專(zhuān)利名稱(chēng)：板材拉形機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
板材拉形機(jī)是用于板類(lèi)件三維曲面成形的塑性加工設(shè)備，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
技術(shù)背景 拉形機(jī)是使板材產(chǎn)生拉伸變形的設(shè)備，主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域中雙曲率蒙皮零 件的成形。傳統(tǒng)的拉形機(jī)一般分為橫向拉形機(jī)和縱向拉形機(jī)。拉形時(shí)在板材的內(nèi)外層沿著 拉伸方向產(chǎn)生拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，從而減少工件的回彈量。傳統(tǒng)拉形機(jī)的夾鉗夾持板材后在 拉形模的配合下使板材的各個(gè)部分沿縱向基本同步拉伸，在成形雙曲率蒙皮件時(shí)零件的拉 應(yīng)力和拉應(yīng)變分布明顯不均勻，易產(chǎn)生不貼模、拉裂或起皺等成形缺陷。為了消除缺陷，拉 形用坯料往往需要較大的工藝余量，使材料的利用率降低。另外，目前常用的拉形機(jī)采用了 多軸液壓伺服控制系統(tǒng)，導(dǎo)致其制造費(fèi)用昂貴。
發(fā)明內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的在于拉形時(shí)使板材的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布更加均勻，實(shí)現(xiàn)大曲 率三維曲面件的拉形，提高拉形件的成形質(zhì)量，提高材料利用率，并降低拉形機(jī)的制造成 本。 本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合
如下 —種板材拉形機(jī)，主要由機(jī)架1、拉料機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)3組成，所述的拉料機(jī)構(gòu)和 夾料機(jī)構(gòu)3采用多個(gè)組成一排分別排列在機(jī)架1左右兩側(cè)；所述的拉料機(jī)構(gòu)由2 3個(gè)液 壓缸2組成，液壓缸2的一端分別與機(jī)架1活動(dòng)聯(lián)接，另一端共同與夾料機(jī)構(gòu)3活動(dòng)聯(lián)接。 所述的拉料機(jī)構(gòu)由三個(gè)液壓缸2組成，其中，一個(gè)液壓缸2水平布置，一個(gè)液壓缸 2豎直布置，另外一個(gè)液壓缸2傾斜布置。 所述的拉料機(jī)構(gòu)由兩個(gè)液壓缸2組成，其中，一個(gè)液壓缸2豎直布置，另外一個(gè)液 壓缸2傾斜布置或水平布置。 所述的液壓缸2 —端分別與機(jī)架1的活動(dòng)連接方式以及另一端共同與夾料機(jī)構(gòu)3 的活動(dòng)連接方式采用鉸接或萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接。 所述的夾料機(jī)構(gòu)3主要由與拉料機(jī)構(gòu)的液壓缸連接的支架10、裝在支架10上的夾 料板11和對(duì)夾料板11施力的小行程單動(dòng)液壓缸12組成，所述的小行程單動(dòng)液壓缸12通 過(guò)彈性元件彈力回程。 所述的彈性元件采用螺旋彈簧或聚氨酯橡膠。 所述的夾料板11采用板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)或咬緊板料式結(jié)構(gòu)。 所述的多個(gè)排列在機(jī)架1左右兩側(cè)的夾料機(jī)構(gòu)3，分別通過(guò)裝在液壓缸2與夾料機(jī) 構(gòu)3聯(lián)接處的鋼絲軟軸13串聯(lián)在一起。 所述的機(jī)架1左側(cè)一排多個(gè)拉料機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)與機(jī)架1右側(cè)一排多個(gè)拉料機(jī)構(gòu) 和夾料機(jī)構(gòu)之間的距離可調(diào)。 本實(shí)用新型的板材拉形機(jī)，主要由機(jī)架1以及機(jī)架1左右兩側(cè)各一排多個(gè)拉料機(jī)
