專利名稱：一種用于型材的彎扭加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬航空制造與設(shè)備加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于型材的彎扭加
工裝置。
背景技術(shù)：
歐洲專利127935號中公開了一種彎曲矯直設(shè)備?？筛鶕?jù)鐵軌形變確定載荷作用點，完成鐵路的鐵軌矯正。然而該設(shè)備只能在單一平面內(nèi)進行三點彎曲，不能應(yīng)用于多平面下的彎曲和扭曲變形?，F(xiàn)有公開的文獻“ARJ21復(fù)雜雙曲面長桁零件彎扭復(fù)合冷成型方法”中提出了一種三點式冷彎成型加二點式彎扭成型的工藝方法。針對零件圖紙、數(shù)模的幾何特征和計算機輔助軟件的分析，掌握零件的幾何特點，確定在成型時支撐點、壓力點、扭曲點的位置、以及兩支撐點的間距，再通過試驗確定零件在成型過程中過壓量、反彈量等各項參數(shù)指標。然而該工藝方法步驟多且精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)在型材加工過程中不能進行彎扭變形及彎扭變形工藝步驟多，而且精度難以保證的不足，本發(fā)明提出一種用于型材的彎扭加工裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:彎扭加工裝置包括支撐機構(gòu)、彎扭機構(gòu)，其特點是:支撐機構(gòu)包括立柱、電機、升降滑塊、拉繩、滑輪、張力傳感器、立式導(dǎo)軌、支撐臂；彎扭機構(gòu)包括主夾頭、副夾頭、主夾頭底座、底座墊塊、床身、水平滑塊、水平導(dǎo)軌、副夾頭底座、讀數(shù)頭底座、光柵讀數(shù)頭、驅(qū)動電機、諧波減速器、減速器法蘭盤、測量光柵圈、彎矩傳感器；支撐機構(gòu)位于彎扭機構(gòu)的側(cè)面，且與彎扭機構(gòu)平行安裝；立柱固定在地面上，立式導(dǎo)軌位于立柱側(cè)面上部，支撐臂與升降滑塊固連沿立式導(dǎo)軌滑動；電機位于立柱另一側(cè)面的中間部位，立柱的頂部安裝有張力傳感器和滑輪，拉繩固連在電機的輸出端，另一端繞過滑輪和張力傳感器與支撐臂固連；床身上部一端的兩側(cè)固定有水平導(dǎo)軌，副夾頭和副夾頭底座固連安裝在水平導(dǎo)軌的滑塊上，床身上部另一端的兩側(cè)固定有底座墊塊，且與水平導(dǎo)軌同軸，主夾頭與主夾頭底座固連安裝在底座墊塊上；諧波減速器固定在副夾頭底座上，驅(qū)動電機位于諧波減速器的下方，彎矩傳感器安裝在諧波減速器法蘭盤的上方；兩個彎矩傳感器分別與主夾頭和副夾頭固連。所述主夾頭和所述副夾頭結(jié)構(gòu)相同，包括主動齒輪、扭矩傳感器、伺服電機、伺服電機座、套筒支撐座、套筒、從動齒輪、扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭、扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座、扭轉(zhuǎn)光柵圈、夾頭底座，套筒支撐座固定在夾頭底座上部兩側(cè)，套筒兩端通過軸承安裝在套筒支撐座上，從動齒輪固連在套筒上；伺服電機安裝在伺服電機座上與扭矩傳感器同軸連接，扭矩傳感器的另一端與主動齒輪固連，主動齒輪與從動齒輪嚙合傳動；扭轉(zhuǎn)光柵圈位于套筒的端部，扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭與扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座固連安裝在套筒支撐座的外側(cè)位于扭轉(zhuǎn)光柵圈的上方。有益效果
