專利名稱：一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及塑性加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三角形截面零件的旋壓 成形設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的旋壓成形方法可分為兩類，即普通旋壓(不變薄旋壓)和強(qiáng)力旋壓 (變薄旋壓)。在進(jìn)行普通旋壓或強(qiáng)力旋壓時，工件裝卡在機(jī)床主軸上，并隨 機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，旋輪沿工件軸線作徑向及軸向進(jìn)給運(yùn)動，從而加工成各種 形狀的軸對稱薄壁空心零件(單軸旋壓零件)。
近幾年來出現(xiàn)了一種新的旋壓成形方法，在旋壓成形時，將工件裝卡在一 個能夠沿機(jī)床主軸同時或分別進(jìn)行縱、橫向移動并在水平面內(nèi)作偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的工 作臺上，而旋輪繞工件作公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動，并可以同時沿公轉(zhuǎn)半徑方向作進(jìn)給 運(yùn)動，從而加工出各部分軸線間相互平行或傾斜的非軸對稱零件(多軸旋壓零件)。
但由于上述旋壓成形方法中，旋輪裝置沿機(jī)床橫向的進(jìn)給運(yùn)動都是普通的 步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)之類的旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過驅(qū)動滾珠絲杠副的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，由 于旋轉(zhuǎn)電機(jī)所能產(chǎn)生的加速度相對較小，因而旋輪沿工件半徑方向的進(jìn)給運(yùn)動 都是靜態(tài)的，即進(jìn)給速度以及速度的換向都相對較慢，所以加工出來的零件各 個橫截面都是圓形的。而對于截面為三角形或其它形狀的鈑金零件的成形，若 采用旋壓成形工藝，則需要旋輪沿工件半徑方向的進(jìn)給運(yùn)動相對于工件自身的 旋轉(zhuǎn)速度形成較大的加速度，即隨著機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)，旋輪沿機(jī)床橫向的進(jìn)給 運(yùn)動能夠進(jìn)行快速換向，采用普通的旋轉(zhuǎn)電機(jī)根本無法實(shí)現(xiàn)這一要求，所以自 旋壓成形工藝問世以來，還沒有用于非圓截面鈑金零件的成形。這類零件一般 采用先加工出形狀復(fù)雜的凸凹模，然后沖壓成形的方法，或者是采用先將零件 分成幾塊形狀簡單的部分分別成形，然后再焊接成一體的方法加工。這不僅增 加了工序，延長了加工周期，而且對多品種小批量的情況，必然使得生產(chǎn)成本 過高，若采用焊接方法，還會降低材料的力學(xué)性能，影響零件的正常使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三角形截面零件的 旋壓成形設(shè)備，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、加工周期短、加工精度高。
本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè) 備，由主軸箱、床身、縱向移動平臺、尾頂裝置、伺服電機(jī)進(jìn)給裝置、液壓站、 直線電機(jī)進(jìn)給裝置、旋輪裝置及控制臺組成；其中主軸箱置于床身左端，尾頂 裝置置于床身右端并與主軸箱同軸設(shè)置，液壓站通過油管與尾頂裝置連接，用 于控制縱向移動平臺在床身內(nèi)縱向運(yùn)動的伺服電機(jī)進(jìn)給裝置置于床身右端，兩 端設(shè)有縱向直線導(dǎo)軌的縱向移動平臺置于床身內(nèi)，直線電機(jī)進(jìn)給裝置安裝于縱 向移動平臺一側(cè)，旋輪裝置置于直線電機(jī)進(jìn)給裝置朝向床身中心的一側(cè)，用于 控制各機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制臺通過控制線與各機(jī)構(gòu)連接。
所述直線電機(jī)進(jìn)給裝置包括定子、動子及電機(jī)直線導(dǎo)軌，動子置于定子內(nèi) 部并通過電機(jī)直線導(dǎo)軌運(yùn)動于定子內(nèi)部，動子通過電機(jī)直線導(dǎo)軌帶動旋輪裝置 橫向進(jìn)給。
所述旋輪裝置由旋輪固定于旋輪安裝架上構(gòu)成，用于安裝旋輪的旋輪安裝 架固定于直線電機(jī)進(jìn)給裝置的動子一側(cè)。
