專利名稱：可重構(gòu)單向連續(xù)模具型面的柔性拉形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可重構(gòu)模具的調(diào)形裝置，用于三維曲面零件的拉伸成形，屬于金屬塑性加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
拉伸成形是飛機蒙皮件的主要加工方式。傳統(tǒng)的蒙皮拉形采用整體式模具，但是， 所需要的拉形模具數(shù)量太多。如一架普通的戰(zhàn)斗機就有蒙皮零件數(shù)百件，需要的拉形模達數(shù)百套，并且每套模具的體積達數(shù)立方米、重量達數(shù)噸，因此，其制造成本高、周期長。蒙皮件的成形是飛機制造的難點之一，而拉形模是制約蒙皮件快速成形的關(guān)鍵因素。為解決拉形模具的設計制造問題，人們進行了很多嘗試，其中采用多點模具的拉形技術(shù)，目前被看做是具有良好應用前景的成形方法。多點拉形技術(shù)將傳統(tǒng)的實體模具離散成規(guī)則排列的沖頭基本體點陣，形成多點式、可數(shù)字化控制的模具。通過調(diào)整沖頭基本體的高度，構(gòu)造出具有不同型面的拉形模具。雖然多點拉形裝置可以替代整體式模具進行不同形狀蒙皮件的成形，但是，多點拉形模具是用離散點來近似連續(xù)模具型面的，在拉形過程中，由于各基本體單元球頭與板料是離散點式接觸，成形件上極易產(chǎn)生沿拉形方向的溝狀拉痕缺陷，嚴重影響拉形件的表面質(zhì)量。為消除拉痕，必須在板料與多點模具間使用比較厚的彈性墊，彈性墊的使用雖然解決了成形缺陷問題，但是卻導致了成形精度的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種模具型面可重構(gòu)的柔性裝置，代替整體模具實現(xiàn)三維曲面零件的快速拉形；通過一排柔性條的包絡面形成由離散線構(gòu)成的單向連續(xù)的模具型面，由于垂直于拉形方向模具型面連續(xù)，從而不會在拉形中產(chǎn)生拉痕，既提高了加工件的表面質(zhì)量，又可保證成形精度。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，結(jié)合


如下一種可重構(gòu)單向連續(xù)模具型面的柔性拉形裝置，主要由柔性條陣列、調(diào)形單元組以及側(cè)固定板和底座組成，所述的柔性條陣列由一排緊密排列的柔性條1構(gòu)成，柔性條1沿垂直于拉形的方向布置，每個柔性條1通過夾持架7約束在調(diào)形單元2上，夾持架7隨著柔性條1的彎曲沿柔性條軸線方向擺動，每個調(diào)形單元2高度可調(diào)并能在任意位置定位，通過調(diào)形單元2控制的柔性條1的包絡面形成一排垂直于拉形方向曲線，構(gòu)成模具的型面，調(diào)形單元2由側(cè)固定板3、底座4固定，形成一個型面可控制的柔性模具。通過調(diào)整調(diào)形單元的高度，改變控制點處柔性條的高度方向坐標，對柔性條的曲線形狀進行調(diào)整。所述的柔性條1軸線能彎曲，且有一定的剛度與強度，柔性條1截面為圓形或截面的上部為圓形，柔性條1采用聚氨酯橡膠條或鋼絲軟軸。所述的截面為圓形的柔性條為圓形截面的柔性條6，截面的上部為圓形的柔性條為圓帽狀T型截面柔性條5，為保證有效約束，圓帽狀T型截面柔性條5的柔性條截面及夾
3持架7的夾持槽截面皆為梯形；圓形截面的柔性條6的夾持槽的最高點超過圓形截面的圓心。所述的調(diào)形單元2由柔性條夾持架7、調(diào)整體8和控制單元10構(gòu)成，調(diào)整體8能沿其軸向上下移動，并能在任意位置定位，調(diào)整體8由控制單元10控制，其高度由調(diào)整螺桿 11調(diào)整，夾持架7通過圓柱銷9與調(diào)整體8連接，在調(diào)形過程中，夾持架7隨著柔性條1的彎曲能夠繞圓柱銷9轉(zhuǎn)動。本發(fā)明借鑒了多點成形中模具型面柔性可變的思想，多點模具的型面由離散點構(gòu)成，本發(fā)明調(diào)形裝置的拉形模具則由離散線構(gòu)成，柔性條的曲線形狀由所要成形的三維曲面零件形狀決定。柔性條的調(diào)形可以采用計算機自動控制，也可以采用手動控制。本發(fā)明的優(yōu)點是可以實現(xiàn)金屬曲面零件的快速拉伸成形，與整體模具拉形相比，可以節(jié)省模具設計與制造費用；與多點模具拉形相比，由于該調(diào)形裝置所構(gòu)成的模具型面在垂直于拉形方向具有連續(xù)性，因此可避免拉形方向的成形缺陷，提高成形質(zhì)量。

圖1是可重構(gòu)模具的調(diào)形裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖加是調(diào)形后的可重構(gòu)模具的調(diào)形裝置示意圖；圖2b是帶拉形件的可重構(gòu)模具的調(diào)形裝置示意圖；圖3是柔性條及其調(diào)形單元組結(jié)構(gòu)示意圖；圖如是圓帽狀T型截面的柔性條及調(diào)形單元結(jié)構(gòu)簡圖；圖4b是圓形截面柔性條及調(diào)形單元結(jié)構(gòu)簡圖。圖中1.柔性條，2.調(diào)形單元，3.側(cè)固定板，4.底座，5.圓帽狀T型截面柔性條， 6.圓形截面柔性條，7.夾持架，8.調(diào)整體，9.圓柱銷，10.控制單元，11.調(diào)整螺桿
