一種航空異型擠出結(jié)構(gòu)件專用矯形設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航空異型擠出結(jié)構(gòu)件專用矯形設(shè)備，它由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。硬件主要包括輥?zhàn)酉到y(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、絲杠進(jìn)給系統(tǒng)以及機(jī)架；軟件分為兩部分，一部分以位移傳感器為主部件控制進(jìn)給量精度，另一部分以力傳感器為主部件根據(jù)矯形經(jīng)驗(yàn)對(duì)矯形進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：采用彎扭復(fù)合矯形，矯形精度高；采用數(shù)字化矯形，效率高；可對(duì)不同尺寸的零件進(jìn)行矯形，靈活度高。
【專利說(shuō)明】一種航空異型擠出結(jié)構(gòu)件專用矯形設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可數(shù)字化調(diào)節(jié)的測(cè)試不同尺寸航空異型擠出結(jié)構(gòu)件的專用矯形設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)件的使用在航空產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中占有很重要的位置，是構(gòu)成飛行器氣動(dòng)外形和機(jī)體骨架的最重要組成部分。航空結(jié)構(gòu)件的材料多采用鋁合金，由于形狀復(fù)雜，加之實(shí)際加工過(guò)程中會(huì)遇到焊接性能不好等問(wèn)題，為了保證精度，多采用擠出成型的方式加工生產(chǎn)。由于各種因素的影響，工件在擠出、冷卻和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，往往出現(xiàn)形狀缺陷。某些型材會(huì)出現(xiàn)弧形彎曲或者斷面產(chǎn)生翼緣內(nèi)并、外擴(kuò)和扭轉(zhuǎn)等變形。為了控制工件的精度，需要對(duì)工件進(jìn)行矯形，以得到形狀和尺寸準(zhǔn)確的工件。在金屬型材或板材的彎曲部位施加足夠大的反向彎曲或拉伸變形，使該部位產(chǎn)生一定的彈塑性變形，當(dāng)外力去除之后，型材經(jīng)過(guò)彈性回復(fù)后達(dá)到平直，這一工藝過(guò)程就稱為矯直。矯直是通過(guò)矯形機(jī)實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在的矯形機(jī)大致分為三種:壓力矯形機(jī)，軋件在活動(dòng)壓頭和兩個(gè)固定支點(diǎn)間，利用一次反彎的方法進(jìn)行矯正；輥式矯形機(jī)，在輥式矯形機(jī)上軋件多次通過(guò)交錯(cuò)排列的轉(zhuǎn)動(dòng)著的輥?zhàn)?，利用多次反?fù)彎曲而得到矯正；拉伸矯形機(jī)，也稱張力矯形機(jī)，主要用于矯正厚度小于0.6mm的薄鋼板和有色金屬板材。這些矯形機(jī)在對(duì)航空結(jié)構(gòu)件的矯形中存在通用性差、效率和精度低等問(wèn)題，所以非常需要設(shè)計(jì)一種靈活的、高精度高效率的矯形機(jī)對(duì)航空結(jié)構(gòu)件進(jìn)行矯形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本設(shè)計(jì)基于上述背景，提出一種對(duì)航空航天異型擠出結(jié)構(gòu)件的專用矯形設(shè)備，用于校正航空航天關(guān)鍵零件的加工變形，從而控制零件的加工變形，提高零件的加工質(zhì)量，為制造企業(yè)人工矯形提供自動(dòng)化的操作設(shè)備，從而改善工作環(huán)境，降低制造成本。
[0004]為達(dá)到上述目的，本設(shè)備設(shè)計(jì)為兩個(gè)主要部分:硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件主要分為四部分:輥?zhàn)酉到y(tǒng)，用于對(duì)工件進(jìn)行矯直，包括上下輥?zhàn)雍妥笥逸佔(zhàn)樱蓪?shí)現(xiàn)水平方向和豎直方向同時(shí)進(jìn)行矯形；主傳動(dòng)系統(tǒng)，用于為輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)提供矯形力，是主要的功率來(lái)源；絲杠進(jìn)給系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)左右輥?zhàn)訉?duì)和上下輥?zhàn)訉?duì)之間的相對(duì)距離獨(dú)立可調(diào)，保證位移精度，以適應(yīng)不同尺寸的工件；機(jī)架系統(tǒng)，用于支撐和定位各部件。軟件系統(tǒng)分為兩部分--位置精度控制系統(tǒng)，使用位移傳感器，采用負(fù)反饋系統(tