專利名稱：板材無模多點(diǎn)成形裝置的制作方法
板材無模多點(diǎn)成形裝置是對(duì)板材進(jìn)行塑性成形加工的設(shè)備，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
板材無模多點(diǎn)成形裝置是采用計(jì)算機(jī)控制的先進(jìn)板材成形設(shè)備。利用多個(gè)規(guī)則排列的，高度可調(diào)的基本體(沖頭)隨意改變?cè)煨兔?，取代傳統(tǒng)的模具來實(shí)現(xiàn)板材的無模成形，是對(duì)現(xiàn)有板材成形設(shè)備的根本改革和創(chuàng)新，對(duì)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步將產(chǎn)生巨大的影響。
目前，板材成形主要采用各種壓力機(jī)通過模具來實(shí)現(xiàn)。每一種零件都需要一套或數(shù)套模具才能完成整個(gè)成形過程。傳統(tǒng)的板材成形裝置自動(dòng)化程度較低，其效率和加工質(zhì)量及精度無法滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的目的在于改變傳統(tǒng)的利用模具使板材成形的加工方式，提供一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的以無模多點(diǎn)成形技術(shù)為基礎(chǔ)的板材無模多點(diǎn)成形裝置。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合


如下。
板材無模多點(diǎn)成形裝置，是由上、下基本體群1，調(diào)整機(jī)構(gòu)2和加載機(jī)構(gòu)組成，上、下基本體群1由多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)整的沖頭組成，沖頭可沿其軸向位移，由統(tǒng)一的調(diào)整機(jī)構(gòu)2調(diào)整到成形位置后，再由加載機(jī)構(gòu)加載成形，沖頭可以采用防止產(chǎn)生皺紋的柔性沖頭。
板材無摸多點(diǎn)成形裝置，是由機(jī)架3，上、下基本體群1，調(diào)整機(jī)構(gòu)2′，自動(dòng)控制系統(tǒng)，曲面造型系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)4和測(cè)量系統(tǒng)組成，上、下基本體群1由多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)整的沖頭組成，沖頭可沿其軸向位移，其高度和速度由控制系統(tǒng)控制，按曲面造型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形狀，通過每個(gè)沖頭的調(diào)整機(jī)構(gòu)2′在成形過程中進(jìn)行調(diào)整，并由加載機(jī)構(gòu)加載成形，沖頭可以采用防止產(chǎn)生皺紋的柔性沖頭。
本發(fā)明與現(xiàn)有的壓力機(jī)相比，徹底改變了傳統(tǒng)整體模具成形的方式，實(shí)現(xiàn)板材的無模成形，省去模具的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試工序，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間縮短為模具成形的數(shù)十分之一，節(jié)約制造模具的材料、工具、能源和時(shí)間等。還可以在較小的設(shè)備上成形較大尺寸的板類件，消除回彈、起皺等缺陷。工作效率、加工質(zhì)量和精度明顯提高，加工成本顯著下降，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，特別是對(duì)于大型板材成形，可在本機(jī)上采用多種先進(jìn)的無模成形法完成，可滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要。
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其工作過程。