3構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)3組成。拉料機(jī)構(gòu)由三個(gè)液壓缸2相互鉸接組成，其中，一個(gè)水平布置，一個(gè) 豎直布置，另外一個(gè)傾斜布置；因此，左右兩側(cè)各一排多個(gè)拉料機(jī)構(gòu)分別由一排多個(gè)水平布 置的液壓缸2、一排多個(gè)豎直布置的液壓缸2以及一排多個(gè)傾斜布置的液壓缸2組成。液壓 缸2的一端分別與機(jī)架1鉸接或萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接，另外一端共同與夾料機(jī)構(gòu)3鉸接或萬(wàn)向節(jié)聯(lián) 接。通過(guò)設(shè)置不同的液壓力，可以調(diào)整各個(gè)液壓缸2的行程，還可以調(diào)整與夾料機(jī)構(gòu)3鉸接 處的液壓缸2之間的夾角，從而改變夾料機(jī)構(gòu)3的位置及拉形方向。為了簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)，液壓缸2的液壓力與動(dòng)作可以分組控制；水平布置的所有液壓缸2可以用一個(gè)電磁閥控 制，也可以分為左右兩組，各用一個(gè)電磁閥控制；豎直布置的所有液壓缸2及傾斜布置的所 有液壓缸2同樣可以分別分為一組或兩組控制。拉形時(shí)，使用全部或若干個(gè)夾料機(jī)構(gòu)3夾 持住板材4，并通過(guò)相對(duì)應(yīng)的拉料機(jī)構(gòu)在拉形模具5的配合下拉伸成形板材4。在拉形時(shí)， 通過(guò)調(diào)整液壓缸2的液壓力，可以獲得最佳拉伸位置和角度。雖然在同一方向作用的液壓 缸2中液壓力相同，但由于模具5的橫向截面形狀不同，利用最小阻力定律，各個(gè)夾料機(jī)構(gòu) 3沿拉伸方向產(chǎn)生不同的位移量，同時(shí)各個(gè)拉料機(jī)構(gòu)的拉伸角度也會(huì)產(chǎn)生一定的變化，從而 使拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變的分布更加均勻。拉料機(jī)構(gòu)也可以由兩個(gè)液壓缸2組成，一個(gè) 豎直布置，另一個(gè)傾斜布置或水平布置。 技術(shù)效果本實(shí)用新型的板材拉形機(jī)，與傳統(tǒng)拉形機(jī)相比，通過(guò)水平、豎直和傾斜 布置的三排液壓缸的相互作用，使施加在板材上的載荷路徑更加合理，使拉形件的拉應(yīng)力 和拉應(yīng)變的分布更加均勻，提高拉形件的成形質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)大曲率曲面的拉形，減少拉形件的 工藝余量，提高材料利用率。該機(jī)摒棄了傳統(tǒng)拉形機(jī)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià) 低廉的液壓系統(tǒng)來(lái)柔性控制板材的變形，從而使拉形機(jī)的制造成本顯著降低。
附圖說(shuō)明 圖1是拉形機(jī)的示意圖，其中 圖l(a)是主視圖； 圖l(b)是俯視圖。 圖2是與豎直拉形模配合使用的拉形狀態(tài)示意圖。 圖3是與平緩拉形模配合使用的拉形狀態(tài)示意圖。 圖4是左右兩側(cè)拉料機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)之間距離可以調(diào)整的拉形機(jī)示意圖。 圖5是液壓缸與機(jī)架鉸接的示意圖，其中 圖5(a)是主視圖； 圖5 (b)是主視圖的A-A截面視圖。 圖6是液壓缸與機(jī)架萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接示意圖，其中 圖6(a)是主視圖； 圖6 (b)是主視圖的A-A截面視圖。 圖7是采用螺紋聯(lián)接的液壓缸與機(jī)架鉸接的示意圖。 圖8是液壓缸和夾料機(jī)構(gòu)鉸接的示意圖，其中 圖8(a)是主視圖； 圖8(b)是主視圖的A-A截面視圖。 圖9是液壓缸與夾料機(jī)構(gòu)萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接示意圖，其中[0033] 圖9(a)是主視圖； 圖9 (b)是主視圖的A-A截面視圖。 圖10是夾料機(jī)構(gòu)示意圖，其中 圖10(a)是主視圖； 圖10(b)是主視圖的右視圖。 圖11是板料流動(dòng)式夾料板的示意圖。 圖12是咬緊板料式夾料板的三維圖。 圖13是在液壓缸和夾料機(jī)構(gòu)鉸接處穿裝軟軸的示意圖。 其中1.機(jī)架，2.液壓缸，3.夾料機(jī)構(gòu)，4.板材，5.模具，6.模具支架，7.支撐座， 8.銷(xiāo)軸，9.萬(wàn)向接頭，IO.支架，ll.夾料板，12.小行程單動(dòng)液壓缸，13.鋼絲軟軸，14.緊定 螺釘，15.軟軸卡頭
