本實(shí)用新型屬于機(jī)械工程領(lǐng)域，尤其涉及用于三維曲面工件塑性成形的裝置。

背景技術(shù)：

目前，一部分三維板材件可以通過拉伸成形實(shí)現(xiàn)，其中大部分飛機(jī)蒙皮件都需要拉伸成形來完成。拉伸成形主要依靠拉形設(shè)備，目前我國飛機(jī)制造公司的多數(shù)拉形機(jī)是進(jìn)口設(shè)備，不但價(jià)格不菲，而且大型或超大型拉形機(jī)無法引進(jìn)，因而大型三維板材件的拉伸成形受到制約。近些年來國內(nèi)部分研究機(jī)構(gòu)在拉形設(shè)備方面進(jìn)行了相關(guān)研究，但是并沒有取得突破性進(jìn)展。因而發(fā)明一種技術(shù)可靠、價(jià)格低廉的拉形設(shè)備將有利于拉形成形在相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

中國專利“一種大型薄壁件的拉形和電磁復(fù)合漸進(jìn)成形方法及裝置”公開號(hào)為104785621A，公開了一種大型薄壁件的拉形和電磁復(fù)合漸進(jìn)成形方法及裝置，該方法將驅(qū)動(dòng)板置于待變形板料上方，用壓板和托板夾持住驅(qū)動(dòng)板和待變形板料，通過升降油缸帶動(dòng)托板移動(dòng)使得驅(qū)動(dòng)板和待變形板料初步拉彎和繃緊，實(shí)現(xiàn)拉形過程，調(diào)整電磁線圈的位置，使其正對(duì)待變形驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行放電，線圈繞凸模軸線在驅(qū)動(dòng)板的表面旋轉(zhuǎn)一周，實(shí)現(xiàn)同一高度下待變形板料與凸模貼合，隨后油缸再次下降并將板料拉彎，線圈放電使待變形板料再次變形并與凸模貼合，依次類推，實(shí)現(xiàn)板料的拉形-放電-再拉形-再放電的交替成形過程，直到板料變形結(jié)束。本發(fā)明可改善材料流動(dòng)的均勻性，降低板料的減薄率，實(shí)現(xiàn)大型難變形材料的柔性加工和精確塑性制造。

中國專利“一種基于模具型面延伸的縱向拉形加載軌跡設(shè)計(jì)方法”公開號(hào)為104391482A，公開了一種基于模具型面延伸的縱向拉形加載軌跡設(shè)計(jì)方法。其步驟為，步驟一：模具型面延伸，在成形過程中，毛料在夾鉗的作用下，包覆模具型面，使材料成形具有零件曲面的形狀；步驟二：鉗口位置和空間姿態(tài)計(jì)算，通過模具型面延伸得到毛料在成形過程中最終的包覆情況，將延伸曲面兩端的曲線分別進(jìn)行處理；(1)鉗口曲線離散(2)計(jì)算夾鉗平面(3)計(jì)算曲鉗口角度；步驟三：拉形設(shè)備運(yùn)動(dòng)求解，拉形中間步的加載軌跡設(shè)計(jì)，可以通過最終的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行推算；(1)夾鉗俯仰角度計(jì)算(2)拉伸作動(dòng)筒伸長計(jì)算。本發(fā)明為蒙皮縱向拉形的軌跡設(shè)計(jì)和軌跡優(yōu)化提供指導(dǎo)作用。但是本發(fā)明未涉及相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