本發(fā)明用于型材的彎扭加工裝置，可實現(xiàn)型材扭轉(zhuǎn)和彎曲的功能；在扭轉(zhuǎn)過程中，主夾頭和副夾頭的伺服電機驅(qū)動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動型材扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)光柵圈隨著型材一起轉(zhuǎn)動，扭矩傳感器測得加載在型材上的扭矩，扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭測得主夾頭和副夾頭各自旋轉(zhuǎn)的角度，根據(jù)扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭測得的角度和扭矩傳感器測得的扭矩對型材扭轉(zhuǎn)的角度進行控制，從而完成對型材的扭轉(zhuǎn)變形。在彎曲過程中，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動經(jīng)過諧波減速器減速后帶動主夾頭和副夾頭轉(zhuǎn)動，彎矩傳感器測得主夾頭和副夾頭受到的彎矩，光柵讀數(shù)頭測得主夾頭和副夾頭轉(zhuǎn)動角度，完成對型材的彎曲變形；根據(jù)光柵讀數(shù)頭測得的角度和彎矩傳感器測得的彎矩對型材彎曲的角度進行控制；從而提高型材的加工精度。完成對型材的彎扭加工。本發(fā)明彎扭加工裝置工作過程簡便，特別適用于工字型材的空間彎扭加工。


下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種用于型材的彎扭加工裝置作進一步的詳細說明。圖1為本發(fā)明用于型材的彎扭加工裝置示意圖。圖2為本發(fā)明的支撐機構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的彎扭機構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的主夾頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的彎扭機構(gòu)對型材彎扭時的工作狀態(tài)圖。圖中:1.彎扭機構(gòu)2.伺服電機座3.型材4.支撐機構(gòu)5.立柱6.電機7.升降滑塊 8.拉繩 9.滑輪 10.張力傳感器 11.立式導(dǎo)軌 12.支撐臂13.主夾頭14.主夾頭底座15.底座墊塊16.床身17.水平滑塊18.水平導(dǎo)軌19.副夾頭底座20.光柵讀數(shù)頭底座21.光柵讀數(shù)頭22.驅(qū)動電機23.諧波減速器24.減速器法蘭盤25.測量光柵圈26.彎矩傳感器27.副夾頭28.主動齒輪29.扭矩傳感器30.伺服電機31.套筒支撐座32.套筒33.從動齒輪34.扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭35.扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座36.扭轉(zhuǎn)光柵圈37.夾頭底座
具體實施例方式本實施例是一種用于型材的彎扭加工裝置。參閱圖1、圖2、圖3，本發(fā)明用于型材的彎扭加工裝置包括支撐機構(gòu)、彎扭機構(gòu)，支撐機構(gòu)位于彎扭機構(gòu)的側(cè)面，而且與彎扭機構(gòu)平行安裝。支撐機構(gòu)由立柱5、電機6、升降滑塊7、拉繩8、滑輪9、張力傳感器10、立式導(dǎo)軌11和支撐臂12組成；多根相同的立柱5間隔排列固定在地面上在同一軸線上安裝，立式導(dǎo)軌11固定安裝在立柱5側(cè)面上部，支撐臂12與升降滑塊7固定連接，沿立式導(dǎo)軌11上下滑動；電機6固定安裝在立柱5另一側(cè)面的中間部位，立柱的頂部兩側(cè)端安裝有張力傳感器10和滑輪9，拉繩8的一端固連在電機6的輸出軸的繞線盤上，拉繩8的另一端繞過立柱5頂部兩側(cè)端的滑輪9和張力傳感器10與支撐臂12固定連接；電機6轉(zhuǎn)動，張力傳感器10可測出拉繩8中的張力，通過調(diào)節(jié)拉繩8的長度來控制支撐臂12的高度，保證型材始終處于無應(yīng)力狀態(tài)。彎扭機構(gòu)由主夾頭13、主夾頭底座14、底座墊塊15、床身16、水平滑塊17、水平導(dǎo)軌18、副夾頭底座19、光柵讀數(shù)頭底座20、光柵讀數(shù)頭21、驅(qū)動電機22、諧波減速器23、減速器法蘭盤24、測量光柵圈25、彎矩傳感器26和副夾頭27組成。