[发明专利]多点加载控制的曲面拉伸成形装置

说明书

本发明提供了一种多点加载控制的曲面拉伸成形装置，该装置主要由机身框架、模具安装座及分布在模具安装座两侧的加载控制单元组和加载控制辅助机构组成，加载控制单元组由多个加载控制单元构成，加载控制单元包括运动可独立控制的夹钳、工作长度可调节的柔性带、可上下运动的移动滑块、竖直丝杠及竖直运动控制电机；板料拉伸成形中的载荷由夹钳施加，通过多个加载控制单元实时控制多个夹钳的运动轨迹，实现板料与拉形模具型面的实时紧密贴合，获得最佳曲面拉伸成形效果和精确的拉伸成形曲面零件；采用本发明的装置成形曲面零件，可避免曲面成形过程中各种缺陷的产生，并可显著减少工艺余料，节省材料。

技术领域

本发明涉及一种多点加载控制的曲面拉伸成形装置，属于金属塑性加工领域，适用于大型三维曲面零件的拉伸成形。

背景技术

拉伸成形是大型三维曲面零件的重要成形方法，在航空制造、高速列车、船舶以及现代建筑等领域得到了广泛的应用。传统拉伸成形过程主要采用整体夹钳，被夹钳夹持的板料端部经历的位移相同，板料在横向不随模具型面主动变形。成形横向曲率比较大的曲面时，为了保证板料与模具完全贴合，通常需要足够长的悬空段，这就导致材料利用率的大大降低。本发明基于对传统拉伸成形所采用的整体夹钳进行离散化，用多个加载控制单元来代替整体夹钳，各加载控制单元的夹钳运动可以独立控制，从而实现多点加载控制的曲面拉伸成形，不但可以克服传统拉伸成形所存在的一些工艺缺陷，还可以成形形状较为复杂的曲面件。

发明内容

本发明提供一种多点加载控制的曲面拉伸成形装置，板料拉伸成形的位移载荷通过多个加载控制单元施加于板料左、右两端的多个加载控制点上，各加载控制点位移载荷的大小及方向均由加载控制单元实时控制，使板料在拉伸成形过程中的变形优化，实现与拉形模具型面的实时紧密贴合，避免曲面成形过程中各种缺陷的产生，获得精确的拉伸成形曲面零件。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种多点加载控制的曲面拉伸成形装置，包括机身框架、位于机身框架中部的模具安装座及分布在模具安装座两侧的加载控制单元组和加载控制辅助机构，其特征在于：

所述的机身框架包括两个支撑座及两个横柱，支撑座的纵向截面呈“L”字形，包括一个水平方向的水平板、一个位于水平板一端的竖直方向的竖直板和一个位于水平板另一端的竖直方向的短竖直板，两个支撑座结构相同且对称布置，两个横柱分别通过各自两端的安装螺母安装在两个支撑座的竖直板之间，两个支撑座的短竖直板上固定安装有模具安装座，模具安装座上安装有拉形模具；

所述的加载控制单元组在支撑座的竖直板内侧，加载控制单元组由多个加载控制单元构成，每个加载控制单元包括一个运动可独立控制的夹钳、一个控制夹钳运动的柔性带、一个可上下运动的移动滑块、一个竖直丝杠及一个竖直运动控制电机；每个竖直丝杠竖直布置在支撑座的竖直板的内侧，每个竖直丝杠与固定在支撑座竖直板内侧的竖直运动控制电机的输出轴固定连接，每个竖直丝杠上安装有可沿竖直丝杠上下运动的移动滑块；

所述的加载控制辅助机构在支撑座的水平板的上方，加载控制辅助机构包括控制柔性带长度的柔性带控制轴、可左右沿水平方向运动的柔性带控制轴座、水平丝杠、导柱、水平运动控制电机及柔性带控制电机；水平丝杠和两个导柱都沿水平方向平行布置在支撑座的水平板的上方且位于支撑座的竖直板和短竖直板之间，水平丝杠与固定在支撑座竖直板底端外侧的水平运动控制电机的输出轴固定连接；水平丝杠上安装有可沿水平丝杠和导柱移动的柔性带控制轴座，柔性带控制轴安装在柔性带控制轴座上，柔性带控制轴与固定在柔性带控制轴座上的柔性带控制电机的输出轴固定连接，柔性带控制电机带动柔性带控制轴在柔性带控制轴座上绕自身轴转动。

进一步的技术方案包括：

所述的加载控制单元组中的多个加载控制单元在支撑座的竖直板内侧，并沿垂直于板料拉伸成形方向水平横向均匀分布，相邻的加载控制单元中的夹钳通过一个柔性连接体柔性连接在一起，柔性连接体由一个橡胶筒和位于橡胶筒两端的连接座组成。