中國專利“四自由度混聯(lián)式多頭柔性拉形機(jī)”公開號(hào)為104174733A，公開了一種四自由度混聯(lián)式多頭柔性拉形機(jī)，由底座、左牽引裝置、右牽引裝置、左夾板機(jī)構(gòu)、右夾板機(jī)構(gòu)組成。左牽引裝置、右牽引裝置的底部固定在底座上，分別用于支撐左夾板機(jī)構(gòu)和右夾板機(jī)構(gòu)，左牽引裝置與右牽引裝置的結(jié)構(gòu)完全相同，均為{4RPU-UPR}結(jié)構(gòu)的四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)。用于夾持與固定板料的左夾板機(jī)構(gòu)、右夾板機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也完全相同。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的牽引裝置采用四自由度混聯(lián)機(jī)構(gòu)和分層次調(diào)節(jié)及拉形作業(yè)方式，使拉形件上各位置點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)柔性變形，減少工藝余量，提高成形質(zhì)量和材料的利用率。本發(fā)明不僅運(yùn)動(dòng)自由度多、所需液壓缸的數(shù)量少，還具有柔性度高、控制簡單、設(shè)備制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是該發(fā)明的液壓缸數(shù)量大，同時(shí)其采用了液壓缸有桿腔作業(yè)，出力大，耗能高，效率低。

中國專利“高柔性多頭拉形機(jī)”公開號(hào)為101690960A，公開了一種高柔性多頭拉形機(jī)，該機(jī)主要由機(jī)架、拉料機(jī)構(gòu)、夾料機(jī)構(gòu)和萬向機(jī)構(gòu)組成，機(jī)架的兩側(cè)分別排列著一排多個(gè)拉料機(jī)構(gòu)、夾料機(jī)構(gòu)和萬向機(jī)構(gòu)；所述拉料機(jī)構(gòu)分別由三個(gè)液壓缸組成，其中一個(gè)液壓缸水平布置，另一個(gè)液壓缸豎直布置，第三個(gè)液壓缸傾斜布置；所述三個(gè)液壓缸(2)一端分別與機(jī)架鉸接，另一端分別通過液壓缸聯(lián)接體共同與萬向機(jī)構(gòu)和夾料機(jī)構(gòu)聯(lián)接。該發(fā)明每一個(gè)拉伸單元采用了3個(gè)拉缸構(gòu)成，會(huì)存在過約束的問題，同時(shí)每一個(gè)單元多一個(gè)液壓缸，從而制造成本和對(duì)液壓系統(tǒng)的響應(yīng)要求較高，更重要的是該發(fā)明采用了拉缸的作用，在同樣出力前提下，該發(fā)明耗能明顯要大。

中國發(fā)明專利“板材拉形機(jī)”公開號(hào)為101559442，該發(fā)明公開了一種用于板類件三維曲面成形的塑性加工設(shè)備，該機(jī)主要由機(jī)架和左右兩側(cè)夾持機(jī)構(gòu)、下壓機(jī)構(gòu)組成，所述的機(jī)架支撐左、右兩側(cè)的夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)。所述的夾持機(jī)構(gòu)分為上、下部分，各個(gè)部分均由多個(gè)夾持裝置排列成一排，所述的下壓機(jī)構(gòu)由多個(gè)下壓裝置排列成一排或多排。該發(fā)明雖然采用了壓缸出力的方式，但是，壓缸的出力只能是向下，不能控制液壓缸調(diào)整方向，使板材變形不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種壓缸式板材拉伸裝置，目的在于簡化成形機(jī)構(gòu)、降低設(shè)備制造成本、提高拉形機(jī)的出力水平。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：壓缸式板材拉伸裝置，該裝置雙側(cè)對(duì)稱布置，其中一側(cè)包括至少一個(gè)機(jī)械臂組件、一套模具、以及固定底座，所述的機(jī)械臂組件包含雙側(cè)支撐板、轉(zhuǎn)軸、主壓力液壓缸、方向控制液壓缸以及夾緊器，所述的雙側(cè)支撐板裝配在固定底座上；主壓力液壓缸的缸筒外側(cè)安裝有轉(zhuǎn)軸，主壓力液壓缸的活塞桿端部裝配關(guān)節(jié)軸承桿；方向控制液壓缸的缸筒端部帶有鉸接孔，方向控制液壓缸的活塞桿端部有關(guān)節(jié)軸承桿；夾緊器由夾緊液壓缸、滑塊、上銷軸、側(cè)銷軸以及本體構(gòu)成，其特征在于：所述的主壓力液壓缸通過轉(zhuǎn)軸與雙側(cè)支撐板相連，關(guān)節(jié)軸承桿與夾緊器的上銷軸連接；方向控制液壓缸的缸筒端部鉸接孔與轉(zhuǎn)軸相連接，轉(zhuǎn)軸與雙側(cè)支撐板連接，關(guān)節(jié)軸承桿與夾緊器的側(cè)銷軸連接。

