本發(fā)明涉及的是一種用沖壓、旋壓或拉深的無切削成型領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種旋輪位姿可調(diào)的立式旋壓機床裝置。

背景技術(shù)：

金屬旋壓工藝是配料通過旋壓使之受力點由點到面，同時在某個方向用滾壓刀具給與一定的壓力，使金屬材料沿著這一方向變形和流動而成型的技術(shù)。

目前，超大直徑薄壁構(gòu)件的高效高精度加工是我國航空航天等領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。然而，隨著構(gòu)件尺度的增大，構(gòu)件難以采用整體方法制造，只能采用如旋壓等局部制造工藝。國內(nèi)目前的旋壓成形工藝在直徑超過一定范圍后就會出現(xiàn)板邊扭曲起皺以及開裂等問題。其主要原因之一在于加工過程中材料的流動方向與旋輪的旋壓方向之間存在一定的角度，即母線方向受拉，切線方向受壓，因此合力方向與旋輪的旋壓方向不一致。而現(xiàn)有的旋壓機床只有一個方向的擺動自由度，在機械結(jié)構(gòu)上并不完善，且加工精度不高，效率低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)大部分僅能實現(xiàn)輥輪三自由度的運動，并未有效解決板邊扭曲起皺的問題，提出一種旋輪位姿可調(diào)的立式旋壓機床裝置，通過與橫向絲杠導(dǎo)軌和斜向絲杠導(dǎo)軌相連的四自由度并聯(lián)機器人使旋輪的旋壓方向與待加工零件的材料流動方向垂直，壓力方向與旋輪的旋壓方向始終一致，可有效改善板邊褶皺的現(xiàn)象，加工精度高。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：斜向旋壓機構(gòu)、主軸、頂桿和機身殼體，其中：主軸設(shè)置于機身殼體內(nèi)并正對設(shè)置于機身殼體的上方的頂桿，斜向旋壓機構(gòu)對稱設(shè)置于頂桿的兩側(cè)，并與機身殼體相嵌。

所述的斜向旋壓機構(gòu)包括：四自由度并聯(lián)機器人、兩個橫向電機、兩個斜向電機、兩個平行的橫向絲杠導(dǎo)軌和兩個斜向絲杠導(dǎo)軌，其中：兩個斜向絲杠導(dǎo)軌同軸布置，兩個橫向絲杠導(dǎo)軌同軸布置，斜向絲杠導(dǎo)軌與橫向絲杠導(dǎo)軌形成T字形結(jié)構(gòu)；四自由度并聯(lián)機器人分別與兩個橫向絲杠導(dǎo)軌和兩個斜向絲杠導(dǎo)軌相連，橫向電機和斜向電機分別設(shè)置于橫向絲杠導(dǎo)軌和斜向絲杠導(dǎo)軌上，并驅(qū)動四自由度并聯(lián)機器人運動。

所述的橫向絲杠導(dǎo)軌和斜向絲杠導(dǎo)軌設(shè)置于機身殼體上。

所述的斜向絲杠導(dǎo)軌與水平面的夾角為30°。

所述的四自由度并聯(lián)機器人包括：菱形動平臺、旋輪、平行四邊形支鏈和兩個PUS支鏈，其中：兩個平行四邊形支鏈分別與菱形動平臺相鄰的兩個頂點轉(zhuǎn)動連接，兩個PUS支鏈與菱形動平臺的同一個頂點轉(zhuǎn)動連接，旋輪設(shè)置于菱形動平臺的另一個頂點上。

所述的PUS支鏈包括：PUS連桿和設(shè)置于PUS連桿兩端的虎克鉸和球鉸鏈。

所述的虎克鉸分別通過PUS滑塊與兩個橫向絲杠導(dǎo)軌相連。

所述的平行四邊形支鏈包括：依次串聯(lián)形成平行四邊形結(jié)構(gòu)的四個平行四邊形連桿。

所述的斜向絲杠導(dǎo)軌上滑動設(shè)置有滑塊，與菱形動平臺相連的平行四邊形連桿的對側(cè)平行四邊形連桿與滑塊相連。

所述的主軸上設(shè)有待加工零件并正對頂桿，主軸和待加工零件之間優(yōu)選設(shè)有胎膜。

所述的旋輪方向朝向胎膜。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果包括：1)通過菱形動平臺和PUS支鏈、平行四邊形支鏈，增加了整機的結(jié)構(gòu)剛度和自由度，使得在加工過程中旋輪的旋壓方向與材料的流動方向垂直，壓力方向與旋輪的旋壓方向始終保持一致，可有效改善板邊褶皺現(xiàn)象；2)兩套斜向旋壓機構(gòu)相對于頂桿對稱布置，具有良好的對中性，防止被壓構(gòu)件跑偏；3)通過并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動形式，有利用提高裝備的整體剛度，從而有效提高裝備的控制精度，保證加工質(zhì)量；4)采用斜向移動、橫向移動分別獨立控制的驅(qū)動形式使得裝備具有較大的運動范圍和工作空間，能夠完成大直徑、輕薄材料的旋壓加工；5)同時，采用各個運動獨立控制的方式，可以進一步提高裝備的柔性化程度，使其適用于不同直徑大小的零件加工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明示意圖；