為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，提高旋輪裝置的成形能力，所述直線電機(jī)進(jìn)給裝 置和旋輪裝置之間增設(shè)有斜面增力機(jī)構(gòu)，所述斜面增力機(jī)構(gòu)包括斜向推進(jìn)塊和 滾軸；所述旋輪裝置包括旋輪座、橫向直線導(dǎo)軌、旋輪安裝架和旋輪；斜面推 進(jìn)塊一端置于直線電機(jī)進(jìn)給裝置的定子內(nèi)部與動子連接，另一端通過滾軸與旋 輪裝置的旋輪座連接，旋輪座內(nèi)設(shè)置橫向直線導(dǎo)軌，用于安裝旋輪的旋輪安裝 架固定于旋輪座一側(cè)。
由于旋輪裝置的運(yùn)動方向?yàn)闄C(jī)床橫向(x向)，所以將斜面推進(jìn)塊的運(yùn)動 方向設(shè)為沿機(jī)床軸向(z向)，并將斜面推進(jìn)塊的斜面傾斜方向與機(jī)床軸向設(shè) 計(jì)成一個較小的夾角《，滾軸保持與斜面推進(jìn)塊的斜面接觸。當(dāng)斜面推進(jìn)塊以 較小的力量沿z向移動時，借助于斜面的楔形作用將會對旋輪裝置在x向的移 動產(chǎn)生較大的推進(jìn)力，夾角a越小，所產(chǎn)生的推力就越大，但所需要的行程也 會越大，因此如果機(jī)床尺寸允許并需要較大的旋輪橫向推進(jìn)力的話，夾角a 可以選擇較小的角度。
本實(shí)用新型一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其工作過程均在控制臺 上操控完成，具體為(1) 根據(jù)三角形截面零件的尺寸在控制臺上設(shè)定旋輪的進(jìn)給軌跡(包括
進(jìn)給量、主軸旋轉(zhuǎn)一周時旋輪的一周進(jìn)給次數(shù)等)及進(jìn)給速度等參數(shù)；
(2) 安裝工件，即先將工件卡在主軸的軸頭上，后由液壓站帶動尾頂裝 置將其夾緊，然后啟動伺服電機(jī)進(jìn)給裝置，調(diào)節(jié)縱向移動平臺使旋輪到達(dá)靠近 工件的指定位置；
(3) 啟動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸旋轉(zhuǎn)帶動工件旋轉(zhuǎn)；
(4) 同時啟動直線電機(jī)進(jìn)給裝置，控制旋輪裝置橫向移動，并保持與主 軸旋轉(zhuǎn)角度之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，同時伺服電機(jī)進(jìn)給裝置控制縱向移動平臺帶動旋 輪裝置縱向移動，旋輪的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給同時進(jìn)行，對工件旋壓使工件成 形。
該過程的工作原理為調(diào)節(jié)好工件和旋輪的相對位置后，啟動自動控制程 序，驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動工件旋轉(zhuǎn)；旋輪裝置按照設(shè)定的進(jìn)給軌跡、進(jìn)給 速度及機(jī)床主軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動，其中直線電機(jī)進(jìn)給裝置在主軸 旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)驅(qū)動旋輪裝置沿機(jī)床橫向進(jìn)行三次快速前進(jìn)和后退的運(yùn)動，與此 同時，伺服電機(jī)進(jìn)給裝置控制縱向移動平臺沿著縱向直線導(dǎo)軌移動，從而帶動 旋輪裝置進(jìn)行縱向的進(jìn)給運(yùn)動；由于旋輪裝置在縱向和橫向的同時運(yùn)動，并且 在橫向?qū)崿F(xiàn)三次快速前進(jìn)和后退，從而使工件旋壓后成形為三角形截面零件。
本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、 本三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其加工過程簡單，工序少，加工 周期短，這不僅能提高大批量生產(chǎn)時的生產(chǎn)效率，同時用于多品種小批量時， 也能降低其成本。
2、 本三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，加工精度高，應(yīng)用 場合也很廣，可以直接加工出三角形截面的鈑金零件，也可以用于普通圓形截 面零件的旋壓成形。


圖1是本實(shí)用新型中工件和旋輪的相對關(guān)系示意圖。