所述的方向控制液壓缸用于控制主壓力液壓缸的擺動(dòng)。

所述的夾緊器的夾緊液壓缸固定在本體上，并與滑塊連接，夾緊液壓缸推動(dòng)滑塊用于夾持板材。

所述的夾緊器可以周向擺動(dòng)。

本實(shí)用新型采用了液壓缸無桿腔出力大的特點(diǎn)，同時(shí)該力的方向可以通過控制液壓缸實(shí)現(xiàn)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)板材在不同階段都以拉、壓多種變形的組合方式，從而促進(jìn)了板材的局部均勻變形。

本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，借鑒了離散柔性成形技術(shù)的特點(diǎn)，采用了壓缸調(diào)整板材斷面的輪廓形狀，可以用較小液壓缸代替較大直徑的拉缸，較用液壓拉缸成形力提高40％以上，節(jié)約了制造成本，實(shí)現(xiàn)板材拉伸的低成本成形。

附圖說明

圖1是采用單側(cè)一組機(jī)械臂組件對(duì)稱布置的板材拉伸裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是主壓力液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是方向控制液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是夾緊器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是采用單側(cè)五組機(jī)械臂組件對(duì)稱布置的板材拉伸裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是板材夾緊器水平調(diào)平后預(yù)裝載板材示意圖；

圖7是板材預(yù)拉伸過程示意圖；

圖8是板材逐漸靠模曲面成形過程示意圖；

圖9是板材成形保壓和卸載的示意圖；

圖中：1.機(jī)械臂組件 2.模具 3.固定底座 11.雙側(cè)支撐板 12.轉(zhuǎn)軸 13.主壓力液壓缸 14.方向控制液壓缸 15.夾緊器 16.板材 131.缸筒 132.轉(zhuǎn)軸 133.活塞桿 134.關(guān)節(jié)軸承桿 141.缸筒 142.鉸接孔 143.活塞桿 144.關(guān)節(jié)軸承桿 151.夾緊液壓缸152.滑塊 153.上銷軸 154.側(cè)銷軸 155.本體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容及其工作過程。

如圖1以及圖5所示，一種壓缸式板材拉伸裝置，該裝置雙側(cè)對(duì)稱布置，其中一側(cè)包括至少一個(gè)機(jī)械臂組件1、一套模具2、以及固定底座3，所述的機(jī)械臂組件1包含了雙側(cè)支撐板11、轉(zhuǎn)軸12、主壓力液壓缸13、方向控制液壓缸14以及夾緊器15，所述的雙側(cè)支撐板11裝配在固定底座3上；主壓力液壓缸13的缸筒131外側(cè)安裝有轉(zhuǎn)軸132，主壓力液壓缸13的活塞桿133端部裝配關(guān)節(jié)軸承桿134；方向控制液壓缸14的缸筒141端部帶有鉸接孔142，方向控制液壓缸14的活塞桿143端部有關(guān)節(jié)軸承桿144，夾緊器15由夾緊液壓缸151、滑塊152、上銷軸153、側(cè)銷軸154以及本體155構(gòu)成，所述的主壓力液壓缸13通過轉(zhuǎn)軸132與雙側(cè)支撐板11相連，關(guān)節(jié)軸承桿134與夾緊器15的上銷軸153連接；方向控制液壓缸14的缸筒141端部鉸接孔142與轉(zhuǎn)軸12相連接，轉(zhuǎn)軸12與雙側(cè)支撐板11連接，關(guān)節(jié)軸承桿144與夾緊器15的側(cè)銷軸154連接。

