專利名稱：一種低熔點板材伺服壓力熱成形機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動化機械加工裝置，具體涉及一種板材成形的伺服壓力熱成形機， 尤其適用于低熔點板材的熱成形。
背景技術(shù)：
機械裝備中板材成形是一種重要的加工方法，廣泛應用于電器、機械、汽車、電子設(shè)備、儀器制造、航空航天、國防工業(yè)等領(lǐng)域。隨著材料科學的快速發(fā)展，用于制造產(chǎn)品的材料種類越來越豐富，致使制造業(yè)產(chǎn)品的國際市場競爭越來越激烈，市場對高精度、高質(zhì)量、 低成本產(chǎn)品的需求量越來越大。為此，制造業(yè)對高效率制造高精度、高品質(zhì)產(chǎn)品的加工設(shè)備的需求也越來越強烈。要求壓力機不僅能夠高速度、高精度的運轉(zhuǎn)，而且應具有更大的柔性，既能迅速、方便地改變輸出滑塊的運動規(guī)律又能提高加工材料的塑性。而傳統(tǒng)機械壓力機對低熔點板材常溫沖壓成形時，由于板材塑性較差，工件容易碎裂。另外，機械壓力機由于工作模式固定、運動特性單一、工藝適用性差、工作效率低，難以滿足不同材料、不同沖壓工藝對壓力機滑塊工作曲線柔性可調(diào)的要求。因此，傳統(tǒng)機械式板材壓力成形設(shè)備，已不能適應現(xiàn)代塑性成形生產(chǎn)發(fā)展的要求。近十多年來，伺服電機被逐步用于機械壓力機中，出現(xiàn)了滑塊運動曲線可調(diào)的各種交流伺服驅(qū)動壓力機。伺服電機使壓力機具有高柔性、高精度、低噪音、高生產(chǎn)率、節(jié)能環(huán)保、易于維護等優(yōu)點，壓力機的工作性能和工藝適用性也得到大幅度提升，設(shè)備朝著柔性化、智能化的方向發(fā)展。通過對伺服電機編制不同的程序使壓力機滑塊實現(xiàn)工藝所需的各種運動曲線，從而獲得不同工件的變形速度，同時采用熱成形技術(shù)(也稱為熱沖壓技術(shù))可顯著提高板料的塑性、降低變形抗力、減小內(nèi)應力，保證板料沖壓件的質(zhì)量。美國發(fā)明專利號為US 6，200，122 Bl中所記載的專利設(shè)備，采用伺服電機四驅(qū)，通過曲軸傳動，可使上、下模同時運動；但該伺服壓力機采用曲軸傳動，使上、下模定位精度偏低，下模的運動也會使工件的加工精度下降，且上、下模運動過程中，曲軸會產(chǎn)生無用功負載，使設(shè)備能耗大，工作效率低；待加工工件需經(jīng)外部預熱后再進行裝夾，裝夾難度大，成形溫度也難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服了現(xiàn)有伺服壓力熱成形機的不足，本發(fā)明提供了一種低熔點板材伺服壓力熱成形機，該伺服壓力熱成形機具有溫度控制精確以及加工精度高的特點。本發(fā)明提供了一種低熔點板材伺服壓力熱成形機，包括機架、伺服電機、絲杠、滑塊、上加熱板、下加熱板、上模固定板、下模固定板和控制系統(tǒng)；上模固定板和下模固定板相對布置，分別用于安裝上模和下模，上加熱板用于對上模加熱，下加熱板用于對下模加熱， 控制系統(tǒng)控制上加熱板和下加熱板的加熱溫度；滑塊、上加熱板和上模固定板依次固定安裝，下模固定板、下加熱板和機架的底座依次固定安裝；伺服電機與機架固定，并通過絲杠與滑塊連接；控制系統(tǒng)控制伺服電機運轉(zhuǎn)，通過絲杠帶動滑塊、上加熱板和上模固定板運動。本發(fā)明所述的伺服壓力熱成形機集成了對上模、下模和待加工工件的加熱處理， 并通過控制系統(tǒng)精確控制成形溫度，使得溫度控制簡單精確。