床身16上部一端的兩側(cè)分別安裝有水平導(dǎo)軌18，水平導(dǎo)軌18上各安裝有兩個水平滑塊17，副夾頭底座19固定安裝在四個水平滑塊17上，副夾頭27和副夾頭底座19固連安裝。床身16上部另一端的兩側(cè)固定有兩個底座墊塊15，而且與水平導(dǎo)軌18同軸，主夾頭13與主夾頭底座14固連安裝在底座墊塊15上；諧波減速器23固定在副夾頭底座19上，驅(qū)動電機22位于諧波減速器23的下方，彎矩傳感器26安裝在減速器法蘭盤24的上方；兩個彎矩傳感器26分別與主夾頭13和副夾頭27固連。驅(qū)動電機22轉(zhuǎn)動時，經(jīng)過諧波減速器23減速后帶動主夾頭13和副夾頭27轉(zhuǎn)動。彎矩傳感器26可以測出施加在主夾頭13和副夾頭27上的彎矩。如圖4所示，主夾頭13和副夾頭27的結(jié)構(gòu)相同，其包括主動齒輪28、扭矩傳感器29、伺服電機30、伺服電機座2、套筒支撐座31、套筒32、從動齒輪33、扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭34、扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座35、扭轉(zhuǎn)光柵圈36、夾頭底座37，套筒支撐座31固定在夾頭底座37上部兩側(cè)，套筒32兩端通過軸承安裝在套筒支撐座31上，從動齒輪33固定連接在套筒32上并與套筒32同軸。伺服電機30安裝在伺服電機座2上與扭矩傳感器29同軸連接，扭矩傳感器29的另一端與主動齒輪28固連，主動齒輪28與從動齒輪32嚙合傳動；扭轉(zhuǎn)光柵圈36固連在套筒32的端部，扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座35固定在套筒支撐座31的外側(cè)的上部，扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭34與扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座35固定連接位于扭轉(zhuǎn)光柵圈36的上方。 本實施例的工作過程包括型材3的扭轉(zhuǎn)和彎曲的過程。型材3通過扭轉(zhuǎn)和彎曲得到所需要的彎扭輪廓尺寸。在扭轉(zhuǎn)過程中，首先主夾頭13和副夾頭27的伺服電機30驅(qū)動主動齒輪28旋轉(zhuǎn)，主動齒輪28帶動從動齒輪33轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動型材3扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)光柵圈36隨著型材3 —起轉(zhuǎn)動，扭矩傳感器29測得加載在型材3上的扭矩，扭轉(zhuǎn)結(jié)束后控制伺服電機30對型材3的扭矩進行卸載，使得扭矩傳感器29測得型材3受到的扭矩在誤差許可范圍內(nèi)為零，扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭34測得主夾頭13和副夾頭27各自旋轉(zhuǎn)的角度，與所需要的扭轉(zhuǎn)角度進行對比，計算需要繼續(xù)扭轉(zhuǎn)的角度，重復(fù)上述扭轉(zhuǎn)測量過程直至得到所需要的扭轉(zhuǎn)角度，從而完成對型材3的扭轉(zhuǎn)變形。在彎曲過程中，驅(qū)動電機22轉(zhuǎn)動經(jīng)過諧波減速器23減速后帶動主夾頭13和副夾頭27各自繞豎直軸轉(zhuǎn)動，彎矩傳感器26測得主夾頭13和副夾頭27受到的彎矩，轉(zhuǎn)動結(jié)束后控制驅(qū)動電機22對型材3的彎矩進行卸載，使得彎矩傳感器26測得型材3受到的彎矩在誤差許可范圍內(nèi)為零，彎曲光柵讀數(shù)頭21測得主夾頭13和副夾頭27繞豎直軸的轉(zhuǎn)動角度，與所需要的彎曲角度進行對比，計算需要繼續(xù)彎曲的角度，重復(fù)上述彎曲測量過程直至得到所需要的彎曲角度，從而完成對型材3的彎曲變形。