加工外板的曲率；确定好一级调节套筒5的位置高度后，在套筒通孔5.1与支柱通孔4.1重合处插入腰圆柱形销用来增加一级调节套筒5的稳定性及强度；
3）调整好离散压模单元2高度后，在离散压模单元2外侧安装衬套12，填补离散压模单元2之间的空隙，全部安装完成后检查球头端面11整体的光顺度，在压模组3外侧垂直底板1安装围板13，在围板13外侧等间距安装若干肘板14用于支撑围板13；
4）组装完成后将上下成形压模装置与油压机过渡胎具或连接接口连接，开始压制；
5）压制时，根据压制成型外板的状态，适当通过旋转微调二级调节柱7的高度，以更好的满足线形要求，最后再次进行压制成型。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，包括底板（1）、衬套（12）、离散压模单元（2）及支撑组件，其特征在于：
所述底板（1）提供平面支撑，上端活动安装有离散压模单元（2），若干所述离散压模单元（2）并列安装组合成压模组（3），围绕所述压模组（3）在底板（1）上端活动安装有用于紧固并增加压模组（3）强度的支撑组件。
2.根据权利要求1所述的一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，其特征在于:
所述离散压模单元（2）的下端设有与底板（1）活动安装的支座（2.1），所述支座（2.1）上固定设有一级调节支柱（4），所述一级调节支柱（4）上等间距开设有若干支柱通孔（4.1），所述一级调节支柱（4）的柱体上套装有一级调节套筒（5），所述一级调节套筒（5）下端开口，筒体上等间距开设有与所述支柱通孔（4.1）相匹配的套筒通孔（5.1），通过上提及下落的方式调整一级调节套筒（5）的高度后利用插销贯穿支柱通孔（4.1）与套筒通孔（5.1）进行一级调节套筒（5）定位；
所述一级调节套筒（5）上端设有开口向上的二级调节座（6），所述二级调节座（6）内部活动安装有二级调节柱（7）；
所述二级调节柱（7）上端设有回转球支撑座（8），所述回转球支撑座（8）为上端开口的筒状构件，在其内部固定设有拉簧（9），回转球支撑座（8）开口处设有半圆形凹槽，所述凹槽内坐落有回转球（10），所述回转球（10）上端设有球头端面（11）下端通过拉簧（9）与回转球支撑座（8）相连接，使回转球（10）具备在一定空间内的转动功能。
3.根据权利要求1所述的一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，其特征在于:
所述支撑组件，由围板（13）及肘板（14）构成；
所述围板（13），具有一定厚度的长方形板，紧靠压模组（3）利用螺栓通过围板（13）底部的螺纹孔垂直安装于底板（1）上；
所述肘板（14），具有一定厚度的直角三角形板，紧靠围板（13）利用螺栓通过肘板（13）底部的螺纹孔垂直安装于底板（1）上,两条直角边分别垂直于围板（13）及底板（1）；
所述围板（13）外侧等间距设有若干肘板（14），用于加强支撑围板（13）。
4.根据权利要求2所述的一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，其特征在于：
所述底板（1）上等间隔开设有若干螺孔；
所述离散压模单元（2）下端的支座（2.1）上开设有螺孔；
所述离散压模单元（2）通过支座（2.1）上的螺孔与底板（1）螺栓连接组合成压模组（3）。
5.根据权利要求2所述的一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，其特征在于：
所述球头端面（11）上设有提供摩擦力并防止零件划伤的橡胶材料，多组所述球头端面（11）并列摆放可组成压模平面（3.1）。
6.根据权利要求2所述的一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，其特征在于：
所述二级调节座（6）与所述二级调节柱（7）之间采用螺纹活动连接，利用螺纹旋转调节高度，调节范围为0-80mm。
7.根据权利要求1或2所述的一种小曲率半径双曲外板冲压成形装置，其特征在于：
所述一级调节支柱（4）外壁配合装配有衬套（12），所述衬套（12）的下端与所述一级调节支柱（4）的支座（2.1）连接，用于填补相邻离散压模单元（2）之间的间隙，避免离散压模受力时出现倾斜，导致整个装置失稳。
8.根据权利要求1所述的一种大尺寸双曲率薄板零件保形装置，其特征在于：
所述支柱通孔（4.1）为长腰圆孔，若干支柱通孔（4.1）间隔50mm设置在一级调节支柱（4）上；
所述套筒通孔（5.1）为长腰圆孔，若干套筒通孔（5.1）间隔50mm设置在一级调节套筒（5）上；
所述一级调节套筒（5）高度调节的基本单位为50mm。
9.一种使用小曲率半径双曲外板冲压成形装置的冲压成型方法，其特征在于：
根据待加工外板的大小尺寸，预先确定离散压模单元（2）的数量；
在底板（1）上由中心向外延伸通过螺栓安装离散压模单元（2），组合构成压模组（3）；根据待加工外板的曲率以50mm为基本调节单位，来调整一级调节套筒（5）的高度，来适应待加工外板的曲率；确定好一级调节套筒（5）的位置高度后，在套筒通孔（5.1）与支柱通孔（4.1）重合处插入腰圆柱形销用来增加一级调节套筒（5）的稳定性及强度；
3）调整好离散压模单元（2）高度后，在离散压模单元（2）外侧安装衬套（12），填补离散压模单元（2）之间的空隙，全部安装完成后检查球头端面（11）整体的光顺度 ，在压模组（3）外侧垂直底板（1）安装围板（13），在围板（13）外侧等间距安装若干肘板（14）用于支撑围板（13）；
4）组装完成后将上下成形压模装置与油压机过渡胎具或连接接口连接，开始压制；
5）压制时，根据压制成型外板的状态，适当通过旋转微调二级调节柱（7）的高度，以更好的满足线形要求，最后再次进行压制成型。
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