專利名稱：三維曲面輥壓成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種三維曲面輥壓成形裝置，涉及一種用于板類件曲面成形的塑性加工設(shè)備，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，三維曲面板類件的成形主要通過模具來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槊恳环N工件都需要一套或數(shù)套模具才能完成，模具的設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試需要消耗大量的人力、物力和時(shí)間。傳統(tǒng)的卷板成形裝置只能加工母線是直線的簡單曲面件，如柱形件和錐形件，很難加工三維曲面件。手工成形主要用于加工大尺寸、小批量的零件，但其成形質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。中國專利授權(quán)公告號CN100379501C、CN100398227C、CN100465993C和 CN100999000B分別公開了三維曲面柔性卷板裝置、使用可彎曲輥加工筒狀或棒狀三維工件的柔性成形裝置、帶有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)式子輥的三維曲面柔性卷板裝置以及使用可彎曲輥的三維曲面柔性成形裝置，這些裝置能夠?qū)崿F(xiàn)三維曲面的柔性成形，但其傳遞的扭矩較小，只能成形厚度較小的板材。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于改變傳統(tǒng)卷板成形裝置只能成形二維曲面的加工方式，提供一種用于三維曲面連續(xù)成形的柔性成形裝置。與傳統(tǒng)的模具成形相比，其不僅能夠大大降低制造成本，還能夠提高生產(chǎn)效率以及實(shí)現(xiàn)柔性成形。本實(shí)用新型的三維曲面輥壓成形裝置借鑒了多點(diǎn)成形技術(shù)的柔性可變思想，將傳統(tǒng)卷板成形裝置的剛性直輥離散為若干短輥(工作輥)，使用這些工作輥來實(shí)現(xiàn)三維曲面板類件的輥壓成形。各個(gè)工作輥的高度可以在成形前通過計(jì)算機(jī)或手工調(diào)整，在成形過程中各個(gè)工作輥的高度保持不變；也可以在成形過程中通過計(jì)算機(jī)或手工實(shí)時(shí)地調(diào)整各個(gè)工作輥的高度。本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，結(jié)合
如下一種三維曲面輥壓成形裝置，主要由上部至少一排多個(gè)輥壓單元1、下部至少兩排多個(gè)輥壓單元1及機(jī)架2組成，每個(gè)輥壓單元1由工作輥9、工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)及支撐體15構(gòu)成，工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在支撐體15上；工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)軸16、錐齒輪傳動(dòng)副和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副組成，傳動(dòng)軸16 —端的空心軸接頭14與滑動(dòng)軸13滑動(dòng)聯(lián)接，滑動(dòng)軸13通過錐齒輪傳動(dòng)副和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)工作輥9 轉(zhuǎn)動(dòng)；工作輥9的高度由絲杠或螺紋傳動(dòng)副組成的工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整。可選地，工作輥9和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副通過工作輥支架11安裝在聯(lián)接板6上，聯(lián)接板6固定在調(diào)整體5上；與工作輥9同軸裝配的蝸輪8與蝸桿7相嚙合；工作輥9能繞蝸桿 7的圓心擺動(dòng)?？蛇x地，蝸輪蝸桿傳動(dòng)副中的蝸桿7通過軸承10與聯(lián)接板6和工作輥支架11聯(lián)接，軸承10為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承。可選地，滑動(dòng)軸13采用方形截面或花鍵軸與空心軸接頭14滑動(dòng)聯(lián)接。[0009]可選地，工作輥9的輥面上裝有聚氨酯套17?？蛇x地，工作輥支架11上安裝有兩個(gè)中間輥18和穿過一整排的長鋼絲軟軸19，工作輥9通過兩個(gè)中間輥18帶動(dòng)鋼絲軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)?？蛇x地，每個(gè)輥壓單元1的工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)各用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，或用一個(gè)加長蝸桿20帶動(dòng)多個(gè)蝸輪8的方式，使用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)一排多個(gè)工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)。