同時通過采用絲杠將伺服電機與滑塊相連，伺服電機可通過絲杠精確控制滑塊的運動軌跡，使得加工精度大大提高。該伺服壓力熱成形機結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，經(jīng)濟實用，集下料、壓力加工等功能于一體，能夠快速、經(jīng)濟地實現(xiàn)低熔點板材的加工，同時也可以用于熱模壓成形加工；通過更換不同的模具，本發(fā)明可實現(xiàn)低熔點板材的大多數(shù)熱成形加工工藝。


圖1是本發(fā)明所述的低熔點板材伺服壓力熱成形機立體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明所述的低熔點板材伺服壓力熱成形機主視圖；圖3是本發(fā)明中上模運動軌跡與上下模加熱時間示意圖；圖中各標號的含義如下1為伺服電機，2為上支撐板，3為絲杠，4為滑塊，5為上隔熱架，6為上加熱板，7為上模固定板，8為上導熱柱，9為上模，10為下模，11為下支撐板， 12為下隔熱架，13為下加熱板，14為下模固定板，15為下導熱柱，16為滑動軸承，17為平衡配重，18為定向?qū)к墸?9為定滑輪。
具體實施例方式下面通過借助附圖和較佳實施例更加詳細的說明本發(fā)明。本發(fā)明提供的低熔點板材伺服壓力熱成形機，如圖1、圖2所示，包括機架、伺服電機1、絲杠3、滑塊4、上隔熱架5、上加熱板6、上模固定板7、上導熱柱8、下隔熱架12、下加熱板13、下模固定板14、下導熱柱15、滑動軸承16、平衡配重17、定向?qū)к?8、定滑輪19和控制系統(tǒng)。上模固定板7和下模固定板14相對布置，上模固定板7用于安裝上模9，下模固定板14用于安裝下模10，滑塊4、上加熱板6和上模固定板7依次固定安裝，上加熱板6和上模固定板7均可隨滑塊4實現(xiàn)上下往返運動，上加熱板6用于對上模9進行加熱。下模固定板14、下加熱板13和機架底座依次固定安裝；下加熱板13用于對下模10和待加工工件進行加熱。伺服電機1固定在機架上，通過絲杠3與滑塊4連接，伺服電機1可直接驅(qū)動滑塊4做上下往返運動。優(yōu)選的，本發(fā)明通過增加上隔熱架5和下隔熱架12來有效減少加熱過程中的熱量散失，其中上隔熱架5安裝在滑塊4與上模固定板7之間，并將上加熱板6包裹起來，上加熱板6通過上導熱柱8與上模9相連并對其進行加熱。下隔熱架12安裝在機架底座與下模固定板14之間，并將下加熱板13包裹起來，下加熱板13通過下導熱柱15與下模10相連，可對下模10和待加工工件進行加熱。優(yōu)選的，所述機架包括上支撐板2、下支撐板11和支撐架，上支撐板2為機架的頂部，下支撐板11為機架的底座。所述支撐架可以由四條定向?qū)к?8組成，四條定向?qū)к?8 均固定于上支撐板2和下支撐板11之間，滑塊4可以通過四個滑動軸承16與四個定向?qū)к?8相連，這樣能夠有效減少滑塊4在運動過程中的摩擦損耗，對上模在熱成形加工時起到定向作用，能夠進一步提高加工精度；同時所述定向?qū)к?8可以為多條。所述支撐架還可以是其他能夠起到支撐作用和定向作用的裝置。優(yōu)選的，本發(fā)明通過增加兩個平衡配重17來平衡抵消絲杠3的無用功負載，兩個平衡配重17分別通過固定在上支撐板2兩邊的定滑輪19與滑塊4連接，使熱成形加工時所需的壓力能完全由絲杠3提供。平衡配重17也可以為多個，只要能夠調(diào)整本裝置的平衡即可。