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一种拉压复合式板材拉伸成形机

阅读：1021发布：2020-07-16

专利汇可以提供一种拉压复合式板材拉伸成形机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开的一种拉压复合式板材拉伸成形机是用于板类三维曲面件拉伸成形的塑性加工设备，属于机械工程领域。其目的一是简化设备的液压和电气控制系统以降低制造成本，二是消除以往夹持装置上的垂直油缸加载时给板材带来的弯曲力，使拉形件的拉应力、应变分布更加均匀，提高成形件的形状稳定性及材料利用率。该拉伸成形机主要由机架、导向装置、下压装置、夹持装置和水平预拉伸装置组成(如图)。所述的机架和导向装置支撑着两侧的下压装置、夹持装置和水平预拉伸装置；所述的夹持装置与下压装置分别由多个夹持机构和下压机构组成，在模具两侧各布置成一排；所述的水平预拉伸装置由四个液压油缸及万向节组成，设在两侧的导向装置上。，下面是一种拉压复合式板材拉伸成形机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种拉压复合式板材拉伸成形机，主要由机架(1)、导向装置(2)、夹持装置(3)、下压装置(4)和水平预拉伸装置(7)组成，其特征在于，所述的机架(1)和导向装置(2)支撑着左右两侧的夹持装置(3)、下压装置(4)和水平预拉伸装置(7)；所述的夹持装置(3)由多个夹持机构组成，在模具两侧各布置成一排；所述的下压装置(4)由多个下压机构组成，在模具两侧各布置成一排；所述的水平预拉伸装置(7)由四个液压油缸及万向节组成，设在机架(1)两侧的导向装置(2)上，其作用是给予板材一个预紧拉伸力。
2.根据权利要求1所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，分别位于机架左右两侧的夹持装置(3)、下压装置(4)和水平预拉伸装置(7)之间的距离可调，为了调整方便，将导向装置(2)作为机架(1)的一部分称之为导向面。
3.根据权利要求1或2所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，所述夹持装置(3)的各夹钳在拉伸成形过程中能适应板料形状的变化在机架(1)与导向装置(2)的槽中做上下运动。
4.根据权利要求1所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，所述的夹持机构主要由复位弹簧(8)、夹钳(9)、铰接杆(10)和导向滚轮(11)组成，其中夹钳(9)又由夹料架(14)、液压缸(15)、上夹料块(16)和下夹料块(17)组成；所述夹料架(14)与液压缸(15)为一体式或组合式结构，所述上下夹料块(16、17)的夹料接触面采用咬紧板料式或板料流动式结构，分别固定在液压缸(15)的活塞和夹料架(14)上，夹钳(9)与铰接杆(10)之间铰接。
5.根据权利要求4所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，所述的复位弹簧(8)处于各个夹钳(9)与机架(1)中间的铰接杆(10)上，其作用是使拉伸成形机在不工作时铰接杆(10)末端的导向滚轮(11)与导向装置(2)紧密贴合，保证夹持装置(3)回复到原来位置。
6.根据权利要求1所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，所述的下压机构由辊轮(12)、销子(18)、支架(19)和液压缸(20)组成，构具有摆动功能，辊轮(12)和支架(19)通过销子(18)联接，其作用是在对板材施加作用力时能够适应板材曲率的变化。
7.根据权利要求6所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，所述辊轮(12)通过挡板(21)和螺钉(22)连接在辊轮支架(19)上，辊轮(12)可以绕辊轮支架(19)被动转动，以减少辊轮(12)与板材之间的摩擦。
8.根据权利要求1或6所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，所述的多个下压机构通过弾性轴(23)联接在一起，该弾性轴采用钢丝软轴，以使各个下压机构的动作趋于柔性同步。
9.根据权利要求8所述的一种拉压复合式板材拉伸成形机，其特征在于，所述弾性轴(23)采用钢丝软轴或细实心柔性轴。