為了降低板材成形過程中所需模具的費(fèi)用，以及改變傳統(tǒng)卷板成形裝置只能成形二維曲面的加工方式，本實(shí)用新型提供一種三維曲面輥壓成形裝置，主要由上部至少一排多個(gè)輥壓單元1、下部至少兩排多個(gè)輥壓單元1及機(jī)架2組成；每個(gè)輥壓單元1由工作輥9、 工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)及支撐體15構(gòu)成，工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在支撐體15上；工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)軸16、錐齒輪傳動(dòng)副和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副組成，傳動(dòng)軸16—端的空心軸接頭14與滑動(dòng)軸13滑動(dòng)聯(lián)接，滑動(dòng)軸13通過錐齒輪傳動(dòng)副和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)工作輥9轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成板材的連續(xù)進(jìn)給。工作輥9的高度由絲杠或螺紋傳動(dòng)副組成的工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整，工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)工作輥9的上下移動(dòng)，從而使各個(gè)工作輥9達(dá)到所需要的高度。工作輥9和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副通過工作輥支架11安裝在聯(lián)接板6上，聯(lián)接板6固定在調(diào)整體5上；與工作輥9同軸裝配的蝸輪8 與蝸桿7相嚙合；工作輥9能繞蝸桿7的圓心擺動(dòng)，從而適應(yīng)曲面的形狀的變化趨勢，使板材順利成形。蝸輪蝸桿傳動(dòng)副中的蝸桿7通過軸承10與聯(lián)接板6和工作輥支架11聯(lián)接， 軸承10為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承。當(dāng)軸承10采用滑動(dòng)軸承時(shí)，滑動(dòng)軸承與蝸桿7間隙配合， 從而保證工作輥支架11、蝸桿7和工作輥9順利轉(zhuǎn)動(dòng)及擺動(dòng)?；瑒?dòng)軸13采用方 形截面或花鍵軸與空心軸接頭14滑動(dòng)聯(lián)接。工作輥9的輥面上裝有聚氨酯套17，聚氨酯套17的使用能夠減小板材在輥壓成形過程中產(chǎn)生的壓痕和折線。工作輥支架11上安裝有兩個(gè)中間輥 18和穿過一整排的長鋼絲軟軸19，工作輥9通過兩個(gè)中間輥18帶動(dòng)鋼絲軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在使用鋼絲軟軸輥壓板材時(shí)，可以對鋼絲軟軸的外表面進(jìn)行磨削，從而抑制板材表面上的劃痕。 鋼絲軟軸的使用能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圓滑的三維曲面柔性成形。每個(gè)輥壓單元1的工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)各用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，或用一個(gè)加長蝸桿20帶動(dòng)多個(gè)蝸輪8的方式，使用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)一排多個(gè)工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，從而降低其制造成本。技術(shù)效果三維曲面輥壓成形裝置借鑒了多點(diǎn)成形技術(shù)的柔性可變思想，將傳統(tǒng)卷板成形裝置的剛性直輥離散為若干短輥(工作輥)，使用這些工作輥實(shí)現(xiàn)三維曲面板類件的輥壓成形。該裝置可以實(shí)現(xiàn)三維曲面板類件的高效、連續(xù)成形；與傳統(tǒng)模具成形相比，不用設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試模具，可以節(jié)省大量的人力、物力和時(shí)間。該裝置能夠改變傳統(tǒng)卷板成形裝置只能成形二維曲面的加工方式，提供一種用于三維曲面連續(xù)成形的新型柔性成形裝置，與公開的三維曲面柔性卷板裝置、使用可彎曲輥加工筒狀或棒狀三維工件的柔性成形裝置、帶有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)式子輥的三維曲面柔性卷板裝置以及使用可彎曲輥的三維曲面柔性成形裝置等專利相比，顯著增加傳遞的扭矩，可以成形厚度較大的板材。
附圖說明[0015]圖1三維曲面輥壓成形裝置的核心部分示意圖。圖2輥壓單元結(jié)構(gòu)圖，其中，圖2(a)是三維視圖，圖2(b)是剖視圖。圖3工作輥擺動(dòng)示意圖。圖4采用滾動(dòng)軸承的輥壓單元示意圖。圖5采用滑動(dòng)軸承的輥壓單元示意圖。圖6空心軸接頭示意圖，其中，圖6(a)是正視圖，圖6(b)是A-A截面視圖。圖7方形截面滑動(dòng)軸示意圖，其中，圖7(a)是正視圖，圖7(b)是A向視圖，圖7 (c) 是B向視圖。圖8加聚氨酯套的工作輥示意圖，其中，圖8(a)是正視圖，圖8(b)是A-A截面視圖。圖9工作輥通過兩個(gè)中間輥帶動(dòng)長鋼絲軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖，其中，圖9(a)是正視圖，圖9(b)是截面圖。圖10三維曲面輥壓成形裝置示意圖。圖中，1.輥壓單元，2.機(jī)架，3.