本發(fā)明所述的絲杠3可以為滾珠絲杠，也可以是其他類型絲杠，只要其能將伺服電機1的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滑塊4的直線運動，同時能夠滿足待加工工件的加工精度需求和工藝的定位精度需求即可。所述控制系統(tǒng)包括運動控制模塊和溫度控制模塊，運動控制模塊控制熱成形加工時的正向運動和回程復位時的反向運動，通過控制伺服電機1輸入的轉(zhuǎn)速，以及通過伺服電機1旋轉(zhuǎn)編碼器的測量實現(xiàn)半閉環(huán)控制。伺服電機1直接驅(qū)動滑塊4，使滑塊4的運動曲線滿足低熔點板材的沖壓工藝要求。運動控制模塊可控制滑塊隨時加速、減速或停止，動作靈活自由，下死點重復定位精度高，柔性和適應性好，以滿足不同材料、不同沖壓工藝對壓力機滑塊工作曲線柔性可調(diào)的要求。對于板料沖裁加工，可在材料被沖剪開始斷裂的瞬間，控制伺服壓力機降低滑塊運動速度，這樣既不會大幅降低生產(chǎn)率又能實現(xiàn)低噪聲沖裁加工。通過控制滑塊運動模式，可以減少或完全消除被沖裁工件斷口處的毛刺。對于變薄拉深加工，在伺服壓力機上，通過控制滑塊在下降的同時作低頻振動的運動模式，用普通模具即可很容易進行振動成形加工，與傳統(tǒng)變薄拉深比較，可大幅度提高拉深變薄率。溫度控制模塊通過溫度傳感器的檢測反饋信號，在對低熔點板材進行熱成形加工的過程中，精確控制上加熱板6和下加熱板13對上模9、下模10、待加工工件的加熱溫度及整機箱體的整體溫度。本發(fā)明所述的低熔點板材伺服壓力熱成形機運行時，控制系統(tǒng)通過控制伺服電機 1的運轉(zhuǎn)，使滑塊4和上模9的運動軌跡滿足待加工工件的加工工藝要求。上模固定板7靜止于上死點位置，在上模固定板7和下模固定板14上分別安裝好上模9、下模10，且在下模 10裝夾固定好待加工工件。由控制系統(tǒng)控制上加熱板6和下加熱板13分別對上模9、下模 10和待加工工件加熱，控制系統(tǒng)檢測到待加工工件溫度達到熱成形所需溫度后，自動開啟伺服電機1，伺服電機1輸入旋轉(zhuǎn)動力，通過絲杠3帶動滑塊4沿著定向?qū)к?8快速作向下直線運動，滑塊4與上模固定板7連為一體，從而帶動上模固定板7及上模9作向下的壓力熱成形運動，滑動軸承16將滑塊4與定向?qū)к?8相連，有效減少了運動過程中的摩擦損耗，同時對上模9在熱成形加工時起到定向作用，提高了加工精度。上模9接觸待加工工件后，控制系統(tǒng)控制伺服電機1的運轉(zhuǎn)降低滑塊4的運動速度，可有效減少工件的碎裂，并可降低噪音，控制系統(tǒng)精確控制待加工工件的熱成形加工溫度，直至壓力熱成形過程完成，此時上模9達到下死點位置停留。此過程中，控制系統(tǒng)通過控制伺服電機1輸入的旋轉(zhuǎn)運動速度，以及通過伺服電機旋轉(zhuǎn)編碼器的測量實現(xiàn)半閉環(huán)控制，精確控制滑塊4的運動軌跡， 使滑塊4運動曲線符合所需熱成形加工工藝的要求。在加工過程中，無論是上模整體運動部件(上模整體運動部件包括滑塊4、上隔熱架5、上加熱板6、上模固定板7、上導熱柱8和上模9)做向下的熱成形加工運動，還是做向上的回程復位運動，平衡配重17始終通過定滑輪19平衡抵消絲杠3的無用功負載，使熱成形加工時所需的壓力能完全由絲杠3提供。在對低熔點板材進行熱成形加工的過程中，由電阻絲加熱的上加熱板6和下加熱板13同時對上模9、下模10、待加工工件加熱，上隔熱架5和下隔熱架12能有效防止熱量從固定部位散失。待加工工件成形完成后，停止對下模10加熱，由控制系統(tǒng)使伺服電機1輸入反向旋轉(zhuǎn)運動，通過絲杠3帶動滑塊4沿著定向?qū)к?8作向上的直線運動，從而帶動上模固定板7及上模9作向上的回程快速復位運動，復位于上死點位置停留。