[实用新型]六自由度控制分块式柔性型材三维拉弯模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种型材拉弯、扭成形模具和动态成形工艺方法。属于机械工程领域，可广泛用于行走机械，航空航天器和艺术造型工程等的流线形三维结构件的生产。

背景技术

随着现代技术的进步和人们对生活质量、欣赏水平的提高，以高速列车、动车组和汽车为代表的行走机械设备大多已采用空气阻力小外形美观的流线型设计结构。以北京奥运场馆--鸟巢为代表的现代造型艺术工程也采用了型材三维弯扭件的焊接结构造型。型材三维弯扭件应用范围非常广泛，而型材的三维弯、扭成形件的成形工艺和装备国内目前尚不理想，很多关键工程上（如高速列车车头骨架）均使用国外进口件，其价格非常昂贵。

一般的型材三维弯扭零件是指，一种沿型材轴向在三维空间三个方向均有弯曲变形，法向截面图形和尺寸不变，各截面绕其中性轴有扭转变形的型材成型零件。在工业生产上，由于拉弯成形具有回弹小、不起皱的特点，型材的成形一般采用拉弯成形的方法。国内传统的拉弯模具成形方法对于截面规则的型材，如“○”形、矩形还可以成形，对于截面类似于“T”、“F”、“E”等截面的型材则采用补充垫块的方法使截面外形成“○”形或矩形形状，即用多个小段补充垫块按一定的间距采用一定的固定办法与直线型材固定起来，再进行拉弯、扭转成形。成形后将补充垫块拆除。也即相当于将型材弯扭成一段段折线段，成形后的型材折线痕迹过于明显，成形误差过大，拆卸补充垫块困难，需大量人工矫形和打磨，且对零件的机械强度有很大破坏，费工费时。

由于目前的理论分析、经验系数和计算方法，无法给出准确的型材弯扭回弹系数，模具需要反复进行修整试验，生产周期长费用高。同时一种成形零件对应一套模具，因此型材三维拉弯扭成形零件的制造成本极高，特别是小批量生产时，只能采用人工火烤的成形方法。

发明内容

鉴于型材弯扭成形零件的生产现状，本实用新型的六自由度控制分块式柔性型材三维拉弯模具及成形工艺方法是利用一组简单且容易制造的成形曲面模块1，通过模具上的调整控制机构构建模具成形曲面，并建立成形零件与模具上各个成形曲面模块1的对应关系。经试验拉弯后型材成型产生的位置和角度的误差值，利用控制装置上的调整机构调整控制成形曲面模块1的位置和角度。每一次调整后，即构建成新的模具成型曲面，其弯曲曲率和扭转角度随之发生改变，用以消除成形时拉弯零件产生的误差。免除了传统模具拉弯成形时产生的大量模具修整工作。该模具采用一种动态成形工艺方法，即先将型材在水平面内进行弯曲和扭转成形，然后再在垂直面内对型材进行弯曲成形。此成形方法简化了三维拉弯机的运动模式，解决了带筋、缘一类型材用传统拉弯模具无法成形和难以成形的问题。由上所述，本实用新型的六自由度控制分块式柔性型材三维拉弯模具是可以拉弯不同弯曲曲率和扭转角的型材成形零件的，对不同形状和截面的成形零件仅需更换不同截面的成形曲面模块1，模具其它机构可以通用。

本实用新型的目的在于一共一种六自由度控制分块式柔性型材三维拉弯模具，以解决传统拉弯模具难以解决的如下问题：

（1）解决了类似“T”、“F”、“E”等形截面型材三维拉弯、扭转时无法进入传统模具成形面上沟槽内的问题；

（2）解决了同一型材截面不同弯曲曲率和扭转角的成形曲面模块的共享问题；

（3）消除了成形曲面模块间的无模支撑过度区的陡弯（曲率突变）现象；

（4）节省了由于成形回弹量的不确定而发生的大量修模费用；

（5）由于模块六自由度可控制装置是通用装置，对不同截面型材只需更换不同的成形曲面模块组即可，因此大大降低了生产制造成本。

本实用新型的技术方案结合附图说明如下：