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容和工作過(guò)程。 圖1是拉形機(jī)的示意圖，主要由機(jī)架1以及機(jī)架1左右兩側(cè)各一排五個(gè)拉料機(jī)構(gòu) 和夾料機(jī)構(gòu)3組成。拉料機(jī)構(gòu)由三個(gè)液壓缸2組成， 一個(gè)水平布置， 一個(gè)豎直布置，另外一個(gè) 傾斜布置。液壓缸2的一端分別與機(jī)架1鉸接，另一端共同與夾料機(jī)構(gòu)3鉸接。通過(guò)改變 液壓缸2的液壓力，可以改變液壓缸2的行程，也可以改變液壓缸2相互之間的夾角，從而 改變夾料機(jī)構(gòu)3的位置及拉形方向。水平、豎直或傾斜的液壓缸2的液壓力可以按排為單 位進(jìn)行控制。在拉形時(shí)，通過(guò)控制液壓缸2中液壓力的大小來(lái)控制各個(gè)夾料機(jī)構(gòu)3的位置 及拉形方向，從而使板材4獲得最佳拉伸位置與角度。圖2是與豎直拉形模配合使用的拉 形狀態(tài)示意圖。首先，通過(guò)水平布置的一排液壓缸2對(duì)板材4施加拉力進(jìn)行預(yù)拉伸；其次， 通過(guò)豎直布置或傾斜布置的液壓缸2使板材4逐漸貼模，并在模具5的配合下拉伸成形；最 后，通過(guò)豎直布置的液壓缸2對(duì)板材4施加拉力實(shí)現(xiàn)板材4的豎直拉形。圖3是與平緩拉 形模配合使用的拉形狀態(tài)示意圖。首先，通過(guò)水平布置的一排液壓缸2對(duì)板材4施加拉力 進(jìn)行預(yù)拉伸；其次，通過(guò)水平布置和傾斜布置的兩排液壓缸2使板材4逐漸貼模并實(shí)現(xiàn)板材 4的成形。針對(duì)各種不同曲率與不同寬度的模具5，可以通過(guò)對(duì)液壓缸2行程適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)板材4的預(yù)拉伸以及最終成形。圖4是左右兩側(cè)拉料機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)之間距離 可以調(diào)整的拉形機(jī)示意圖，這種結(jié)構(gòu)的拉形機(jī)可以與尺寸變化很大的模具5配合使用。距 離調(diào)整后，可以使用由液壓缸或緊固件構(gòu)成的自鎖機(jī)構(gòu)鎖住拉料機(jī)構(gòu)的框架。 圖5是液壓缸與機(jī)架鉸接的示意圖，支撐座7與機(jī)架1通過(guò)螺釘聯(lián)接，支撐座7通 過(guò)銷(xiāo)軸8與液壓缸2聯(lián)接在一起，這樣使得液壓缸2獲得一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。圖6是液 壓缸與機(jī)架萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接示意圖，在拉形時(shí)，有時(shí)需要夾料機(jī)構(gòu)3沿板材4橫向產(chǎn)生少量的位 移，這就需要液壓缸2具有兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。在圖6中，支撐座7與機(jī)架1通過(guò)螺釘 聯(lián)接，支撐座7通過(guò)銷(xiāo)軸8聯(lián)接萬(wàn)向接頭9，萬(wàn)向接頭9再通過(guò)另一個(gè)銷(xiāo)軸8聯(lián)接液壓缸2， 這樣通過(guò)兩處鉸接來(lái)使液壓缸2具有兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。圖7是采用螺紋聯(lián)接的液壓 缸與機(jī)架鉸接的示意圖，支撐座7與機(jī)架1上相應(yīng)的螺紋孔聯(lián)接，支撐座7通過(guò)銷(xiāo)軸8與液 壓缸2聯(lián)接在一起，這樣使得液壓缸2獲得一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。也可以采用帶螺紋的支 撐座7來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸2與機(jī)架1的萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接。