[发明专利]一种工业机器人渐进成形装置及成形方法

权利要求书

1.一种工业机器人渐进成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将板料(6)放置于下支撑底座(1)上，并将四个分离式上压板(3)放置于板料(6)的四边，同时开启四周可控电磁铁(2)将板料(6)压紧，完成工件的装夹；

(2)启动工业机器人，安装直径为D的成形工具头(5)，导入工业机器人加工指令代码，并将加工坐标系设置于下支撑底座(1)上表面的中心位置；

(3)将可控电磁铁(2)的直流电源控制器与工业机器人控制系统相连，实现工业机器人控制系统向直流电源控制器实时传输加工位置信息，包含加工点在水平面上的投影坐标(a,b)以及该点成形角θ的数据，直流电源控制器根据加工位置信息控制距离加工位置最近的可控电磁铁(2)的电磁力来调整对应分离式上压板(3)对板料(6)所施加的压边力；

(4)执行工业机器人加工指令代码，开始加工钣金件，当工具头向下进给深度大于支撑头部半径时，板料上面已经出现了钣金件的最大外轮廓，此时气体增压泵推动各气压缸中的单元柔性支撑体向内运动直至支撑头部抵住钣金件最大外轮廓受阻而停止，确保钣金件不成形区域被完全支撑，待气压缸稳定后保持该气压值直到成形结束；成形工具头由外圈向内圈运动，直到加工结束。

2.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，步骤(3)中，可控电磁铁的电流强度控制公式为：

式中：I为直流电源控制器输出的电流强度，单位为A；k为漏磁系数，一般取1.2-5.0；λ为气隙长度，单位为mm；μ₀为空气磁导系数，为1.25×10^-6H/m；S为磁路截面积，单位为mm²；n为线圈匝数；(a，b)为加工点在水平面上的投影坐标，单位为mm；δ为板料厚度，单位为mm；σ_b为板料的抗拉强度，单位为MPa；θ为钣金件的成形角度，单位为°；μ为板料与分离式上压板之间的摩擦系数。

3.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，成形结束后，卸掉气压缸(12)中的气压，并关闭可控电磁铁(2)，卸下板料(6)各边分离式上压板(3)，复位单元柔性支撑体(4)，取下工件。

4.根据权利要求1所述的成形方法，其特征在于，在步骤(1)之前还包括以下步骤：对钣金件进行三维造型，将钣金件三维模型导入机器人离线编程软件中，选取直径为D的成形工具头(5)，并将加工坐标系设置在下支撑底座(1)上表面的中心位置，生成工业机器人加工指令代码；打开工业机器人加工指令代码，选取成形第一层的加工指令代码，找出代码中X与Y方向上最大的参数，分别记作x、y，参考下支撑底座(1)上的刻度线(11)初步调整单元柔性支撑体(4)的位置，此时，板料还未成形出零件的最大外轮廓，单元柔性支撑体(4)形成矩形加工区域的支撑形状，其在X方向上的长度在Y方向上的长度

5.一种工业机器人渐进成形装置，其特征在于，包括：下支撑底座(1)、可控电磁铁(2)、分离式上压板(3)、单元柔性支撑体(4)、成形工具头(5)、可控电磁铁直流电源控制器以及工业机器人控制系统，下支撑底座(1)为框架结构，置于夹具最下侧，下支撑底座(1)四周设置凹槽，可控电磁铁(2)设置于下支撑底座(1)四周的凹槽内，多块分离式上压板(3)分别放置于下支撑底座(1)的顶部，分离式上压板(3)和可控电磁铁(2)相配合来提供成形过程中板料(6)所需的压边力，单元柔性支撑体(4)安装排列在下支撑底座(1)上的各气压缸(12)中，并在各气压缸(12)的进气口处安装有与气体增压泵相连接的气体增压泵接头(13)；可控电磁铁直流电源控制器与工业机器人控制系统相连，工业机器人控制系统向直流电源控制器实时传输加工位置信息，包含加工点在水平面上的投影坐标以及该点成形角θ的数据，直流电源控制器根据加工位置信息控制距离加工位置最近的可控电磁铁的电磁力来调整对应的分离式上压板对板料所施加的压边力。