CN114733966B

CN114733966B - 一种柔性化的板材折弯装置

Info

Publication number: CN114733966B
Application number: CN202210342545.5A
Authority: CN
Inventors: 周平; 卫千泽; 胆卯
Original assignee: Southwest University
Current assignee: Southwest University
Priority date: 2022-04-02
Filing date: 2022-04-02
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2042-04-02
Also published as: CN114733966A

Abstract

本发明涉及工业制造技术领域，尤其涉及一种柔性化的新型板材折弯装置。一种柔性化的新型板材折弯装置，包括基座、定位丝杠、夹持模块、折弯模块和驱动模块；基座包括基座体，夹持模块包括圆角模具、压板；基座体前端连接有驱动模块；驱动模块包括两个对称设置的摇臂支架；摇臂支架的内部安装有限高块，限高块内安装有折弯模块；折弯模块包括折弯滚轮、滚轮轴，滚轮轴安装于装配通孔内部，且折弯滚轮转动连接于滚轮轴的外侧。本发明通过不同半径的圆角模具、可调高度的折弯滚轮和不同位置的定位装置相互搭配组合，可以对不同材质、不同厚度、不同折弯尺寸的零件进行高精度、低成本的折弯工艺。

Description

一种柔性化的板材折弯装置

技术领域

本发明涉及工业制造技术领域，尤其涉及一种柔性化的板材折弯装置。

背景技术

钣金零件在当今人们的生活中有着不可替代的作用，小从电脑机箱、手机，大到汽车车身制造，都能看见钣金零件的身影，其制造成品主要来源于板材的折弯工艺。虽然折弯工艺的发展在当代社会已较为发达，但仍存在缺点，如精度误差控制、质量提升较为困难，折弯模具对多品种规格的零件复用性差，操作性和互换性不高等。在当今工业制造中存在几种常见的折弯工艺：

（1）V型折弯（V-die Bending）

是使用最为广泛的折弯方法。其整体设备由V型冲头和V型模构成，折弯时V型底模固定，V型冲头下压，在冲头的压力和底模的支反力作用下，板材逐渐和二者接触，最终被夹在中间，合模后形成与底模角度相同的折弯角。

（2）U型折弯（U-die Bending）

原理同V型折弯，但板材最终贴合于U型冲头，故弯曲部分的形状是由U型冲头确定的。

（3）扫掠折弯（Wipe Bending）

板材被上底模和下底模压紧在中间，冲头自上而下扫过板材，使板材折弯，折弯角度取决于冲头和底模之间的夹角。

（4）旋转折弯（Rotary Bending）

设备由轴鞍、折弯轴、底模构成。板材平放于底模上，不施加任何外力，轴鞍向下运动，轴豁口的一面将会逐渐压紧板材，另一面将板材逐渐下压。折弯角度取决于轴豁口的角度和底模的角度。

尽管现有的折弯工艺可以满足大部分制造需求，但如果只针对一种折弯方式来看，每一种都存在一定的缺点，如：（1）合模前，折弯零件圆角大小与模具圆角大小不一致，尺寸精度较差；（2）板材处于三点支撑状态时，可能会导致由应力集中引起的过早断裂；（3）折弯过程可能在零件表面产生划痕，降低零件表面质量；（4）板材的不当约束可能会引起滑料现象，令折弯件的尺寸精度难以保证；（5）回弹角度取决于材料本身的力学性能、厚度、圆角模块半径、模具间隙、环境温度、折弯速度及边界约束条件等复杂因素，导致多品种、多规格折弯零件对折弯模具的可复用性差、制造成本高。

故本发明设计了一种柔性化的板材折弯装置，旨在提高折弯件的尺寸精度、表面质量，加强工艺的整体操作性、模具零件的可复用性、互换性，更好的控制回弹补偿，并在一定程度上减少制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性化的板材折弯装置，用于解决现有技术问题：现有折弯件的尺寸精度不高、零件表面质量差、折弯模具的可复用性差、制造成本高。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种柔性化的板材折弯装置包括基座，所述基座包括基座体，所述基座体的两侧前端的外侧安装有L形限位块，所述基座体两侧前端的内侧固定安装有支承L板；

