專利名稱：數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域:本實用新型屬于金屬成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備。
背景技術(shù)：
:隨著社會的發(fā)展，復(fù)雜的雙曲金屬板材在飛機、船舶、高速機車、汽車乃至建筑等諸多行業(yè)中，得到越來越多的運用。人們不但要求成形的雙曲面形狀各異，又要求其成形精度高、生產(chǎn)效率高、表面質(zhì)量好、材料厚度均勻。這就對金屬板材成形工藝提出了極大的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)板料成形方法中，手工成形方法由于生產(chǎn)效率低、加工精度低、不適合大批量生產(chǎn)，在板料成形中占據(jù)不了主導(dǎo)地位。模具成形方法生產(chǎn)效率高、加工件的精度高、適合大批量生產(chǎn)，多年來一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。但缺點是模具設(shè)計制造周期長，維護費用高，往往成形一個零件需要多個模具，造成新產(chǎn)品開發(fā)周期長，成本高，而且缺乏柔性，產(chǎn)品稍作改變后模具需要重新設(shè)計更換。因此，一些新形的板料成形技術(shù)應(yīng)運而生，如:噴丸成形、激光成形、水射流無模成形技術(shù)、數(shù)字化漸進成形、無模多點成形等。，然而這幾種新形的板料成形技術(shù)也存在著一些缺點和局限性，噴丸成形的局限性是球面變形趨勢、變形有限、限制條件苛刻、影響因素繁多等；激光成形的缺點是成本高，不容易控制；水射流無模成形技術(shù)還需要不斷地完善，實際應(yīng)用中還存在很多問題；數(shù)字化漸進成形需要制作模具，加工成本高、周期長，表面質(zhì)量差等缺點；與前幾種成形技術(shù)相比較，無模多點成形技術(shù)具有很多優(yōu)點:實現(xiàn)無模成形、優(yōu)化變形路徑、小設(shè)備成形大形件、易于實現(xiàn)自動化。多點無模成形技術(shù)根據(jù)成形方式分為:多點對壓成形技術(shù)和多點拉伸成形技術(shù)。多點對壓成形技術(shù)當(dāng)遇到局部曲率變化較大時，容易出現(xiàn)皺褶，且回彈量較大。多點拉伸成形技術(shù)，相比多點對壓成形技術(shù)，其回彈量小、成形精度較高、不起皺褶?，F(xiàn)今的多點無模拉伸成形技術(shù)都是采用機械拉伸形式，例如用夾鉗夾緊板料進行機械拉伸。而機械拉伸成形方式也存在下面三種主要缺陷:1.容易在板料內(nèi)部形成應(yīng)力集中現(xiàn)象，對很多強度低、延伸率小的金屬材料及一些較為曲率較大的曲面而言，在拉伸過程中，容易產(chǎn)生撕裂。2.非常浪費材料。在資源如此短缺的今天，這種浪費顯得尤為不該。3.無論是多點對壓成形技術(shù)還是多點拉伸成形技術(shù)，其成形精度都不高，只能達到毫米級。實用新型內(nèi)容:本實用新型的目的是提供一種數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，將多點無模拉伸成形技術(shù)與板材的液壓脹形技術(shù)結(jié)合在一起，通過改進，形成了數(shù)控多點無模液壓脹形工藝，將板材的液壓脹形技術(shù)施力均勻、變形流暢、成形極限高、成形質(zhì)量好、成形精度高、不損壞模具的特點，與多點無模成形技術(shù)不需要制作模具、容易實現(xiàn)自動化的特點結(jié)合在了一起。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):一種數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，其組成包括:多點模具，所述的多點模具安裝在殼體內(nèi)，所述的多點模具與多點模具調(diào)形系統(tǒng)連接，所述的殼體與壓力機連接，所述的多點模具連接萬向頭，金屬板材位于上壓邊圈和下壓邊圈之間，柔性墊板位于所述的萬向頭和所述的金屬板材之間，氣泵通過進氣管與液壓腔連接，液壓設(shè)備通過進液管和出液管與所述的液壓腔連接。所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的多點模具調(diào)形系統(tǒng)為數(shù)控三坐標機械手，所述的數(shù)控三坐標機械手組成包括Z軸旋轉(zhuǎn)電機，所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機與Z軸電機和升降平臺連接，所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機和所述的Z軸電機及升降平臺連接在Y軸電機及導(dǎo)軌上，所述的Y軸電機及導(dǎo)軌連接在X軸電機及導(dǎo)軌上，所述的X軸電機及導(dǎo)軌連接多點模具調(diào)形系統(tǒng)殼體，所述的多點模具調(diào)形系統(tǒng)殼體內(nèi)安裝有基準平面，所述的基準平面與基本體連接，所述的基本體與球頭支座連接，所述的球頭支座與萬向頭連接。