说明书全文

一种拉压复合式板材拉伸成形机

技术领域

[0001] 本发明公开的一种拉压复合式板材拉伸成形机是用于成形板类三维曲面件的塑性加工设备，属于机械工程领域。

背景技术

[0002] 拉伸成形机由于其特有的优势——使板材的内外层在拉伸方向上产生拉应力和拉应变以减少工件的回弹，被广泛用来成形航空航天、高铁、船舶等领域中的双曲率蒙皮零件。传统的拉伸成形机成形双曲率蒙皮件时，板材横向的拉应力和拉应变分布明显不均匀，易产生起皱、拉裂等缺陷，且需要较大的过渡区余量，材料利用率极低，同时对设备的精度要求高而导致控制系统复杂、设备昂贵。目前所使用的拉伸成形机虽然在一定程度上提高了板材在拉伸成形时拉应力和应变分布的均匀性，但是其液压控制系统和电气控制系统仍然很复杂，制造成本高，并且不能够消除拉伸成形时由夹持装置上的垂直油缸加载时给板材带来的弯曲力，故拉形件的成形质量有待提升。

发明内容

[0003] 本发明提供的一种拉压复合式板材拉伸成形机以水平的夹持装置和预拉伸装置取代之前由上下两部分构成的夹持装置，其目的在于简化液压、电气控制系统和消除以往拉伸成形时夹持装置上的垂直油缸加载时给板材带来的弯曲力，使板材的拉应力和应变分布更加均匀，提高复杂曲面件的成形质量及材料利用率，实现制造成本的降低。

[0004] 本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：

[0005] 一种拉压复合式板材拉伸成形机，主要由机架1、导向装置2、夹持装置3、下压装置4和水平预拉伸装置7组成，所述的机架1和导向装置2支撑着左右两侧的夹持装置3、下压装置4和水平预拉伸装置7；所述的夹持装置3由多个夹持机构组成，在模具两侧各布置成一排；所述的下压装置4由多个下压机构组成，在模具两侧各布置成一排；所述的水平预拉伸装置7由四个液压油缸及万向节组成，设在机架1两侧的导向装置2上，其作用是给予板材一个预紧拉伸力。

[0006] 所述的位于机架左右两侧的夹持装置3、下压装置4和水平预拉伸装置7之间的距离可调，为了调整方便，将导向装置2作为机架1的一部分称之为导向面。

[0007] 所述的夹持装置3在拉伸成形过程中能够适应板料形状的变化在机架1与导向装置2的槽中做上下运动。

[0008] 所述的夹持机构主要由复位弹簧8、夹钳9、铰接杆10和导向滚轮11组成，其中夹钳9又由夹料架14、液压缸15、上夹料块16和下夹料块17组成；夹料架14与液压缸15为一体式或组合式结构，上下夹料块16、17的夹料接触面采用咬紧板料式或板料流动式结构，分别固定在液压缸15的活塞和夹料架14上，夹钳9与铰接杆10之间铰接。

[0009] 所述的复位弹簧8处于各个夹钳9与机架1中间的铰接杆10上，其作用是使拉伸成形机在不工作时铰接杆10末端的导向滚轮11与导向装置2紧密贴合，保证夹持装置3回复到原来位置。

[0010] 所述的下压机构由辊轮12、销子18、支架19和液压缸20组成，具有摆动功能，辊轮12和支架19通过销子18联接，其作用是在对板材施加作用力时能够适应板材曲率的变化。