所述支承L板之间固定安装有夹持模块；

所述夹持模块包括圆角模具、压板，所述圆角模具与压板通过至少两颗螺栓连接；

所述基座体前端两侧设置有旋转通孔，所述旋转通孔内部转动连接有驱动模块；

所述驱动模块包括两个对称设置的摇臂支架，所述摇臂支架的一侧固定有旋转销钉，且所述旋转销钉位于所述旋转通孔内部；

所述摇臂支架的内部安装有限高块，所述限高块内设置有装配通孔；

所述装配通孔内安装有折弯模块；

所述折弯模块包括折弯滚轮、滚轮轴，所述滚轮轴安装于所述装配通孔内部，且所述折弯滚轮转动连接于所述滚轮轴的外侧；

其中一个摇臂支架的一侧还安装有角度传感器。

进一步优选的，还包括有定位丝杠；

所述定位丝杠包括丝杠螺杆、丝杠螺母、推进块和定位块，所述丝杠螺母固定在所述基座体的后端，且所述丝杠螺杆与所述丝杠螺母为螺纹连接；

所述推进块与丝杠螺杆为固定连接；

所述基座体的内部两侧安装有滑轨，所述定位块滑动连接于所述滑轨上；

所述推进块与所述定位块转动连接；

所述定位丝杠还包括有一用于驱动所述丝杠螺杆转动的丝杠驱动件。

进一步优选的，所述丝杠驱动件为手柄或者一驱动电机；

所述手柄与所述丝杠螺杆固定连接；

所述驱动电机固定安装于所述基座上，且输出轴与所述丝杠螺杆固定连接。

进一步优选的，所述折弯滚轮与所述滚轮轴之间通过销钉锁定固定.

进一步优选的，所述圆角模具的背面还安装有传感器法兰，且所述传感器法兰上螺纹安装有位移传感器。

进一步优选的，所述限高块的端面开设有矩形槽，所述滚轮轴的一端固定有L销，所述L销设置于所述矩形槽内部。

进一步优选的，两个所述摇臂支架的顶部均固定有摇臂。

进一步优选的，两个所述摇臂之间还固定有套杆。

进一步优选的，所述摇臂支架底部还安装有轴瓦，且所述轴瓦表面开设有调节槽；

所述摇臂支架底部开设有若干个螺纹孔，一螺栓贯穿过所述调节槽与其中一个螺纹孔连接。

进一步优选的，所述摇臂支架的一侧还开设有限位圆孔，一限位销贯穿过L形限位块插接在所述限位圆孔内部。

进一步优选的，所述驱动模块还包括定位螺杆和压紧螺栓，所述定位螺杆穿过摇臂支架上的通孔与限高块螺纹连接，所述压紧螺栓与摇臂支架为螺纹连接，其底部与所述限高块相抵。

本发明至少具备以下有益效果：

本发明用定位丝杠配合板材夹紧装置，可以改变板材伸出圆角模具的长度，可有效防止滑料；

本发明的折弯滚轮与板材之间的摩擦会导致折弯滚轮自转，利用该性质防止折弯过程中折弯滚轮在零件表面产生划痕，提高零件的表面质量；

本发明的圆角模具的半径可以根据需要进行更换，从而改变零件的折弯半径，故无需重新制造整个底模与冲头，大大降低了制造成本；

本发明用压紧螺栓和定位螺杆构成高度调整机构改变折弯滚轮与圆角模具之间的间隙，适应不同厚度的折弯零件；且在折弯时，折弯滚轮围绕圆角模具的芯轴转动，可以通过改变折弯滚轮旋转的角度来灵活控制板材折弯的角度，使不同折弯角度的零件可以重复利用同一套折弯模具，进而显著地降低制造成本；

本发明利用角度测量传感器和位移测量传感器，既可以灵活地调整板材的折弯角度，又可以测量板材的回弹角度，提供了较高精度的折弯性能；

由此，本发明通过不同半径的圆角模具、可调高度的折弯滚轮和不同位置的定位装置相互搭配组合，可以对不同材质、不同厚度、不同折弯尺寸的零件进行高精度、低成本的折弯工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为整体的结构示意图；

图2为基座的结构示意图；

图3为定位丝杠的结构示意图；

图4为夹持模块的结构示意图；

图5为折弯模块和驱动模块的结构示意图；

图6为折弯模块的结构示意图；

图7为驱动模块的结构示意图；

图8为本装置的结构剖视图。

图中：1、基座；11、基座体；12、滑轨；13、L形限位块；14、支承L板；16、旋转通孔；2、定位丝杠；21、手柄；22、丝杠螺杆；23、丝杠螺母；24、推进块；25、推进块；4、夹持模块；41、圆角模具；42、压板；43、传感器法兰；44、位移传感器；5、折弯模块;51、折弯滚轮;52、滚轮轴;53、L销;6、驱动模块；61、摇臂支架；62、旋转销钉；63、限高块；64、摇臂；65、套杆；66、轴瓦；67、定位螺杆；68、压紧螺栓；69、角度传感器；60、限位销。

实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参阅图1和图8，本发明为一种柔性化的板材折弯装置。

包括：

基座1、定位丝杠2、夹持模块4、折弯模块5和驱动模块6；

参阅图2，其中：

基座1包括基座体11，所述基座体11的内部两侧安装有滑轨12，所述基座体11的两侧前端的外侧还安装有L形限位块13，用于在不进行折弯工作时，限制摇臂支架61旋转。