圖1是板材無模多點(diǎn)成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用橡膠套連接墊板的沖頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是采用彈簧連接墊板的沖頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是調(diào)壓電磁鐵工作原理圖5是柔性?shī)A頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的仰示圖；圖7是調(diào)壓電磁鐵與柔性?shī)A頭的裝配圖；圖8是帶彈簧的沖頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是一種調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。
圖中1.上、下基本體群 2.2′調(diào)整機(jī)構(gòu) 3.機(jī)架 4.動(dòng)力系統(tǒng) 5.聚按脂套 6.橡膠套6.彈簧 7.墊板 8.鋼球 9.鋼球座 10.沖頭體 11.圓環(huán) 12.圓環(huán) 13.圓環(huán) 14.帶有彈簧的銷釘 15.彈簧 16.調(diào)壓電磁鐵 17.動(dòng)板 18.花鍵軸 19.柔性?shī)A頭 20.彈簧 21.固定板 22.沖頭工作端 23.彈簧 24.電機(jī) 25.缸體 26.閥芯 27.螺母 28.活塞桿本發(fā)明提供的板材無模多點(diǎn)成形裝置按其成形方式可以采用兩種結(jié)構(gòu)，即多點(diǎn)模具成形裝置和多點(diǎn)壓機(jī)成形裝置。
所謂多點(diǎn)模具成形裝置是按被加工板材要成形的形狀，在成形前將基本體群調(diào)整為所需的形狀，類似于成形模具，然后由加載機(jī)構(gòu)加載成形。
該裝置是由上、下基本體群1，調(diào)整機(jī)構(gòu)2和加載機(jī)構(gòu)組成，上、下基本體群1由多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)整的沖頭組成，沖頭可沿其軸向位移，由統(tǒng)一的調(diào)整機(jī)構(gòu)2調(diào)整到成形位置后，由加載機(jī)構(gòu)加載成形，沖頭可以采用防止產(chǎn)生皺紋的柔性沖頭。當(dāng)然也可加入控制、曲面造形和測(cè)量部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
用于多點(diǎn)模具成形裝置的調(diào)整機(jī)構(gòu)2參閱圖4、圖7該調(diào)整機(jī)構(gòu)2是由調(diào)壓電磁鐵16、動(dòng)板17、花鍵軸18和柔性?shī)A頭19組成，調(diào)壓電磁鐵16固定在固定板21上，動(dòng)板17與調(diào)壓電磁鐵鐵芯剛性聯(lián)接，柔性?shī)A頭19的上端裝在動(dòng)板17與固定板21之間的彈簧內(nèi)，其下端套裝在固定板21上，柔性?shī)A頭19上端為花鍵套，并通過與花鍵套相配合的花鍵軸18連接在動(dòng)板17上。
在該機(jī)構(gòu)中使用了調(diào)壓電磁鐵16，它是調(diào)整機(jī)構(gòu)2與沖頭連接的關(guān)鍵部件。其工作原理是當(dāng)調(diào)整機(jī)2構(gòu)運(yùn)行到使柔性?shī)A頭19對(duì)正沖頭時(shí)，調(diào)壓電磁鐵16通電啟動(dòng)，把與調(diào)壓電磁鐵16剛性聯(lián)接的動(dòng)板17吸住，使動(dòng)板17與花鍵套下移，并壓縮彈簧20，帶動(dòng)柔性?shī)A頭19下移與沖頭調(diào)整柄連接在一起，這時(shí)電壓由高電壓降為低電壓，但仍能使調(diào)壓電磁鐵吸住柔性?shī)A頭，開始調(diào)整基本體的高度。調(diào)整結(jié)束，調(diào)壓電磁鐵失電，動(dòng)板17與花鍵套靠彈簧20復(fù)位，一個(gè)調(diào)整過程結(jié)束。
為了防止板材在成形過程中出現(xiàn)起皺等缺陷，沖頭可以采用帶有彈簧的沖頭，其上的彈簧可以采用氮?dú)鈴椈苫蚵菪龔椈?，采用螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)參閱圖8沖頭的工作端22通過彈簧23裝在沖頭體10上。
利用沖頭上的氮?dú)鈴椈苫虻螐椈傻葟椈傻膲毫韷壕o欲變形的板料，使板料增加變形的約束，避免板材局部產(chǎn)生過大的壓應(yīng)力而產(chǎn)生的塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，抑制板材多點(diǎn)成形中的起皺缺陷。