此過程中，通過控制伺服電機1反向旋轉(zhuǎn)運動的速度，使滑塊4作快速的回程復位運動，有效減小回程運動所需時間。最后，取出已熱成形加工完成的工件，上、下模加熱時間及上模運動軌跡如圖3所示。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種低熔點板材伺服壓力熱成形機，包括機架、伺服電機(1)、絲杠(3)、滑塊、上加熱板(6)、下加熱板(13)、上模固定板(7)、下模固定板(14)和控制系統(tǒng)，上模固定板(7)和下模固定板(14)相對布置，分別用于安裝上模(9)和下模(10)，上加熱板(6)用于對上模(9)進行加熱，下加熱板(1 用于對下模(10)和待加工工件進行加熱，控制系統(tǒng)控制上加熱板(6)和下加熱板(1 的加熱溫度；滑塊G)、上加熱板(6)和上模固定板(7)依次固定安裝，下模固定板(14)、下加熱板 (13)和機架的底座依次固定安裝；伺服電機(1)與機架固定，并通過絲杠(3)與滑塊(4)連接；控制系統(tǒng)控制伺服電機⑴運轉(zhuǎn)，通過絲杠⑶帶動滑塊G)、上加熱板(6)和上模固定板(7)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熔點板材伺服壓力熱成形機，其特征在于，它還包括上隔熱架(5)、下隔熱架(12)、上導熱柱(8)和下導熱柱(15)，上隔熱架(5)安裝在滑塊(4)與上模固定板(7)之間，并將上加熱板(6)包裹起來，上加熱板(6)通過上導熱柱(8)與上模 (9)相連；下隔熱架(1 安裝在機架底座與下模固定板(14)之間，并將下加熱板(13)包裹起來，下加熱板(1 通過下導熱柱(1 與下模(10)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熔點板材伺服壓力熱成形機，其特征在于，所述機架包括上支撐板O)、下支撐板(11)和支撐架，所述支撐架固定于上支撐板( 與下支撐板 (11)之間，所述支撐架由定向?qū)к?18)組成，滑塊⑷通過滑動軸承(16)與定向?qū)к?18) 相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的低熔點板材伺服壓力熱成形機，其特征在于，它還包括平衡配重(17)，通過固定在機架上的定滑輪(19)與滑塊(4)連接，所述平衡配重(17)至少為兩個。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低熔點板材伺服壓力熱成形機，它包括機架、伺服電機、絲杠、滑塊、上加熱板、下加熱板、上模固定板、下模固定板和控制系統(tǒng)，上加熱板和下加熱板分別用于對上模和下模加熱，控制系統(tǒng)控制上加熱板和下加熱板的加熱溫度；伺服電機通過絲杠與滑塊連接，控制系統(tǒng)控制伺服電機運轉(zhuǎn)，帶動滑塊、上加熱板和上模固定板作往返運動。該裝置集成了對上模、下模和待加工工件的加熱處理，并通過控制系統(tǒng)精確控制成形溫度，使得溫度控制簡單精確。同時通過采用絲杠將伺服電機與滑塊相連，伺服電機可通過絲杠精確控制滑塊的運動軌跡，使得加工精度大大提高。
文檔編號B30B1/18GK102275321SQ201110146538
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者葉春生, 樊自田, 莫健華, 趙火平 申請人:華中科技大學