輥輪兩擺動方向可調(diào)的立式旋壓機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種用沖壓、旋壓或拉深的無切削成型領(lǐng)域的輥輪兩擺動方向可調(diào)的立式旋壓機構(gòu)，包括：垂向電機、旋壓移動平臺、垂向絲杠導(dǎo)軌、控制器、主軸、胎膜、頂桿和機身立柱，其中：垂向絲杠導(dǎo)軌設(shè)置于機身立柱上，旋壓移動平臺由垂向電機驅(qū)動沿垂向絲杠導(dǎo)軌上下運動，旋壓移動平臺、垂向電機和主軸的一端由控制器控制，主軸的另一端與胎膜相連，待加工零件由頂桿固定于胎膜上且隨主軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明使得裝置在加工過程中受載均勻，整機結(jié)構(gòu)剛度大，加工精度高。
【專利說明】輥輪兩擺動方向可調(diào)的立式旋壓機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種用沖壓、旋壓或拉深的無切削成型領(lǐng)域的裝置，具體是一種輥輪兩擺動方向可調(diào)的立式旋壓機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬旋壓工藝是配料通過旋壓使之受力點由點到面，同時在某個方向用滾壓刀具給與一定的壓力，使金屬材料沿著這一方向變形和流動而成型的技術(shù)。
[0003]目前，超大直徑薄壁構(gòu)件的高效高精度加工是我國航空航天等領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。然而，隨著構(gòu)件尺度的增大，構(gòu)件難以采用整體方法制造，只能采用如旋壓等局部制造工藝。國內(nèi)目前的旋壓成形工藝在直徑超過一定范圍后就會出現(xiàn)板邊“扭曲起皺”以及“開裂”等問題。其主要原因之一在于加工過程中材料的流動方向與輥輪的旋壓方向之間存在一定的角度，即母線方向受拉，切線方向受壓，因此合力方向與輥輪的旋壓方向不一致。針對此，設(shè)計一種適合于較大直徑板料旋壓加工的機構(gòu)，該機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)滾輪方向的調(diào)節(jié)功能，通過使棍輪旋壓方向隨板材流動方向的改變而改變，改善“板邊裙皺”現(xiàn)象。
[0004]現(xiàn)有旋壓機床只有一個繞y軸方向的擺動自由度，在機械結(jié)構(gòu)上并不完善，且加工精度不搞，效率低下。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN201807648，
【公開日】2011_4_27，記載了一種桿式三旋輪同步數(shù)控強力旋壓機屬于旋壓裝置，由環(huán)軌支撐體、滑道盤、滑塊、旋壓輥輪、油缸構(gòu)成，環(huán)軌支撐體的內(nèi)環(huán)相間隙配合地嵌入滑道盤，在滑道盤的平面互成120°角向心開有三個槽道，在逐槽道中均嵌入滑塊，各滑塊的前端裝有旋壓輥輪，并且各旋壓輥輪亦呈120°角置于滑道盤的中腔中，各滑塊的尾端連桿均與環(huán)軌支撐體上的互呈120°的三個支撐點鉸鏈，鉸接于機架上的油缸的驅(qū)動連桿與滑道盤上的支點相鉸接。但該現(xiàn)有技術(shù)與本申請相比的不足之處在于:輥輪只有一個沿X方向的平動自由度，沒有任何擺動自由度，輥輪的位置需要提前設(shè)定，不可實時調(diào)節(jié)；且該技術(shù)僅適用用加工筒形零件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種輥輪兩擺動方向可調(diào)的立式旋壓機構(gòu)，使得裝置在加工過程中受載均勻，整機結(jié)構(gòu)剛度大，加工精度高。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括:垂向電機、旋壓移動平臺、垂向絲杠導(dǎo)軌、控制器、主軸、胎膜、頂桿和機身立柱，其中:垂向絲杠導(dǎo)軌設(shè)置于機身立柱上，旋壓移動平臺由垂向電機驅(qū)動沿垂向絲杠導(dǎo)軌上下運動，旋壓移動平臺、垂向電機和主軸的一端由控制器控制，主軸的另一端與胎膜相連，待加工零件由頂桿固定于胎膜上且隨主軸旋轉(zhuǎn)。
[0008]所述的旋壓移動平臺包括:三個橫向電機、三個橫向絲杠導(dǎo)軌、并聯(lián)旋壓機構(gòu)、輥輪和動平臺，其中:動平臺的一側(cè)設(shè)置輥輪，另一側(cè)與并聯(lián)旋壓機構(gòu)的驅(qū)動桿通過鉸鏈連接，并聯(lián)旋壓機構(gòu)由設(shè)置于三個橫向絲杠導(dǎo)軌上的橫向電機驅(qū)動實現(xiàn)輥輪的兩個轉(zhuǎn)動、一個移動共三個自由度的空間運動。[0009]所述的并聯(lián)旋壓機構(gòu)包括:三條并列設(shè)置的支鏈，各條支鏈分別包括:PRU、PRU、PRS，其中:P代表移動副，R代表旋轉(zhuǎn)副，U表示萬向鉸，S代表球鉸鏈，每條支鏈的末端均鉸接于動平臺上。并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式并不局限于此，其它可實現(xiàn)2轉(zhuǎn)動I移動的并聯(lián)機構(gòu)均可適用。
[0010]所述的旋壓移動平臺的數(shù)量為2對及以上且相對于頂桿對稱布置。