在調(diào)整沖頭的位移時(shí)，由于沖頭數(shù)量較多，排列密集，沖頭的調(diào)整機(jī)構(gòu)2必須快速準(zhǔn)確地完成調(diào)整過程，為此設(shè)計(jì)了帶彈簧的柔性?shī)A頭19。柔性?shī)A頭的結(jié)構(gòu)參閱圖5、圖6所說的柔性?shī)A頭19由三個(gè)圓環(huán)11、12、13套裝在一起，每個(gè)圓環(huán)的側(cè)壁上設(shè)有銷釘孔，圓環(huán)11與圓環(huán)12，圓環(huán)12與圓環(huán)13之間分別通過帶有彈簧的銷釘14連接，圓環(huán)11的頂部與圓環(huán)13內(nèi)頂壁之間裝有彈簧15。一般情況下，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將夾頭傳送至欲調(diào)整沖頭所在的位置時(shí)總會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，帶彈簧的柔性?shī)A頭能夠在位置有誤差的情況下，依靠彈簧和銷釘?shù)淖饔醚杆贉?zhǔn)確地與沖頭柄部聯(lián)接在一起，完成沖頭的調(diào)整。這種柔性?shī)A頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造的配合要求不高，但結(jié)構(gòu)的自由度較大，因此動(dòng)作可靠、實(shí)用。
調(diào)壓電磁鐵16與柔性?shī)A頭19裝配關(guān)系參閱圖7當(dāng)調(diào)整機(jī)構(gòu)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)調(diào)壓電磁鐵16啟動(dòng)，這時(shí)采用較大電壓和電流，通過可升降的動(dòng)板17的聯(lián)接作用，把柔性?shī)A頭吸住，由于柔性?shī)A頭19的柔性特點(diǎn)，使柔性?shī)A頭19準(zhǔn)確地與沖頭柄部聯(lián)接在一起，然后將電壓調(diào)低，仍能吸住柔性?shī)A頭19，進(jìn)而完成沖頭的調(diào)整過程。
所渭多點(diǎn)壓機(jī)成形裝置，是在板材成形前對(duì)上、下基本體群即沖頭群成形面不需調(diào)整，由沖頭夾住板材后，對(duì)所有沖頭同時(shí)進(jìn)行調(diào)整。沖頭調(diào)整要求不僅調(diào)整位移，還能調(diào)整速度。所有沖頭在調(diào)整過程中都可以對(duì)板材加載，改善板材的受力狀態(tài)，并可以改變材料的變形路徑。
多點(diǎn)壓機(jī)成形裝置結(jié)構(gòu)參閱圖1它是由機(jī)架3，上、下基本體群1，調(diào)整機(jī)構(gòu)2，自動(dòng)控制系統(tǒng)，曲面造型系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)4和測(cè)量系統(tǒng)組成，上、下基本體群1由多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)整的沖頭組成，沖頭可沿其軸向位移，其位移和速度由控制系統(tǒng)控制，按曲面造型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形狀，通過每個(gè)沖頭的調(diào)整機(jī)構(gòu)在成形過程中進(jìn)行調(diào)整，并由加載機(jī)構(gòu)加載成形，沖頭可以采用防止產(chǎn)生皺紋的柔性沖頭。
其調(diào)整機(jī)構(gòu)參閱圖9它是由電機(jī)24驅(qū)動(dòng)的控制換向閥和液壓缸組成，液壓缸的內(nèi)腔為階梯形，活塞桿28置于右側(cè)腔內(nèi)，并把該腔分為兩腔，左側(cè)腔內(nèi)為帶有螺桿的閥芯26，螺桿與電機(jī)軸連接，液壓缸左側(cè)腔上分別設(shè)有與動(dòng)力機(jī)構(gòu)相通的高壓油口P、回油口T和與活塞桿28左右兩腔相通的A口、B口，P口與A口、T口與B口可由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺桿的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)關(guān)閉或接通，活塞桿28與沖頭連接在一起或?yàn)橐惑w。