所述基座体11的两侧前端的内侧还安装有支承L板14，用于固定夹持模块4。

参阅图3:

所述定位丝杠2包括：

手柄21、丝杠螺杆22、丝杠螺母23、推进块24和定位块24；

所述丝杠螺母23固定在所述基座体11的后端，所述手柄21与丝杠螺杆22为固定连接，所述丝杠螺杆22与所述丝杠螺母23为螺纹连接，以此将手柄的旋转运动转化为丝杠螺杆22的直线运动。推进块24与丝杠螺杆22为固定连接，定位块24置于滑轨12上，推进块24与所述定位块24转动连接，随丝杠螺杆22的直线运动推动定位块24滑动。

在其它一实施例中，所述手柄21可以由一驱动电机代替，通过一驱动电机驱动所述丝杠螺杆22旋转，实现电动化调节。具体实现为将驱动电机固定安装于所述基座1上，且输出轴与所述丝杠螺杆22固定连接（图中未示出）。

参阅图4：

夹持模块4包括圆角模具41、压板42、传感器法兰43和位移传感器44；

圆角模具41固定于所述支承L板14中，且所述圆角模具41与压板42通过四颗螺栓连接，可通过拆卸不同螺栓夹持不同尺寸的待折弯板材。

位移传感器44通过螺纹连接在传感器法兰43，所述传感器法兰43固定与所述圆角模具41的背面，通过位移传感器44采集的位移数据变化可以用于换算折弯角。

参阅图5和图6：

折弯模块5包括折弯滚轮51、滚轮轴52和L销53；

折弯滚轮51与滚轮轴52配合形成旋转运动，且折弯滚轮51可以通过销钉与滚轮轴锁定，因此在折弯过程中可以根据不同需要使二者相对转动或相对固定。

所述滚轮轴52的一端还固定有L销53，所述L销53用于锁紧滚轮轴52，使其与摇臂支架61相对固定，在折弯过程中不会发生自转。

参阅图5和图7：

所述驱动模块6包括：对称设置的两个摇臂支架61、摇臂64、套杆65、限高块63、旋转销钉62、限位销60、压紧螺栓68、定位螺杆67、角度传感器69和轴瓦66；

两个所述摇臂支架61通过旋转销钉62转动连接在基座体11前端两侧的旋转通孔16上，两个所述摇臂支架61的顶部均固定有摇臂64，通过转动摇臂64使摇臂支架61以旋转销钉62的芯轴为中心做旋转运动，驱动折弯滚轮51对板材进行折弯。

两所述摇臂64之间还固定有套杆65，使二者保持相对固定。

所述摇臂支架61内部安装有限高块63。

限高块63内设置有装配通孔，所述滚轮轴52安装于所述装配通孔内部，并且所述装配通孔和基座体11的旋转通孔16（也就是旋转销钉62的芯轴）存在偏心距，可通过更改该偏心距改变折弯力。

且所述限高块63的端面开设有矩形槽，所述L销53设置于所述矩形槽内部。

所述轴瓦66通过螺栓连接固定于摇臂支架61底部，轴瓦66表面开设有调节槽，螺栓贯穿所述调节槽与摇臂支架61连接。使其二者相对固定，轴瓦66会跟随摇臂支架61旋转，当轴瓦66接触L形限位块13后摇臂支架61便无法继续旋转,此设计确保当需要大量相同折弯角度的零件时，无需时刻关注折弯角度，只需折到底即可。

定位螺杆67穿过摇臂支架61上的通孔与限高块63螺纹连接，通过定位螺杆67可以固定限高块63在摇臂支架61中的位置。

压紧螺栓68与摇臂支架61为螺纹连接,折弯滚轮51放置于待折弯板材上后，拧紧压紧螺栓68，防止折弯时折弯滚轮51跳动。

其中一个摇臂支架61的一侧还安装有角度传感器69，可以实时测量其旋转角度。

在所述摇臂支架61的一侧还开设有限位圆孔，所述限位销60贯穿过L形限位块13插接在所述限位圆孔内部，用于在不进行折弯工作时，限制摇臂支架61旋转。

上述中，通过定位丝杠2可以用于确定夹紧机构4夹紧板材的位置，可以适应不同形状的板料。

在本实施中,既可以通过手动方式驱动摇臂64下压，也可以通过其他动力源实现摇臂64的下压，其驱动的动力方式不受限制。

本装置的操作方法如下：

当需要对板料零件进行折弯时，首先调整好板料，先用限位销60将摇臂支架61固定在L形限位块13上;