所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的Z軸電機連接升降平臺，所述的X軸電機、所述的Y軸電機、所述的Z軸電機分別連接導(dǎo)軌。所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的基本體與所述萬向頭之間安裝有拉伸彈簧，所述的基本體上安裝有測距尺。有益效果:1.實現(xiàn)無模成形。通過對各基本體運動的控制來構(gòu)造出各種不同的成形曲面，可以取代傳統(tǒng)的整體模具節(jié)省模具設(shè)計制造、調(diào)試和保存等所需的人力、物力和財力，顯著地縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競爭力。與模具成形法相比，不但節(jié)省加工制造模具的費用，而且節(jié)省大量的修模與調(diào)模時間；與手工成形方法相比，成形的產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好，并且顯著提高了生產(chǎn)效率。實現(xiàn)自動化。曲面造形采用計算機輔助，實現(xiàn)CAD/CAM/CAE —體化生產(chǎn)，工作效率高，勞動強度小，極大地改善了勞動者作業(yè)環(huán)境。成形極限高。由于液壓脹形中液壓的作用，使坯料與凹模緊緊貼合，產(chǎn)生“摩擦保持效果”，提高了傳力區(qū)的承載能力。更為重要的是，對于汽車制造領(lǐng)域的復(fù)雜曲面零件，反向液壓的作用形成“軟拉伸筋”，消除懸空區(qū)，坯料與模具之間建立起有益摩擦使得凹模底部圓角處坯料的徑向拉應(yīng)力減小，應(yīng)變軌跡在成型極限圖上向左偏移，可大幅提高成形極限，而傳統(tǒng)拉伸的等雙拉應(yīng)力狀態(tài)則容易導(dǎo)致拉裂。成形精度高。多點模具調(diào)形采用閉環(huán)控制，將調(diào)形精度控制在微米級。多點模具基本體末端的萬向頭以頂點為球心轉(zhuǎn)動，消除了普通圓頭基本體的弧線誤差。使用液壓脹形顯著改善了工件的成型質(zhì)量和性能，工件與模具的貼合程度好，回彈量極小。.對復(fù)雜的空間曲面適應(yīng)性強。多點模具基本體末端的萬向頭轉(zhuǎn)動角度可達到39°，可隨著整體曲面平滑過渡。多點模具基本體末端的萬向頭可更換，更換成特殊表面形狀的萬向頭，大大增加了多點模具對復(fù)雜曲面的適應(yīng)性。板材厚度減薄量均勻，殘余應(yīng)力小。液壓成形使得工件在成形的過程中，受力均勻，工件的每個點均勻的進入塑性變形，變形勻稱，所以成型后的工件全部進入塑性變形階段，厚度均勻，幾乎沒有殘余應(yīng)力。能夠滿足小型曲面的成形。由于采用了數(shù)控三坐標機械手控制調(diào)形，極大地縮小了控制設(shè)備所占據(jù)的體積，使得多點模具可以制作小型曲面。


:附圖1是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是附圖1中的多點模具調(diào)形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]附圖3是附圖2中的基本體與萬向球頭的連接示意圖。
具體實施方式
:實施例1:一種數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，其組成包括:多點模具21，所述的多點模具安裝在殼體22內(nèi)，所述的多點模具與多點模具調(diào)形系統(tǒng)2連接，所述的殼體與壓力機3連接，所述的多點模具連接萬向頭18，金屬板材24位于上壓邊圈25和下壓邊圈26之間，柔性墊板23位于所述的萬向頭和所述的金屬板材之間，氣泵7通過進氣管27與液壓腔20連接，液壓設(shè)備5通過進液管4和出液管6與所述的液壓腔連接。實施例2:根據(jù)實施例1所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，述的多點模具調(diào)形系統(tǒng)為所述的數(shù)控三坐標機械手，所述的數(shù)控三坐標機械手組成包括Z軸旋轉(zhuǎn)電機8,所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機與升降平臺10連接，所述的升降平臺連接Z軸電機9，所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機和所述的升降平臺連接Y軸導(dǎo)軌13，所述的Y軸導(dǎo)軌連接所述的Y軸電機，所述的Y軸導(dǎo)軌與X軸導(dǎo)軌28連接，所述的X軸電機連接在所述的X軸導(dǎo)軌上，所述的X軸導(dǎo)軌連接多點模具調(diào)形系統(tǒng)殼體14，所述的殼體內(nèi)安裝有基準平面1，所述的基準平面與基本體15連接，所述的基本體與球頭支座17連接，所述的球頭支座與萬向頭18連接。