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示實施例，進一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及工作過程。圖1是可重構(gòu)模具的調(diào)形裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖，由一排柔性條1、多組調(diào)形單元2 以及側(cè)固定板3、底座4等構(gòu)成。柔性條1約束在調(diào)形單元2上，調(diào)形單元2由側(cè)固定板3、 底座4固定形成一個整體。圖加是調(diào)形后的可重構(gòu)模具的調(diào)形裝置示意圖，圖2b是該裝置在三維曲面拉形工作過程中的示意圖。該裝置的柔性拉形模具型面由一排柔性條1來構(gòu)造，柔性條1的布置方向垂直于板料的拉形方向，所有柔性條1調(diào)形后，其包絡面形成了由離散線構(gòu)成的模具型面。圖3是柔性條及其調(diào)形單元組的結(jié)構(gòu)示意圖，柔性條1的曲線形狀由一組調(diào)形單元2控制。圓帽狀T型截面柔性條5 (或圓形截面柔性條6)由夾持架7約束在調(diào)整體8上， 調(diào)整體8由控制單元10控制沿其軸向上下移動，并可在任意位置定位。通過控制調(diào)整調(diào)整體8的高度，改變控制點處柔性條的高度方向坐標，實現(xiàn)對柔性條的曲線形狀的調(diào)整。參照圖2、圖3、圖4，該裝置的調(diào)形過程按以下步驟進行根據(jù)要成形的三維曲面零件確定各柔性條的曲線形狀，進而確定柔性條1各控制點的高度坐標；通過數(shù)控或機械方式的控制單元10控制調(diào)形單元2，驅(qū)動調(diào)整螺桿11正向或反向轉(zhuǎn)動，使調(diào)整體8上升或下降。隨著調(diào)整體高度變化，夾持架7繞圓柱銷9轉(zhuǎn)動，柔性條1發(fā)生彎曲，柔性條1上的控制點均達到所需高度定位后，即完成該柔性條的調(diào)形。當曲面零件的變形量比較小時，柔性條1的形狀可以逐點調(diào)整；但當曲面零件的變形量比較小時，柔性條的各點必須同步調(diào)整。 所有的柔性條調(diào)整完成后，即得到所需要的模具型面，用于曲面零件拉形。
權(quán)利要求
1.一種可重構(gòu)單向連續(xù)模具型面的柔性拉形裝置，主要由柔性條陣列、調(diào)形單元組以及側(cè)固定板和底座組成，其特征在于，所述的柔性條陣列由一排緊密排列的柔性條(1)構(gòu)成，柔性條(1)沿垂直于拉形的方向布置，每個柔性條(1)通過夾持架(7)約束在調(diào)形單元 (2)上，夾持架(7)隨著柔性條(1)的彎曲沿柔性條軸線方向擺動，每個調(diào)形單元( 高度可調(diào)并能在任意位置定位，通過調(diào)形單元( 控制的柔性條(1)的包絡面形成一排垂直于拉形方向曲線，構(gòu)成模具的型面，調(diào)形單元O)由側(cè)固定板(3)、底座固定，形成一個型面可控制的柔性模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)單向連續(xù)模具型面的柔性拉形裝置，其特征在于，所述的柔性條(1)軸線能彎曲，且有一定的剛度與強度，柔性條(1)截面為圓形或截面的上部為圓形，柔性條(1)采用聚氨酯橡膠條或鋼絲軟軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可重構(gòu)單向連續(xù)模具型面的柔性拉形裝置，其特征在于，所述的截面為圓形的柔性條為圓形截面的柔性條(6)，截面的上部為圓形的柔性條為圓帽狀 T型截面柔性條(5)，為保證有效約束，圓帽狀T型截面柔性條(5)的柔性條截面及夾持架 (7)的夾持槽截面皆為梯形；圓形截面的柔性條(6)的夾持槽的最高點超過圓形截面的圓心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)單向連續(xù)模具型面的柔性拉形裝置，其特征在于，所述的調(diào)形單元O)由柔性條夾持架(7)、調(diào)整體(8)和控制單元(10)構(gòu)成，調(diào)整體(8)能沿其軸向上下移動，并能在任意位置定位，調(diào)整體(8)由控制單元(10)控制，其高度由調(diào)整螺桿(11)調(diào)整，夾持架(7)通過圓柱銷(9)與調(diào)整體(8)連接，在調(diào)形過程中，夾持架(7)隨著柔性條(1)的彎曲能夠繞圓柱銷(9)轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬塑性加工領(lǐng)域，涉及一種可重構(gòu)單向連續(xù)模具型面的柔性拉形裝置，其特點是可快速構(gòu)成型面單向連續(xù)的拉形模具，用于不同形狀的三維曲面零件的拉伸成形。該裝置由緊密排列的柔性條陣列構(gòu)成模具型面，柔性條沿垂直于拉形方向排列，每個柔性條由一排調(diào)形單元控制，每個調(diào)形單元都可以獨立進行高度調(diào)整，通過調(diào)形單元的高度控制，改變各柔性條的曲線形狀，形成具有不同三維型面的模具。使用本發(fā)明的調(diào)形裝置，可以實現(xiàn)金屬曲面零件的快速拉伸成形，與整體模具拉形相比，可以節(jié)省模具設計與制造費用；特別是由于所構(gòu)成的模具型面在垂直于拉形方向具有連續(xù)性，與現(xiàn)有的離散模具拉形相比，可明顯提高成形質(zhì)量。
文檔編號B21D22/20GK102205366SQ201010543620
公開日2011年10月5日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者蘭英武, 劉純國, 李明哲, 李湘吉, 王少輝, 蔡中義 申請人:吉林大學