所述的方向控制液壓缸14用于控制主壓力液壓缸13的擺動(dòng)。

所述的夾緊器15的夾緊液壓缸151固定在本體155上，并與滑塊152連接，夾緊液壓缸151推動(dòng)滑塊152用于夾持板材16。

所述的夾緊器15可以周向擺動(dòng)。

參考圖1和圖5的成形過程中，主壓力液壓缸13輸出壓力，方向控制液壓缸14控制主壓力液壓缸13的擺動(dòng)，也就是主壓力液壓缸13的壓力輸出方向；主壓力液壓缸13和方向控制液壓缸14共同促使夾緊器15以不同姿態(tài)夾持板材16并促使板材16發(fā)生變形。

參考圖2所示：壓缸式板材拉伸裝置的主壓力液壓缸13由缸筒131、活塞桿133、轉(zhuǎn)軸132以及關(guān)節(jié)軸承桿134構(gòu)成，成形過程中，主壓力液壓缸13繞轉(zhuǎn)軸132旋轉(zhuǎn)。

參考圖3所示：壓缸式板材拉伸裝置的方向控制液壓缸14由缸筒141、活塞桿143以及關(guān)節(jié)軸承桿144構(gòu)成，成形過程中，端部鉸孔142繞轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞桿143可以伸縮。

參考圖4所示：壓缸式板材拉伸裝置的夾緊器15由夾緊液壓缸151、滑塊152、上銷軸153、側(cè)銷軸154以及本體155構(gòu)成，成形過程中，上銷軸153與主力液壓缸13連接，側(cè)銷軸154與方向控制液壓缸14相連接，夾緊器15的位移大小主要是通過主力液壓缸13驅(qū)動(dòng)，其位移方向主要是通過方向控制液壓缸14控制。

圖5是采用單側(cè)五組機(jī)械臂組件對(duì)稱布置的板材拉伸裝置。

參考圖6至圖9所示：成形過程中，夾緊器調(diào)平，加裝板材：通過調(diào)整主力液壓缸和方向控制液壓缸實(shí)現(xiàn)夾緊器的夾口最低點(diǎn)與模具最高點(diǎn)持平或稍高，此時(shí)，添加板材后，通過夾緊液壓缸151推動(dòng)滑塊152夾緊板材；預(yù)拉伸階段，活塞桿143收縮，使主壓力液壓缸13偏離垂直位置，同時(shí)給主壓力液壓缸13加力，促使板材16產(chǎn)生塑形變形；曲面成形階段：進(jìn)一步增大主壓力液壓缸13的壓力，同時(shí)通過方向控制液壓缸14控制主壓力液壓缸13的壓力和位移方向，促使板材16逐漸的靠近模具2表面，且使板材16的邊緣輪廓逐漸形成與模具邊緣輪廓一致的形狀；保壓和卸載階段：鎖住各個(gè)液壓缸，保持30多秒；同時(shí)測量板材表面的貼膜尺寸，當(dāng)貼模尺寸達(dá)到要求時(shí)，使液壓缸151卸載壓力，板材夾緊邊松弛，取下成形件。

以上結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，壓缸式板材拉伸裝置只需要增大主壓力液壓缸的輸出壓力就可以達(dá)到板材的塑性變形力，而方向控制液壓缸主要是控制主壓力液壓缸的輸出力的方向，比采用相同直徑的拉缸輸出的成形力大40％以上，同時(shí)夾緊器與主壓力液壓缸和方向控制液壓缸通過關(guān)節(jié)軸承相連接，夾緊器不僅可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，而且可以實(shí)現(xiàn)自由擺頭，更加有利于板材的曲面件拉伸成形。