活動(dòng)橫梁，4.螺桿，5.調(diào)整體，6.聯(lián)接板，7.蝸桿， 8.蝸輪，9.工作輥，10.軸承，11.工作輥支架，12.錐齒輪，13.滑動(dòng)軸，14.空心軸接頭， 15.支撐體，16.傳動(dòng)軸，17.聚氨酯套，18.中間輥，19.長鋼絲軟軸，20.加長蝸桿。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容和工作過程。圖1是三維曲面輥壓成形裝置的核心部分示意圖。該圖的上部布置一排9個(gè)輥壓單元1，下部平行布置兩排各10個(gè)輥壓單元1。當(dāng)然，上部可以布置兩排或多排輥壓單元1 ； 下部布置的輥壓單元1的排數(shù)通常要比上部多一排。根據(jù)所要加工的三維曲面的形狀，首先，通過計(jì)算機(jī)或手工調(diào)整各個(gè)輥壓單元1中的工作輥9的高度，從而使工作輥9排列成所需要的曲線；其次，通過調(diào)整活動(dòng)橫梁3的高度產(chǎn)生一定的下壓量，其效果是上部的工作輥 9下壓板材，并在兩排下部工作輥9的共同作用下，使板材產(chǎn)生局部變形；最后，在工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)工作輥9，實(shí)現(xiàn)板材的連續(xù)進(jìn)給及成形。當(dāng)然，作為另一種工作方式，三維曲面輥壓成形裝置也可以在成形過程中通過計(jì)算機(jī)或手工實(shí)時(shí)地調(diào)整各個(gè)工作輥9的高度，從而使工作輥9排列成所需要的曲線，在下壓機(jī)構(gòu)和工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下，實(shí)現(xiàn)板材的成形及進(jìn)給。圖2是輥壓單元結(jié)構(gòu)圖。輥壓單元1是三維曲面輥壓成形裝置的核心部件，其主要完成工作輥9的上下移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)。首先，工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)螺桿4帶動(dòng)調(diào)整體5沿支撐體15上下移動(dòng)；調(diào)整體5帶動(dòng)聯(lián)接板6、工作輥9、滑動(dòng)軸13等上下移動(dòng)， 使各個(gè)工作輥9達(dá)到所需要的高度。其次，工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)軸16 —端的空心軸接頭14帶動(dòng)滑動(dòng)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)軸13帶動(dòng)錐齒輪12、蝸輪8、蝸桿7與工作輥9轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成工作輥9的轉(zhuǎn)動(dòng)功能；蝸輪8和工作輥9安裝在工作輥支架11上，順應(yīng)曲面的形狀的變化趨勢而擺動(dòng)，從而使板材順利成形。圖3是工作輥擺動(dòng)示意圖，工作輥9可以繞蝸桿7的圓心擺動(dòng)。圖4是采用滾動(dòng)軸承的輥壓單元示意圖。軸承10采用滾動(dòng)軸承時(shí)，兩個(gè)滾動(dòng)軸承安裝在蝸桿7和工作輥支架11之間，另外兩個(gè)滾動(dòng)軸承安裝在蝸桿7和聯(lián)接板6之間；在輥壓板材時(shí)，工作輥9可以通過滾動(dòng)軸承沿蝸桿7的圓心擺動(dòng)。圖5是采用滑動(dòng)軸承的輥壓單元示意圖。四個(gè)滑動(dòng)軸承與蝸桿7間隙配合，從而保證工作輥9順利轉(zhuǎn)動(dòng)及擺動(dòng)。圖6是空心軸接頭示意圖?？招妮S接頭14具有方形孔，其目的是與滑動(dòng)軸13的方形截面相配合，從而傳遞轉(zhuǎn)矩；在工作輥9上下移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)軸13會(huì)同時(shí)沿空心軸接頭 14的方形孔上下移動(dòng)?？梢韵氲降氖牵瑒?dòng)軸13可以為花鍵軸或其它截面形狀。圖7是方形截面滑動(dòng)軸示意圖。滑動(dòng)軸13具有方形截面，可以與空心軸接頭14 的方形孔相配合，從而傳遞轉(zhuǎn)矩。圖8是加聚氨酯套的工作輥示意圖。由于各個(gè)工作輥9之間不連續(xù)，在輥壓厚度較小的板材時(shí)，會(huì)在板材的表面產(chǎn)生壓痕和折線；工作輥9的輥面安裝聚氨酯套17，可以抑制壓痕和折線。圖9是工作輥通過中間輥帶動(dòng)長鋼絲軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖。為了解決各個(gè)工作輥9 之間不連續(xù)的問題，可以在每個(gè)工作輥支架11上安裝兩個(gè)中間輥18，再將長鋼絲軟軸19安裝在工作輥支架11上。各個(gè)工作輥9帶動(dòng)中間輥18轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過中間輥18和長鋼絲軟軸 19之間的摩擦力帶動(dòng)鋼絲軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由鋼絲軟軸來輥壓板材?？梢詫︿摻z軟軸的外表面進(jìn)行磨削來進(jìn)一步抑制板材表面的劃痕。圖10是三維曲面輥壓成形裝置示意圖。該裝置采用三個(gè)加長蝸桿20，一個(gè)加長蝸桿帶動(dòng)一排多個(gè)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)蝸輪帶動(dòng)各輥壓單元1的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工作輥9的轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)加長蝸桿20可以各用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)；也可以使用一個(gè)電機(jī)采用同步帶或鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 同時(shí)帶動(dòng)三個(gè)加長蝸桿20，從而減少電機(jī)的數(shù)量，降低制造成本。當(dāng)然，也可以設(shè)置上下兩個(gè)活動(dòng)橫梁3，通過絲杠調(diào)整上下活動(dòng)橫梁3的高度，實(shí)現(xiàn)板材的柔性成形。