圖8是液壓缸和夾料機(jī)構(gòu)鉸接的示意圖，三個(gè)液壓缸2通過(guò)銷(xiāo)軸8共同聯(lián)接在夾料機(jī)構(gòu)3上，這樣可以使夾料機(jī)構(gòu)3在與液壓缸2 的聯(lián)接位置具有一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。圖9是液壓缸與夾料機(jī)構(gòu)的萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接示意圖， 液壓缸2通過(guò)銷(xiāo)軸8聯(lián)接萬(wàn)向接頭9，萬(wàn)向接頭9再通過(guò)另一個(gè)銷(xiāo)軸8聯(lián)接夾料機(jī)構(gòu)3。在 拉形時(shí)，為了使夾料機(jī)構(gòu)3在板材4的橫向有少量位移，也可以使夾料機(jī)構(gòu)3在與液壓缸2 聯(lián)接位置具有兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；這一 目的可以通過(guò)圖9中的聯(lián)接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可 以在液壓缸2與機(jī)架1的聯(lián)接處以及液壓缸2與夾料機(jī)構(gòu)3的聯(lián)接處都采用萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接方 式。 圖10是夾料機(jī)構(gòu)示意圖，夾料機(jī)構(gòu)3主要由支架10、夾料板11和小行程單動(dòng)液 壓缸12組成。當(dāng)要加緊板材4時(shí)，通過(guò)小行程單動(dòng)液壓缸12推動(dòng)夾料板ll，夾料板11加 緊板材4。當(dāng)要松開(kāi)板材時(shí)，釋放小行程單動(dòng)液壓缸12中的液壓油，通過(guò)螺旋彈簧或聚氨 酯橡膠等彈性元件使夾料板11恢復(fù)到原來(lái)的位置。圖11是板料流動(dòng)式夾料板的示意圖， 采用這種形式可以使板料在夾料板11內(nèi)流動(dòng)，從而有效的防止板材4拉裂。圖12是咬緊 板料式夾料板的三維圖，采用這種形式可以咬緊板料，在拉形過(guò)程中，板料不能在夾料板12 內(nèi)流動(dòng)。圖13是在液壓缸和夾料機(jī)構(gòu)鉸接處穿裝鋼絲軟軸的示意圖，在銷(xiāo)軸8的中心加工 直徑大于鋼絲軟軸13直徑的通孔用來(lái)穿裝鋼絲軟軸13，并在鋼絲軟軸13的兩端通過(guò)緊定 螺釘14安裝軟軸卡頭15來(lái)限制鋼絲軟軸13的串動(dòng)。通過(guò)穿裝鋼絲軟軸13可以實(shí)現(xiàn)各個(gè) 夾料機(jī)構(gòu)3位移的基本同步。 下面舉例來(lái)說(shuō)明拉形機(jī)的工作過(guò)程。首先，根據(jù)模具的大小和所要成形板材的大 小通過(guò)液壓力來(lái)控制各個(gè)夾料機(jī)構(gòu)的初始位置以便夾持板材，并根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)拉伸；然 后，按排為單位來(lái)控制水平布置的一排液壓缸、豎直布置的一排液壓缸或傾斜布置的一排 液壓缸中的液壓力，從而控制各個(gè)夾料機(jī)構(gòu)的位置與拉伸方向，以便使板材獲得最佳的拉 伸方向與拉伸量。在拉形過(guò)程中，雖然每排液壓缸中的液壓力相同，但由于模具橫向截面形 狀的不同，可以使板材獲得最佳拉伸方向與拉伸量，從而使板材的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布更 加均勻。 本實(shí)用新型的拉形機(jī)摒棄了傳統(tǒng)拉形機(jī)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，采用更加合理的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，使拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布更加均勻，實(shí)現(xiàn)大曲率曲面件的拉形，提高拉形件的質(zhì) 量，提高材料的利用率，并降低拉形機(jī)的制造成本。