在對型材3的扭轉(zhuǎn)和彎曲過程中電機6根據(jù)張力傳感器10讀數(shù)通過調(diào)節(jié)拉繩8的長度來控制支撐臂12的高度，保證型材3始終處于無應(yīng)力狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種用于型材的彎扭加工裝置，包括支撐機構(gòu)、彎扭機構(gòu)，其特征在于:支撐機構(gòu)包括立柱、電機、升降滑塊、拉繩、滑輪、張力傳感器、立式導(dǎo)軌、支撐臂；彎扭機構(gòu)包括主夾頭、副夾頭、主夾頭底座、底座墊塊、床身、水平滑塊、水平導(dǎo)軌、副夾頭底座、讀數(shù)頭底座、光柵讀數(shù)頭、驅(qū)動電機、諧波減速器、減速器法蘭盤、測量光柵圈、彎矩傳感器；支撐機構(gòu)位于彎扭機構(gòu)的側(cè)面，且與彎扭機構(gòu)平行安裝；立柱固定在地面上，立式導(dǎo)軌位于立柱側(cè)面上部，支撐臂與升降滑塊固連沿立式導(dǎo)軌滑動；電機位于立柱另一側(cè)面的中間部位，立柱的頂部安裝有張力傳感器和滑輪，拉繩固連在電機的輸出端，另一端繞過滑輪和張力傳感器與支撐臂固連；床身上部一端的兩側(cè)固定有水平導(dǎo)軌，副夾頭和副夾頭底座固連安裝在水平導(dǎo)軌的滑塊上，床身上部另一端的兩側(cè)固定有底座墊塊，且與水平導(dǎo)軌同軸，主夾頭與主夾頭底座固連安裝在底座墊塊上；諧波減速器固定在副夾頭底座上，驅(qū)動電機位于諧波減速器的下方，彎矩傳感器安裝在諧波減速器法蘭盤的上方；兩個彎矩傳感器分別與主夾頭和副夾頭固連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型材的彎扭加工裝置，其特征在于:所述主夾頭和所述副夾頭結(jié)構(gòu)相同，包括主動齒輪、扭矩傳感器、伺服電機、伺服電機座、套筒支撐座、套筒、從動齒輪、扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭、扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座、扭轉(zhuǎn)光柵圈、夾頭底座，套筒支撐座固定在夾頭底座上部兩側(cè)，套筒兩端通過軸承安裝在套筒支撐座上，從動齒輪固連在套筒上；伺服電機安裝在伺服電機座上與扭矩傳感器同軸連接，扭矩傳感器的另一端與主動齒輪固連，主動齒輪與從動齒輪嚙合傳動；扭轉(zhuǎn)光柵圈位于套筒的端部，扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭與扭轉(zhuǎn)讀數(shù)頭底座固連安裝在套筒支撐座的外側(cè)位于扭轉(zhuǎn)光柵圈的上方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于型材的彎扭加工裝置，包括支撐機構(gòu)、彎扭機構(gòu)，支撐機構(gòu)位于彎扭機構(gòu)的側(cè)面與彎扭機構(gòu)平行安裝；支撐機構(gòu)的電機根據(jù)張力傳感器讀數(shù)通過調(diào)節(jié)拉繩的長度來控制支撐臂的高度，保證型材始終處于無應(yīng)力狀態(tài)。在彎扭過程中，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動經(jīng)過諧波減速器減速后帶動主夾頭和副夾頭轉(zhuǎn)動；伺服電機、扭矩傳感器、主動齒輪同軸連接，主動齒輪與從動齒輪嚙合傳動；彎矩傳感器測出施加在主夾頭和副夾頭上的彎矩，光柵讀數(shù)頭測得主夾頭和副夾頭的轉(zhuǎn)動角度，扭轉(zhuǎn)光柵圈隨著型材一起轉(zhuǎn)動，扭矩傳感器測得加載在型材上的扭矩，從而完成對型材的彎扭加工。本發(fā)明彎扭加工裝置工作過程簡便，適用于工字型材的空間彎扭加工。
文檔編號B21D11/14GK103182412SQ20131008606
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者王俊彪, 曹小寶, 張賢杰, 胡松濤, 譚浩, 周建強, 王兵 申請人:西北工業(yè)大學(xué)