[0011] 所述的辊轮12通过挡板21和螺钉22连接在辊轮支架19上，辊轮12能够绕辊轮支架19被动转动，以减少辊轮12与板材之间的摩擦。

[0012] 所述的多个下压机构通过弾性轴23联接在一起，弾性轴采用钢丝软轴，以使各个下压机构的动作趋于柔性同步；

[0013] 技术效果：本发明的拉压复合式板材拉伸成形机相比于传统的拉伸成形机，使用的液压控制系统和电气控制系统大为简化，易于操作和维修，能够很好地实现板材的柔性成形；下压装置的运用使施加在板料上的加载路径更加合理，拉形件的拉应力和应变分布更加均匀，减少了拉形件的过渡区余量。相比之前的板材拉伸成形机，重新设计了夹持装置，添加了水平预拉伸装置与导向装置，改变其运动方式及作用力，消除了以往拉伸成形过程中夹持装置上的垂直油缸加载时给板材带来的弯曲力，进一步提高拉应力和应变分布的均匀性，对于提升复杂曲面件的成形质量有很大的帮助，并且降低了拉伸成形机的制造成本。

附图说明

[0014] 图1是拉形机的示意图：(a)是拉形机的主视图，(b)是拉形机的A-A剖面图，(c)是拉形机的B-B剖面图；

[0015] 图2是带有调整装置的拉形机示意图；

[0016] 图3是夹钳的剖面图；

[0017] 图4是具有转动功能的下压机构示意图；

[0018] 图5是具有转动功能的辊轮结构示意图：(a)是主视图，(b)是A-A剖面图，(c)是(b)的B-B剖面图；

[0019] 图6是采用钢丝软轴将多个下压机构联接在一起成形球形曲面件的示意图：(a)是主视图，(b)是主视图的A向视图。

[0020] 图7是成形球形曲面件时拉形过程中一排夹钳摆动示意图：图7(a)为下压装置下压之前夹钳的相对位置，图7(b)为下压装置下压之后夹钳在某一时刻的相对位置。

[0021] 图中：1、机架 2、导向装置 3、夹持装置 4、下压装置 5、拉形模 6、曲面件7、水平拉伸装置 8、复位弹簧 9、夹钳 10、铰接杆 11、导向滚轮 12、辊轮 13、调整装置 14、夹料架 15、液压油缸 16、上夹料块 17、下夹料块 18、销子 19、滚轮支架 20、下压机构液压油缸 21、挡板 22、螺钉 23、弾性轴具体实施方式：

[0022] 下面结合附图所示的实施例进一步说明本发明的具体内容及工作过程。

[0023] 本发明所述的拉压复合式板材拉伸成形机的下压装置由多个下压机构排列成一排，下压机构由辊轮、液压缸、销子和支架组成。在板材的拉伸成形过程中，由于板料各部分的不均匀变形以及双曲率变形，辊轮能够以销子为中心产生一定的转角适应板料的变化。拉伸成形机的夹持机构由夹钳、铰接杆、复位弹簧和导向滚轮构成，夹钳又由液压缸、夹料架、上下夹料块组成并与铰接杆之间铰接排列成一排，具有摆头功能。夹持装置的作用是夹持板材，之后还需对板材施加一定的预紧拉力，该预紧拉力来源于水平预拉伸装置，它是由分布在导向装置左右两侧边缘处的四个液压油缸和万向节组成。下压装置的作用是在夹持装置、水平预拉伸装置和拉形模的配合下对板材施加一定的压力，使板材最终成形。为了使下压装置的各个下压机构的动作趋于同步，可以采用弾性轴将每排下压机构联接在一起。
本发明采用液压传动方式使下压装置和夹持装置在拉形过程中适应拉形模的曲率变化。成形板材时，调整下压装置的液压力，当下压装置中多个液压缸的液压力相同时，各个辊轮会沿着拉形模的截面形状产生不同的压下量，使拉形件的拉应力、应变分布更加均匀。

[0024] 图1是拉形机的示意图，图中夹钳9由其上的液压缸提供动力，辊轮12由下压机构上的液压缸提供动力，夹持装置3在一排液压缸的控制下夹紧板料，水平预拉伸装置7给予板材一个水平预紧拉力，该拉力来自于预紧液压油缸及万向节对导向装置2的反作用力，下压装置4通过辊轮12来接触板材，并在拉形模5的配合下对板材施加一定的压力，成形出曲面件6。在拉形过程中，夹持装置3可以利用导向滚轮11在机架1和导向装置2上上下运动，适应板材的变形。在夹钳9与机架1之间的铰接杆10上带有复位弹簧8，其作用是在拉形开始前或结束后，使铰接杆末端的导向滚轮11与导向装置2紧密接触，保证夹持装置3回复到原来位置。