圖2為斜向旋壓機構(gòu)示意圖；

圖3為旋輪空間自由度示意圖；

圖中：(a)為側(cè)視圖，(b)為俯視圖；

圖中：1斜向旋壓機構(gòu)、2胎膜、3主軸、4控制器、5頂桿、6機身殼體、7橫向電機、8橫向絲杠導(dǎo)軌、9虎克鉸、10PUS連桿、11球鉸鏈、12菱形動平臺、13旋輪、14轉(zhuǎn)動副、15平行四邊形連桿、16滑塊、17斜向絲杠導(dǎo)軌、18斜向電機。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

如圖1所示，本實施例包括：待加工零件、斜向旋壓機構(gòu)1、胎膜2、主軸3、控制器4、頂桿5和機身殼體6，其中：胎膜2、主軸3和控制器4依次相連并設(shè)置于機身殼體6內(nèi)，頂桿5設(shè)置于機身殼體6的上方與主軸3相對應(yīng)，并將待加工零件固定于胎膜2上；斜向旋壓機構(gòu)1對稱設(shè)置于頂桿5的兩側(cè)，并與機身殼體6相嵌；控制器4驅(qū)動斜向旋壓機構(gòu)1，并驅(qū)動主軸3旋轉(zhuǎn)。

如圖2所示，所述的斜向旋壓機構(gòu)1包括：四自由度并聯(lián)機器人、兩個橫向電機7、兩個斜向電機18、兩個平行的橫向絲杠導(dǎo)軌8和兩個串聯(lián)的斜向絲杠導(dǎo)軌17，其中：兩個橫向絲杠導(dǎo)軌8垂直設(shè)置于斜向絲杠導(dǎo)軌17同一端的左右兩側(cè)，并和串聯(lián)的斜向絲杠導(dǎo)軌17形成T字形結(jié)構(gòu)；四自由度并聯(lián)機器人分別與兩個橫向絲杠導(dǎo)軌8和兩個斜向絲杠導(dǎo)軌17相連，橫向電機7和斜向電機18分別設(shè)置于橫向絲杠導(dǎo)軌8和斜向絲杠導(dǎo)軌17上，并驅(qū)動四自由度并聯(lián)機器人運動。

所述的橫向絲杠導(dǎo)軌8和斜向絲杠導(dǎo)軌17設(shè)置于機身殼體6上。

所述的斜向絲杠導(dǎo)軌17與水平面的夾角為30°。

所述的四自由度并聯(lián)機器人包括：轉(zhuǎn)動副14、菱形動平臺12、旋輪13、平行四邊形支鏈和兩個PUS支鏈，其中：兩個平行四邊形支鏈分別與菱形動平臺12相鄰的兩個頂點通過轉(zhuǎn)動副14相連，兩個PUS支鏈與菱形動平臺12的同一個頂點通過轉(zhuǎn)動副14相連，旋輪13設(shè)置于菱形動平臺12的另一個頂點上。

所述的PUS支鏈包括：PUS連桿10和設(shè)置于PUS連桿10兩端的虎克鉸9和球鉸鏈11。

所述的虎克鉸9分別通過PUS滑塊與兩個橫向絲杠導(dǎo)軌8相連。

所述的平行四邊形支鏈包括：依次串聯(lián)形成平行四邊形結(jié)構(gòu)的四個平行四邊形連桿15。

所述的斜向絲杠導(dǎo)軌17上滑動設(shè)置有滑塊16，與菱形動平臺12相連的平行四邊形連桿15的對側(cè)平行四邊形連桿15與滑塊16相連。

所述的旋輪13方向朝向胎膜2。

如圖3所示，控制器4分別通過對橫向電機7和斜向電機18的驅(qū)動，實現(xiàn)對斜向旋壓機構(gòu)1的控制，四自由度并聯(lián)機器人中兩個PUS支鏈的虎克鉸9所連的PUS滑塊和平行四邊形支鏈的滑塊16分別在橫向絲杠導(dǎo)軌8和斜向絲杠導(dǎo)軌17上運動，從而帶動設(shè)置在菱形動平臺12上的旋輪13運動；旋輪13沿x軸方向的移動A、沿y軸方向的移動D、沿z軸方向的移動B和繞y軸的轉(zhuǎn)動C實現(xiàn)四自由度的運動，使旋輪13的旋壓方向與待加工零件的材料流動方向始終垂直。

所述的轉(zhuǎn)動副14與旋輪13分別布置于同一個菱形動平臺12的四個頂點上，以盡可能地提高菱形動平臺12的強度。