圖2是本實(shí)用新型一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖3是圖2中安裝在縱向移動平臺上的直線電機(jī)進(jìn)給裝置和旋輪裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備的另一種結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖5是圖4中增設(shè)了斜面增力機(jī)構(gòu)的直線電機(jī)進(jìn)給裝置和旋輪裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用 新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1本實(shí)施例一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，由主 軸箱l、床身2、縱向移動平臺3、尾頂裝置4、伺服電機(jī)進(jìn)給裝置6、液壓站 5、直線電機(jī)進(jìn)給裝置7、旋輪裝置8及控制臺9組成；其中主軸箱1置于床 身2的左端，尾頂裝置4置于床身2的右端并與主軸箱1同軸設(shè)置，液壓站5 通過油管與尾頂裝置4連接，用于控制縱向移動平臺3在床身2內(nèi)縱向運(yùn)動的 伺服電機(jī)進(jìn)給裝置6置于床身2的右端，兩端設(shè)有縱向直線導(dǎo)軌31的縱向移 動平臺3置于床身2內(nèi)，直線電機(jī)進(jìn)給裝置7安裝于縱向移動平臺3 —側(cè)，旋 輪裝置8置于直線電機(jī)進(jìn)給裝置7朝向床身2中心的一側(cè)，用于控制各機(jī)構(gòu)運(yùn) 動的控制臺9通過控制線與各機(jī)構(gòu)連接。
其中，安裝在縱向移動平臺3 —側(cè)的直線電機(jī)進(jìn)給裝置7及旋輪裝置8 的結(jié)構(gòu)如圖3所示，直線電機(jī)進(jìn)給裝置7包括定子71、動子72及電機(jī)直線導(dǎo) 軌73，動子72置于定子內(nèi)部并沿著電機(jī)直線導(dǎo)軌73運(yùn)動于定子71內(nèi)部，動 子72沿著電機(jī)直線導(dǎo)軌73帶動旋輪裝置8橫向進(jìn)給；旋輪裝置8由旋輪81 固定于旋輪安裝架82上構(gòu)成，用于安裝旋輪81的旋輪安裝架82固定于直線 電機(jī)進(jìn)給裝置7的動子72 —側(cè)。
本實(shí)施例一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其工作過程均在控制臺9 上操控完成，具體為
(1) 根據(jù)三角形截面零件的尺寸在控制臺9上設(shè)定旋輪的進(jìn)給軌跡及進(jìn) 給速度等參數(shù)；
(2) 安裝工件，如圖1工件與旋輪的位置關(guān)系所示，即先將工件0卡在 主軸的軸頭上，后由液壓站5帶動尾頂裝置4將其夾緊，然后啟動伺服電機(jī)進(jìn)給裝置6，調(diào)節(jié)縱向移動平臺3使旋輪81到達(dá)靠近工件0的指定位置；
(3) 啟動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸旋轉(zhuǎn)帶動工件0旋轉(zhuǎn)；
(4) 同時啟動直線電機(jī)進(jìn)給裝置7，控制旋輪裝置8橫向移動，并保持 與主軸旋轉(zhuǎn)角度之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，同時伺服電機(jī)進(jìn)給裝置6控制縱向移動平臺 3帶動旋輪裝置8縱向移動，旋輪81的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給同時進(jìn)行，對工 件0旋壓使工件成形。
該過程的工作原理為調(diào)節(jié)好工件0和旋輪81的相對位置后，啟動主軸 旋轉(zhuǎn)，從而帶動工件O旋轉(zhuǎn)；直線電機(jī)進(jìn)給裝置7控制旋輪裝置8按照設(shè)定的 進(jìn)給軌跡、進(jìn)給速度及機(jī)床主軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行橫向的進(jìn)給運(yùn)動，在主軸 旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)驅(qū)動旋輪裝置沿床身2橫向進(jìn)行三次快速前進(jìn)和后退的運(yùn)動，與 此同時，伺服電機(jī)進(jìn)給裝置6控制縱向移動平臺3沿著縱向直線導(dǎo)軌31移動， 從而帶動旋輪裝置8進(jìn)行縱向的進(jìn)給運(yùn)動；由于旋輪裝置8在縱向和橫向的同 時運(yùn)動，并且在橫向進(jìn)行三次快速前進(jìn)和后退，從而使工件0旋壓后成形為三 角形截面零件。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備的工作過程及其工作原理與 實(shí)施例1相同，三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備的另一種結(jié)構(gòu)如圖4所示，與 實(shí)施例1的不同之處在于旋輪裝置8的結(jié)構(gòu)，以及增設(shè)在直線電機(jī)進(jìn)給裝置7 和旋輪裝置8之間的斜面增力機(jī)構(gòu)10。
如圖5所示，直線電機(jī)進(jìn)給裝置7和旋輪裝置8之間增設(shè)有斜面增力機(jī)構(gòu) 10，其中斜面增力機(jī)構(gòu)10包括斜面推進(jìn)塊101和滾軸102;旋輪裝置8包括 旋輪座83、橫向直線導(dǎo)軌84、旋輪安裝架82和旋輪81;斜向推進(jìn)塊101 — 端置于直線電機(jī)進(jìn)給裝置7的定子71內(nèi)部與動子72連接，另一端通過滾軸 102與旋輪裝置8的旋輪座83連接，旋輪座83內(nèi)設(shè)置橫向直線導(dǎo)軌84，用于 安裝旋輪81的旋輪安裝架82固定于旋輪座83 —側(cè)。