權(quán)利要求1.一種三維曲面輥壓成形裝置，主要由上部至少一排多個(gè)輥壓單元(1)、下部至少兩排多個(gè)輥壓單元(1)及機(jī)架(2)組成，其特征在于，所述的每個(gè)輥壓單元(1)由工作輥(9)、 工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)及支撐體(15)構(gòu)成，工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在支撐體(15)上；工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)軸(16)、錐齒輪傳動(dòng)副和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副組成，傳動(dòng)軸(16) —端的空心軸接頭(14)與滑動(dòng)軸(13)滑動(dòng)聯(lián)接，滑動(dòng)軸(13)通過錐齒輪傳動(dòng)副和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)工作輥(9)轉(zhuǎn)動(dòng)；工作輥(9)的高度由絲杠或螺紋傳動(dòng)副組成的工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲面輥壓成形裝置，其特征在于，所述的工作輥(9)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)副通過工作輥支架(11)安裝在聯(lián)接板(6)上，聯(lián)接板(6)固定在調(diào)整體(5) 上；與工作輥(9)同軸裝配的蝸輪(8)與蝸桿(7)相嚙合；工作輥(9)能繞蝸桿(7)的圓心擺動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維曲面輥壓成形裝置，其特征在于，所述的蝸輪蝸桿傳動(dòng)副中的蝸桿(7)通過軸承(10)與聯(lián)接板(6)和工作輥支架(11)聯(lián)接，軸承(10)為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲面輥壓成形裝置，其特征在于，所述的滑動(dòng)軸(13)采用方形截面或花鍵軸與空心軸接頭(14)滑動(dòng)聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲面輥壓成形裝置，其特征在于，所述的工作輥(9)的輥面上裝有聚氨酯套(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維曲面輥壓成形裝置，其特征在于，所述的工作輥支架 (11)上安裝有兩個(gè)中間輥(18)和穿過一整排的長鋼絲軟軸(19)，工作輥(9)通過兩個(gè)中間輥(18)帶動(dòng)鋼絲軟軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維曲面輥壓成形裝置，其特征在于，所述的每個(gè)輥壓單元 (1)的工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)各用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，或用一個(gè)加長蝸桿(20) 帶動(dòng)多個(gè)蝸輪(8)的方式，使用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)一排多個(gè)工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種三維曲面輥壓成形裝置，涉及一種用于板類件曲面成形的塑性加工設(shè)備，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。該裝置主要由上部至少一排多個(gè)輥壓單元(1)、下部至少兩排多個(gè)輥壓單元(1)及機(jī)架(2)組成；其每個(gè)輥壓單元(1)由工作輥(9)、工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)及支撐體(15)構(gòu)成；工作輥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)軸(16)、錐齒輪傳動(dòng)副、蝸輪蝸桿傳動(dòng)副組成，工作輥高度調(diào)整機(jī)構(gòu)由絲杠或螺紋傳動(dòng)副組成。三維曲面輥壓成形裝置能夠改變傳統(tǒng)模具成形板材的加工方式以及傳統(tǒng)卷板成形裝置只能加工二維曲面的加工方式，提供一種高效、連續(xù)的三維曲面柔性成形裝置。
文檔編號B21D37/00GK202045227SQ20102067740
公開日2011年11月23日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者馮朋曉, 李明哲, 胡志清, 隋振, 韓奇鋼, 龔學(xué)鵬 申請人:吉林大學(xué)