圖中電機(jī)24可以采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，用于控制換向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸的位移及速度控制；缸體25是閥體和缸體的結(jié)合體；閥芯26是帶有螺桿的閥芯，它和缸體25組成放大元件并控制液壓缸的換向，即沖頭的前進(jìn)和后退；螺母27可使螺桿(反饋元件)帶動(dòng)閥芯26移動(dòng)；活塞桿28是沖頭力的輸出元件。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因活塞桿28和螺母27不動(dòng)，使螺桿(和閥芯一體)做螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生左移，并使A口打開并與P口相通，B口打開并與T口相通，這時(shí)P口的高壓油經(jīng)閥芯和小油口進(jìn)入油缸左腔，推動(dòng)活塞桿右移，右腔油經(jīng)B口和T回油箱，并帶動(dòng)闊芯26右移使A口和B口關(guān)小，隨著活塞桿28右移，A口越來越小，直至A口和B口關(guān)閉，活塞桿28靜止。如果電機(jī)24連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞桿28也連續(xù)右移，反之亦然。這樣就實(shí)現(xiàn)了通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來控制液壓缸的位移。
用于多點(diǎn)模具成形裝置或多點(diǎn)壓機(jī)成形裝置上的沖頭，均可以采用帶有墊板的沖頭，墊板由彈簧鋼制成。其結(jié)構(gòu)參閱圖2和圖3墊板通過鋼球用橡膠套或彈簧固定在沖頭的端部。
對(duì)于板材的無模多點(diǎn)成形，由于成形工具及成形方式與傳統(tǒng)板材成形時(shí)不同，會(huì)產(chǎn)生一些獨(dú)特的成形缺陷，如壓痕，為防止壓痕缺陷的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)了帶有墊板的柔性沖頭，有效地抑制了成形過程中壓痕缺陷。柔性沖頭可以采用由彈簧鋼制成的墊板7，墊板7通過鋼球8用橡膠套6或彈簧6’固定在沖頭的端部。帶有墊板的沖頭，在墊板7與沖頭之間聯(lián)接的方式有兩種。圖2為采用橡膠套聯(lián)接圖3為采用彈簧聯(lián)接。兩種聯(lián)接方式都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠的特點(diǎn)，變形完成后能順利地恢復(fù)到原始位置。在板材無模多點(diǎn)成形裝置工作時(shí)，墊板可根據(jù)成形曲面形狀的需要變換其角度，變形結(jié)束后，墊板7將恢復(fù)原狀。帶有墊板的沖頭可以適應(yīng)各種曲面形狀的成形需要，由于墊板7增加了沖頭與板材的接觸面積，避免了板材變形的集中載荷直接作用在板材之上，起到了均布載荷的作用，改善了板材的受力狀態(tài)，很好地抑制了板材多點(diǎn)成形中的壓痕缺陷，保證了成形件的表面質(zhì)量。
為了適應(yīng)不同形狀的板材成形件及不同的板材成形方式的需要，上、下基本體群可以采用一個(gè)或多個(gè)。
權(quán)利要求
1.板材無模多點(diǎn)成形裝置由上、下基本體群(1)，調(diào)整機(jī)構(gòu)(2)和加載機(jī)構(gòu)組成，其特征在于上、下基本體群(1)由多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)整的沖頭組成，沖頭可沿其軸向位移，由統(tǒng)一的調(diào)整機(jī)構(gòu)(2)調(diào)整到成形位置后，再由加載機(jī)構(gòu)加載成形，沖頭可以采用防止產(chǎn)生皺紋的柔性沖頭。
2.按權(quán)利要求1所述的板材無模多點(diǎn)成形裝置，其特征在于所說的調(diào)整機(jī)構(gòu)(2)是由調(diào)壓電磁鐵(16)、動(dòng)板(17)、花鍵軸(18)和柔性?shī)A頭(19)組成，調(diào)壓電磁鐵(16)固定在固定板(21)上，動(dòng)板(17)與調(diào)壓電磁鐵鐵芯剛性聯(lián)接，柔性?shī)A頭(19)的上端裝在動(dòng)板(17)與固定板(21)之間的彈簧(20)內(nèi)，其下端套裝在固定板(21)上，柔性?shī)A頭(19)上端為花鍵套，通過與花鍵套相配合的花鍵軸(18)連接在動(dòng)板(17)上。