實施例3:根據(jù)實施例1所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的Z軸電機連接所述的升降平臺10，所述的X軸電機連接所述的X軸導(dǎo)軌、所述的Y軸電機連接Y軸導(dǎo)軌。實施例4:根據(jù)實施例1所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的基本體與所述萬向頭之間安裝有拉伸彈簧19，所述的基本體上安裝有測距尺16。實施例5:根據(jù)實施例1或2或3所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的基本體為絲桿升降機構(gòu)，通過絲桿的旋轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)絲桿螺母的升降，所述的萬向頭安裝在所述的基本體末端，以萬向頭頂部中心點為球心轉(zhuǎn)動，最大空間轉(zhuǎn)角為39°，轉(zhuǎn)動過程中，頂部中心點豎向坐標不改變，所述的萬向頭可拆卸，根據(jù)成形曲面形式進行更換。實施例6:根據(jù)實施例1或2或3所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，所述的數(shù)控三坐標機械手直接從成型工件模型文件中讀取控制點坐標，由所述的X軸電機和所述的X軸導(dǎo)軌、所述的Y軸的電機和所述的Y軸導(dǎo)軌，使所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機移動到指定位置，對準所述的基本體進行旋轉(zhuǎn)調(diào)整所述的基本體高度，所述的數(shù)控三坐標機械手，通過所述的Z軸電機和所述的升降平臺，實現(xiàn)所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機與所述的基本體的離合；所述的數(shù)控三坐標機械手，通過所述的測距尺反饋的基本體調(diào)形高度信息，進行閉環(huán)控制，調(diào)形精度達到微米級。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，其組成包括:多點模具，其特征是:所述的多點模具安裝在殼體內(nèi)，所述的多點模具與多點模具調(diào)形系統(tǒng)連接，所述的殼體與壓力機連接，所述的多點模具連接萬向頭，金屬板材位于上壓邊圈和下壓邊圈之間，柔性墊板位于所述的萬向頭和所述的金屬板材之間，氣泵通過進氣管與液壓腔連接，液壓設(shè)備通過進液管和出液管與所述的液壓腔連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，其特征是:所述的多點模具調(diào)形系統(tǒng)為數(shù)控三坐標機械手，所述的數(shù)控三坐標機械手組成包括Z軸旋轉(zhuǎn)電機，所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機與Z軸電機和升降平臺連接，所述的Z軸旋轉(zhuǎn)電機和所述的Z軸電機及升降平臺連接在Y軸電機及導(dǎo)軌上，所述的Y軸電機及導(dǎo)軌連接在X軸電機及導(dǎo)軌上，所述的X軸電機及導(dǎo)軌連接多點模具調(diào)形系統(tǒng)殼體，所述的多點模具調(diào)形系統(tǒng)殼體內(nèi)安裝有基準平面，所述的基準平面與基本體連接，所述的基本體與球頭支座連接，所述的球頭支座與萬向頭連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，其特征是:所述的Z軸電機連接升降平臺，所述的X軸電機、所述的Y軸電機、所述的Z軸電機分別連接導(dǎo)軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備，其特征是:所述的基本體與所述萬向頭之間安裝有拉伸彈簧，所述的基本體上安裝有測距尺。
專利摘要數(shù)控多點無模液壓脹形設(shè)備。在傳統(tǒng)板料成型設(shè)備生產(chǎn)效率低、加工精度低、不適合大批量生產(chǎn)。本產(chǎn)品組成包括多點模具(21)，所述的多點模具安裝在殼體(22)內(nèi)，所述的多點模具與多點模具調(diào)形系統(tǒng)(2)連接，所述的殼體與壓力機(3)連接，所述的多點模具連接萬向頭(18)，金屬板材(24)位于上壓邊圈(25)和下壓邊圈(26)之間，柔性墊板(23)位于所述的萬向頭和所述的金屬板材之間，氣泵(7)通過進氣管(27)與液壓腔(20)連接，液壓設(shè)備(5)通過進液管(4)和出液管(6)與所述的液壓腔連接。本產(chǎn)品用于數(shù)控多點無模液壓脹形。
文檔編號B21D26/021GK203155791SQ20122034013
公開日2013年8月28日 申請日期2012年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月15日
發(fā)明者陳月明, 黃技元, 許佳樂, 劉培江 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間鋼結(jié)構(gòu)幕墻有限公司