再将固定压板42的螺栓松开，在压板42与圆角模具41之间放入板料，转动定位丝杠2调整板料伸出圆角的长度，再拧紧压板42的螺栓将板材压紧；

其次，调整折弯滚轮51的高度，将摇臂支架61紧靠在L形限位块13上，松动两侧压紧螺栓68和定位螺杆67，再将折弯滚轮51置于恰好触碰到板材的位置，略微上紧压紧螺栓68和定位螺杆67，此工作确保折弯相同厚度的板材时，无需重复调整压紧螺栓68和定位螺杆67，若需改变板材厚度，重复以上工作即可；

以上所有工作完成后就可以开始进行折弯操作，通过手动或其他动力源将摇臂64向下压，可以根据所需将板材折弯至不同角度；

摇臂支架61上配备有角度传感器69，从而通过获取摇臂支架61旋转的角度得到板材折弯的角度和回弹的角度；

摇臂支架61下装有限位轴瓦66，此设计确保当需要大量相同折弯角度的零件时，无需时刻关注折弯角度，只需折到底即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种柔性化的板材折弯装置，其特征在于，包括基座（1），所述基座（1）包括基座体（11），所述基座体（11）的两侧前端的外侧安装有L形限位块（13），所述基座体（11）两侧前端的内侧固定安装有支承L板（14）；

所述支承L板（14）之间固定安装有夹持模块（4）；

所述夹持模块（4）包括圆角模具（41）、压板（42），所述圆角模具（41）与压板（42）通过至少两颗螺栓连接；

所述基座体（11）前端两侧设置有旋转通孔（16），所述旋转通孔（16）内部转动连接有驱动模块（6）；

所述驱动模块（6）包括两个对称设置的摇臂支架（61），所述摇臂支架（61）的一侧固定有旋转销钉（62），且所述旋转销钉（62）位于所述旋转通孔（16）内部；

所述摇臂支架（61）的内部安装有限高块（63），所述限高块（63）内设置有装配通孔；

所述装配通孔内安装有折弯模块（5）；

所述折弯模块（5）包括折弯滚轮（51）、滚轮轴（52），所述滚轮轴（52）安装于所述装配通孔内部，且所述折弯滚轮（51）转动连接于所述滚轮轴（52）的外侧；

其中一个摇臂支架（61）的一侧还安装有角度传感器（69）；

所述限高块（63）的端面开设有矩形槽，所述滚轮轴（52）的一端固定有L销（53），所述L销（53）设置于所述矩形槽内部；

所述摇臂支架（61）的一侧还开设有限位圆孔，一限位销（60）贯穿过L形限位块（13）插接在所述限位圆孔内部。

2.根据权利要求1所述的一种柔性化的板材折弯装置，其特征在于，还包括有定位丝杠（2）；

所述定位丝杠（2）包括丝杠螺杆（22）、丝杠螺母（23）、推进块（25）和定位块（24），所述丝杠螺母（23）固定在所述基座体（11）的后端，且所述丝杠螺杆（22）与所述丝杠螺母（23）为螺纹连接；

所述推进块（25）与丝杠螺杆（22）为固定连接；

所述基座体（11）的内部两侧安装有滑轨（12），所述定位块（24）滑动连接于所述滑轨（12）上；

所述推进块（25）与所述定位块（24）转动连接；

所述定位丝杠（2）还包括有一用于驱动所述丝杠螺杆（22）转动的丝杠驱动件;

所述丝杠驱动件为手柄（21）或者一驱动电机；

所述手柄（21）与所述丝杠螺杆（22）固定连接；

所述驱动电机固定安装于所述基座（1）上，且输出轴与所述丝杠螺杆（22）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种柔性化的板材折弯装置，其特征在于，所述圆角模具（41）的背面还安装有传感器法兰（43），且所述传感器法兰（43）上螺纹安装有位移传感器（44）。

4.根据权利要求1所述的一种柔性化的板材折弯装置，其特征在于，两个所述摇臂支架（61）的顶部均固定有摇臂（64）。

5.根据权利要求4所述的一种柔性化的板材折弯装置，其特征在于，两个所述摇臂（64）之间还固定有套杆（65）。

6.根据权利要求1所述的一种柔性化的板材折弯装置，其特征在于，所述摇臂支架（61）底部还安装有轴瓦（66），且所述轴瓦（66）表面开设有调节槽；

所述摇臂支架（61）底部开设有若干个螺纹孔，一螺栓贯穿过所述调节槽与其中一个螺纹孔连接。

7.根据权利要求1所述的一种柔性化的板材折弯装置，其特征在于，所述驱动模块（6）还包括定位螺杆（67）和压紧螺栓（68），所述定位螺杆（67）穿过摇臂支架（61）上的通孔与限高块（63）螺纹连接，所述压紧螺栓（68）与摇臂支架（61）为螺纹连接，其底部与所述限高块（63）相抵。