3.按權(quán)利要求1或2所述的板材無模多點(diǎn)成形裝置，其特征在于所說的柔性?shī)A頭(19)是由三個(gè)圓環(huán)(11)、(12)、(13)套裝在一起，每個(gè)圓環(huán)的側(cè)壁上設(shè)有銷釘孔，圓環(huán)(11)與圓環(huán)(12)，圓環(huán)(12)與圓環(huán)(13)之間分別通過帶有彈簧的銷釘(14)連接，圓環(huán)(11)的頂部與圓環(huán)(13)內(nèi)頂壁之間裝有彈簧(15)。
4.按權(quán)利要求1所述的板材無模多點(diǎn)成形裝置，柔性沖頭可以采用帶有氮?dú)鈴椈苫蚵菪龔椈傻臎_頭，其特征在于所說的帶有螺旋彈簧的沖頭是把沖頭的工作端(22)通過彈簧(23)裝在沖頭體(10)上。
5.板材無模多點(diǎn)成形裝置，是由機(jī)架(3)，上、下基本體群(1)，調(diào)整機(jī)構(gòu)(2′)，自動(dòng)控制系統(tǒng)，曲面造型系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)(4)和測(cè)量系統(tǒng)組成，其特征在于上、下基本體群(1)由多個(gè)可以獨(dú)立調(diào)整的沖頭組成，沖頭可沿其軸向位移，其位移和速度由控制系統(tǒng)控制，按曲面造型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形狀，通過每個(gè)沖頭的調(diào)整機(jī)構(gòu)(2′)在成形過程中進(jìn)行調(diào)整，并由加載機(jī)構(gòu)加載成形，沖頭可以采用防止產(chǎn)生皺紋的柔性沖頭。
6.按權(quán)利要求5所述的板材無模多點(diǎn)成形裝置，其特征在于所說的調(diào)整機(jī)構(gòu)是由電機(jī)(24)驅(qū)動(dòng)的控制換向閥和液壓缸組成，液壓缸的內(nèi)腔為階梯形，活塞桿(28)置于右側(cè)腔內(nèi)，并把該腔分為兩腔，左側(cè)腔內(nèi)為帶有螺桿的閥芯(26)，螺桿與電機(jī)軸連接，液壓缸左側(cè)腔上分別設(shè)有與動(dòng)力機(jī)構(gòu)相通的高壓油口P、回油口T和與活塞桿(28)左、右兩腔相通的A口、B口，P口與A口、T口與B口可由電機(jī)(24)驅(qū)動(dòng)的螺桿的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)關(guān)閉或接通，活塞桿(28)與沖頭連接在一起或?yàn)橐惑w。
7.按權(quán)利要求1或5所述的板材無模多點(diǎn)成形裝置，其特征在于所說的柔性沖頭可以采用由彈簧鋼制成的墊板(7)，墊板(7)通過鋼球(8)用橡膠套(6)或彈簧(6′)固定在沖頭的端部。
8.按權(quán)利要求1或5所述的板材無模多點(diǎn)成形裝置，其特征在于所說的上、下基本體群可以采用一個(gè)或多個(gè)。
全文摘要
板材無模多點(diǎn)成形裝置是對(duì)板材進(jìn)行塑性成形加工的設(shè)備,屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。它主要是由基本體群,調(diào)整機(jī)構(gòu),加載部分組成,基本體群是由多個(gè)相互獨(dú)立的沖頭組成,沖頭可以沿其軸向移動(dòng),并通過調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整機(jī)構(gòu)一種是由調(diào)壓電磁鐵和柔性?shī)A頭組成,用于調(diào)整沖頭位移;另一種是由液壓缸和換向閥組成,它不僅調(diào)整沖頭的位移,還能調(diào)整沖頭的速度。采用這兩種調(diào)整機(jī)構(gòu)的裝置分別構(gòu)成多點(diǎn)模具成形裝置和多點(diǎn)壓機(jī)成形裝置。
文檔編號(hào)B29C43/58GK1338367SQ0011077
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月10日
發(fā)明者李明哲, 蘇世忠, 付文智, 蔡中義, 劉純國(guó), 陳建軍, 隋振, 李東平, 陳慶敏, 閻雪萍, 李湘吉, 嚴(yán)慶光 申請(qǐng)人:吉林工業(yè)大學(xué)