[0025] 图2是机架上带有调整装置13来调整左、右侧夹持装置和下压装置之间的距离的拉形机，以适应不同长度尺寸曲面件的成形。考虑适应性与操作简单，将导向装置2变成机架1的一部分称其为导向面，在调整装置13的控制下一起运动。调整距离时使用液压缸作为调整装置，在电磁阀和接近开关的配合下控制机架1的行程。图3是夹钳的结构示意图，主要由夹料架14、液压缸15和夹料块16、17组成，夹料架14和液压缸15为一体式结构。需要夹紧板材时，液压缸15上面的油孔进液压油，下面的油孔出液压油，从而控制液压缸带动上夹料块16向下运动，与下夹料块17共同夹紧板材。需要松开板材时，液压缸15下面的油孔进液压油，上面的油孔出液压油，从而控制液压缸15带动上夹料块16向上运动，离开下夹料块17松开板材。夹钳9与铰接杆10之间铰接，使夹钳9具有摆头的功能，在夹持板材时能够适应板材的曲率变化。

[0026] 图4是具有摆动功能的下压机构示意图，由辊轮12、销子18、支架19和液压缸20组成，辊轮12和支架19通过销子18来联接，这样辊轮12就有了摆动的功能，在对板材施加作用力时能够适应板材曲率的变化。图5是具有转动功能的辊轮结构示意图，辊轮12可以绕辊轮支架19被动的转动，这样可以减少辊轮12和板材之间的摩擦，辊轮12和辊轮支架19通过挡板21和螺钉22来联接。图6是采用弾性轴23将多个下压机构联接在一起成形球面件的示意图，使各个下压机构的动作趋于柔性同步，在成形不同形状时，各下压机构组成的截面形状也不同。图7是成形球形曲面件时拉形过程中各夹钳摆动示意图，在预拉伸结束后，夹钳的排列仍保持板料的直边形状，但是板料内部的应力稍过屈服点，有利于接下来的变形。在接下来的拉形过程中，由于夹钳具有摆头功能，故可以适应板料的曲率变化而摆动，同时各夹持机构会在机架1和导向装置2上上下运动来配合成形目标件。

[0027] 下面举例来说明该板材拉伸成形机的工作流程。首先，下压装置与夹持装置的液压油缸全部缩回，每个夹持机构末端的导向滚轮与导向面保持紧密接触的状态；然后控制夹持装置上的液压缸令夹钳夹住板材，水平预拉伸装置的预紧油缸内开始进入液压油，通过连接在预紧油缸上的万向节对导向装置的反作用力，对板材施加预紧拉力；最后通过下压装置对板材施加一定的压力，在夹持装置和拉形模的配合下，板材产生足够的拉伸变形，最终按照预先调好的模型面贴模成形出三维曲面件。整个成形过程中，都是控制液压缸的液压力来控制板材的变形，夹持装置通过导向滚轮能在导向装置上上下运动，夹钳与铰接杆之间铰接，使得夹料板能够适应板材的双向曲率变化，且该夹持装置消除了以往上下两部分夹持机构在拉形过程中由垂直油缸加载时给板材带来的弯曲力，在下压机构的配合下，能够使拉形件的拉应力和应变分布更加均匀。

[0028] 本发明的拉伸成形机改进传统拉形机，在简化机械设备、降低液压控制系统和电气控制系统费用的基础上设计了更加合理的控制机构，消除拉形过程中作用在板料上多余的力，使拉形件的应力应变分布更加均匀，有效提高复杂拉形件的质量，提高材料利用率进而再次降低成本。

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