技術(shù)效果
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了垂向移動、橫向移動分別獨立控制的驅(qū)動形式使得裝備具有較大的運動范圍和工作空間，能夠完成大直徑、輕薄材料的旋壓加工；同時，采用各個運動獨立控制的方式，可以進一步提高裝備的柔性化程度，使其適用于不同直徑大小的零件加工。此外，通過并聯(lián)機構(gòu)的驅(qū)動形式，有利用提高裝備的整體剛度，從而有效提高裝備的控制精度，保證加工質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為旋壓移動平臺的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3為輥輪空間運動自由度示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0016]如圖1所示，本實施例包括:垂向電機1、旋壓移動平臺2、垂向絲杠導(dǎo)軌3、控制器
4、主軸5、胎膜6、頂桿7和機身立柱8，其中:垂向絲杠導(dǎo)軌3設(shè)置于機身立柱8上，旋壓移動平臺2由垂向電機I驅(qū)動沿垂向絲杠導(dǎo)軌3上下運動，旋壓移動平臺2、垂向電機I和主軸5的一端由控制器4控制，主軸5的另一端與胎膜6相連，待加工零件由頂桿7固定于胎膜6上且隨主軸5旋轉(zhuǎn)。
[0017]如圖2所示，所述的旋壓移動平臺2包括:三個橫向電機9、三個橫向絲杠導(dǎo)軌11、并聯(lián)旋壓機構(gòu)、輥輪15和動平臺16，其中:動平臺16的一側(cè)設(shè)置輥輪15，另一側(cè)與并聯(lián)旋壓機構(gòu)的連桿通過鉸鏈連接，并聯(lián)旋壓機構(gòu)由設(shè)置于三個橫向絲杠導(dǎo)軌11上的橫向電機9驅(qū)動實現(xiàn)輥輪15的兩個轉(zhuǎn)動、一個移動共三個自由度的空間運動。
[0018]所述的并聯(lián)旋壓機構(gòu)包括:三條并列設(shè)置的支鏈，各條支鏈分別包括:PRU、PRU、PRS，其中:P代表移動副12，R代表旋轉(zhuǎn)副13，U表示萬向鉸17，S代表球鉸鏈14，每條支鏈的末端均鉸接于動平臺上。并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不局限于此，其它可實現(xiàn)2轉(zhuǎn)動I移動的并聯(lián)機構(gòu)均可適用。
[0019]本實施例所述的旋壓移動平臺16的數(shù)量為2對且相對于頂桿7對稱布置。
[0020]如圖3所示，輥輪15的4自由度運動示意圖，其中:沿z軸方向的移動B由垂向電機I實現(xiàn)，沿I軸和Z軸方向的擺動C和D，以及沿X軸方向的移動A由三個橫向電機9共同實現(xiàn)；由于材料在旋壓加工過程中存在母線和切向兩個方向的流動，因此采用常規(guī)旋壓工藝時，輥輪15運動方向必然和材料流動方向存在一個夾角，這是零件產(chǎn)生“褶皺”的主要原因之一。本實施例通過并聯(lián)機構(gòu)以增加自由度的方式實現(xiàn)輥輪15的運動方向與材料流動方向保持一致，因此可以提高零件加工質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種輥輪兩擺動方向可調(diào)的立式旋壓機構(gòu)，其特征在于，包括:垂向電機、旋壓移動平臺、垂向絲杠導(dǎo)軌、控制器、主軸、胎膜、頂桿和機身立柱，其中:垂向絲杠導(dǎo)軌設(shè)置于機身立柱上，旋壓移動平臺由垂向電機驅(qū)動沿垂向絲杠導(dǎo)軌上下運動，旋壓移動平臺、垂向電機和主軸的一端由控制器控制，主軸的另一端與胎膜相連，待加工零件由頂桿固定于胎膜上且隨主軸旋轉(zhuǎn)； 所述的旋壓移動平臺包括:三個橫向電機、三個橫向絲杠導(dǎo)軌、并聯(lián)旋壓機構(gòu)、輥輪和動平臺，其中:動平臺的一側(cè)設(shè)置輥輪，另一側(cè)與并聯(lián)旋壓機構(gòu)的驅(qū)動桿通過鉸鏈連接，并聯(lián)旋壓機構(gòu)由設(shè)置于三個橫向絲杠導(dǎo)軌上的橫向電機驅(qū)動實現(xiàn)輥輪的兩個轉(zhuǎn)動、一個移動共三個自由度的空間運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征是，所述的旋壓移動平臺的數(shù)量為2對及以上且相對于頂桿對稱布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征是，所述的并聯(lián)旋壓機構(gòu)包括:三條并列設(shè)置的支鏈，各條支鏈分別包括:PRU、PRU、PRS，其中:P代表移動副，R代表旋轉(zhuǎn)副，U表示萬向鉸，S代表球鉸鏈，每條支鏈的末端均鉸接于動平臺上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征是，所述的輥輪沿z軸方向的移動由垂向電機實現(xiàn)，沿y軸和z軸方向的擺動以及沿X軸方向的移動由三個橫向電機共同實現(xiàn)。
【文檔編號】B21D22/14GK103990681SQ201410218708
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王皓, 張林松, 趙亦希, 于忠奇, 來新民 申請人:上海交通大學(xué)