權(quán)利要求一種板材拉形機(jī)，主要由機(jī)架(1)、左右兩側(cè)各一排多個(gè)拉料機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)(3)組成，其特征在于，所述的拉料機(jī)構(gòu)由2～3個(gè)液壓缸(2)組成，液壓缸(2)的一端分別與機(jī)架(1)活動(dòng)聯(lián)接，另一端共同與夾料機(jī)構(gòu)(3)活動(dòng)聯(lián)接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的拉料機(jī)構(gòu)由三個(gè)液壓缸(2) 組成，其中，一個(gè)液壓缸(2)水平布置，一個(gè)液壓缸(2)豎直布置，另外一個(gè)液壓缸(2)傾斜 布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的拉料機(jī)構(gòu)由兩個(gè)液壓缸(2) 組成，其中，一個(gè)液壓缸(2)豎直布置，另外一個(gè)液壓缸(2)傾斜布置或水平布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的液壓缸(2)與機(jī)架 (1)的活動(dòng)連接方式或與夾料機(jī)構(gòu)(3)的活動(dòng)連接方式采用鉸接或萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的夾料機(jī)構(gòu)(3)主要由與拉料 機(jī)構(gòu)的液壓缸連接的支架(10)、裝在支架(10)上的夾料板(11)和對(duì)夾料板(11)施力的小 行程單動(dòng)液壓缸(12)組成，所述的小行程單動(dòng)液壓缸(12)通過(guò)彈性元件彈力回程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的彈性元件采用螺旋彈簧或 聚氨酯橡膠。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的夾料板(11)采用板料流動(dòng) 式結(jié)構(gòu)或咬緊板料式結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的多個(gè)排列在機(jī)架(1)左右兩 側(cè)的夾料機(jī)構(gòu)(3)，分別通過(guò)裝在液壓缸(2)與夾料機(jī)構(gòu)(3)聯(lián)接處的鋼絲軟軸(13)串聯(lián)在一起。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的機(jī)架(1)左側(cè)一排多個(gè)拉料 機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)與機(jī)架(1)右側(cè)一排多個(gè)拉料機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)之間的距離可調(diào)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的板材拉形機(jī)涉及一種用于板類(lèi)件三維曲面成形的塑性加工設(shè)備，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。其目的是使拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布趨于均勻，實(shí)現(xiàn)大曲率曲面件的拉形，提高拉形質(zhì)量，提高材料利用率，并降低拉形裝置的制造成本。該機(jī)主要由機(jī)架(1)以及機(jī)架(1)左右兩側(cè)各一排多個(gè)拉料機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)(3)組成；所述的拉料機(jī)構(gòu)由三個(gè)液壓缸(2)相互鉸接組成，其中一個(gè)水平布置，一個(gè)豎直布置，另外一個(gè)傾斜布置；所述的夾料機(jī)構(gòu)(3)主要由支架(10)、夾料板(11)和小行程單動(dòng)液壓缸(12)組成。
文檔編號(hào)B21D22/20GK201455086SQ200920093938
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者付文智, 馮朋曉, 劉純國(guó), 崔相吉, 李明哲, 李湘吉, 蔡中義, 鄧玉山, 隋振, 龔學(xué)鵬 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)