由于旋輪裝置8的運(yùn)動方向?yàn)闄C(jī)床橫向(x向)，所以將斜面推進(jìn)塊101 的運(yùn)動方向設(shè)為沿機(jī)床軸向(z向)，并將斜面推進(jìn)塊101的斜面傾斜方向與 機(jī)床軸向設(shè)計(jì)成一個較小的夾角《，滾軸保持與斜面推進(jìn)塊101的斜面接觸； 當(dāng)斜面推進(jìn)塊101以較小的力量沿z向移動時，借助于斜面的楔形作用將會對 旋輪裝置在x向的移動產(chǎn)生較大的推進(jìn)力，從而提升旋輪裝置8的成形能力，夾角《越小，所產(chǎn)生的推力就越大，但所需要的行程也會越大，因此如果機(jī)床 尺寸允許并需要較大的旋輪橫向推進(jìn)力的話，夾角a可以選擇較小的角度。
如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較
佳實(shí)施例，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍；即凡依本實(shí)用新型內(nèi)容所作 的均等變化與修飾，都為本實(shí)用新型權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求1、一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其特征在于，它由主軸箱、床身、縱向移動平臺、尾頂裝置、伺服電機(jī)進(jìn)給裝置、液壓站、直線電機(jī)進(jìn)給裝置、旋輪裝置及控制臺組成；其中主軸箱置于床身左端，尾頂裝置置于床身右端并與主軸箱同軸設(shè)置，液壓站通過油管與尾頂裝置連接，用于控制縱向移動平臺在床身內(nèi)縱向運(yùn)動的伺服電機(jī)進(jìn)給裝置置于床身右端，兩端設(shè)有縱向直線導(dǎo)軌的縱向移動平臺置于床身內(nèi)，直線電機(jī)進(jìn)給裝置安裝于縱向移動平臺一側(cè)，旋輪裝置置于直線電機(jī)進(jìn)給裝置朝向床身中心的一側(cè)，用于控制各機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制臺通過控制線與各機(jī)構(gòu)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其特征 在于，所述直線電機(jī)進(jìn)給裝置包括定子、動子及電機(jī)直線導(dǎo)軌，動子置于定子 內(nèi)部并通過電機(jī)直線導(dǎo)軌運(yùn)動于定子內(nèi)部，動子通過電機(jī)直線導(dǎo)軌帶動旋輪裝 置橫向進(jìn)給。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其 特征在于，所述旋輪裝置由旋輪固定于旋輪安裝架上構(gòu)成，用于安裝旋輪的旋 輪安裝架固定于直線電機(jī)進(jìn)給裝置的動子一側(cè)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，其 特征在于，所述直線電機(jī)進(jìn)給裝置和旋輪裝置之間增設(shè)有斜面增力機(jī)構(gòu)，所述 斜面增力機(jī)構(gòu)包括斜面推進(jìn)塊和滾軸；所述旋輪裝置包括旋輪座、橫向直線導(dǎo) 軌、旋輪安裝架和旋輪；斜面推進(jìn)塊一端置于直線電機(jī)進(jìn)給裝置的定子內(nèi)部與 動子連接，另一端通過滾軸與旋輪裝置的旋輪座連接，旋輪座內(nèi)設(shè)置橫向直線 導(dǎo)軌，用于安裝旋輪的旋輪安裝架固定于旋輪座一側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種三角形截面零件的旋壓成形設(shè)備，由主軸箱、床身、縱向移動平臺、尾頂裝置、伺服電機(jī)進(jìn)給裝置、液壓站、直線電機(jī)進(jìn)給裝置、旋輪裝置及控制臺組成；其中主軸箱置于床身左端，尾頂裝置置于床身右端并與主軸箱同軸設(shè)置，液壓站通過油管與尾頂裝置連接，用于控制縱向移動平臺在床身內(nèi)縱向運(yùn)動的伺服電機(jī)進(jìn)給裝置置于床身右端，兩端設(shè)有縱向直線導(dǎo)軌的縱向移動平臺置于床身內(nèi)，直線電機(jī)進(jìn)給裝置安裝于縱向移動平臺一側(cè)，旋輪裝置置于直線電機(jī)進(jìn)給裝置朝向床身中心的一側(cè)，用于控制各機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制臺通過控制線與各機(jī)構(gòu)連接。本實(shí)用新型可以直接加工出三角形截面的鈑金零件，也可以用于普通圓形截面零件的旋壓成形。
文檔編號B21D22/14GK201300166SQ20082020430
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者夏琴香, 程秀全 申請人:華南理工大學(xué)