[发明专利]一种板料双点渐进成形装置及成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及板料成形领域，尤其是涉及一种板料双点渐进成形装置及成形方法。

背景技术

渐进成形是金属板料三维曲面成形领域的热点技术，其原理是根据待成形零件的形面生成工具轨迹，通过半球形工具头沿着所生成的工具轨迹对板料进行局部塑性加工。不依赖零件形状的通用半球形工具头代替了传统冲压成形的模具大大降低了因冲压模具设计、开发和制造而产生的时间成本和制造成本，能够很好的满足当今市场对工业产品诸多方面的要求，例如，个性化程度高、更新换代快、生产批量从大、中批量向小批量转变。在国内，南京航空航天大学高霖对成形的原理、工艺、设备及关键技术等进行了深入的研究，做出了突出的贡献。板料双点渐进成形的原理是在板料一侧通过主工具头(成形压头)进行加工的同时，在另一侧有副工具头(支撑压头)支撑板料，且副工具头的运动轨迹是从属于主工具头。这种双点板料渐进成形方法可以进一步提高板料的成形性，有效地改善成形件的尺寸精度。然而，目前国内对于双点对压板料渐进成形的研究鲜有报道。西北工业大学的王永军等在公开号为CN201371194Y的实用新型专利中，提出了一种基于两台工业机器手的卧式双点板料渐进成形装置，该装置通过两个工业机器手带动两个成形工具头运动，使板料变形成为所需的形状。美国福特全球技术公司的夏志永、任锋等在专利(CN201744547U)描述了基于两并联机器人的双点板料渐进成形装置。美国西北大学的Rajiv Malhotra和Jian Cao在第61/550,666号美国专利中公开了一种用于双点对压板料渐进成形的工具轨迹生成算法。目前，已有的双点板料渐进成形方法虽然在工具轨迹生成算法、设备方面得到了一定程度的发展，但是现有的双点渐进成形方法中对副工具头(支撑压头)刚性固定于驱动装置上。在成形过程中，板料会发生减薄或者回弹。这种不确定性使两工具头间隙设置过大时工具头与板料脱离接触，使得双点渐进成形退化为单点渐进成形；当两工具头间隙设置过小时工具头过度挤压板料，破坏了板料的表面质量。此外，这些装置尚两压头轴向的相对偏移主要与成形件的侧壁角度相关，当侧壁角度过大时两压头相对偏移过大，所承受的载荷为侧向载荷，此时压头易发生弯曲从而影响成形精度和使用寿命。因此，为了进一步改善双点对压渐进成形工艺的可靠性，提高板料成形性和尺寸精度，充分发挥双点渐进成形的优势，新型双点渐进成形方法和装置亟待研究开发。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善渐近成形工艺可靠性、提高板料成形性和成形精度的板料双点渐进成形装置及成形方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种板料双点渐进成形装置，包括：

一对压头，设置在板料两侧；

一对成形单元，分别与压头对应连接，用于实现背压控制；

一对运动驱动单元，分别与成形单元对应连接，带动成形单元进行正交三轴运动；

一个运动控制系统，连接一对运动驱动单元，控制运动驱动单元运动；

一个成形单元调压系统，分别与成形单元对应连接，控制成形单元对压头施加的压力，使压头处于不同的功能状态：当对压头进行完成固定时，压头成为成形压头，当对压头进行柔性施压时，压头成为支撑压头；

一个板料装夹总成系统，用于固定板料，实现板料在竖直方向和水平方向的转动。

所述的成形单元包括前盖板、后盖板、工具筒夹、支撑法兰、轴承座、轴承、滚针推力轴承和口字形截面框架，所述的口字形截面框架为中空结构，两端分别连接前盖板和后盖板，所述的工具筒夹一端为开口端，一端为封闭端，所述的开口端通过工具夹头与压头紧固连接，所述的封闭端穿过前盖板插入口字形截面框架内，并与滚针推力轴承连接，所述的工具筒夹通过轴承与口字形截面框架侧壁连接，所述的轴承与口字形截面框架间设有轴承座，所述的支撑法兰设在工具筒夹与前盖板的相交处。

所述的轴承与工具筒夹间隙配合连接。

所述的工具筒夹上设有环形键槽，该环形键槽通过限位块与口字形截面框架侧壁连接，所述的限位块的宽度小于环形键槽的宽度。

所述的工具筒夹与压头的连接处套设有夹头紧固件。

所述的成形单元调压系统包括气缸、减压阀和压力表，所述的气缸设有一对，气缸通过螺栓与后盖板紧固连接，气缸的顶杆穿过后盖板与滚针推力轴承连接，所述的减压阀分别连接一对气缸，所述的压力表与减压阀连接；

顶杆将气缸的输出压力传递给滚针推力轴承，通过调节减压阀调节气缸的输出压力，控制压头的完全固定或柔性施压。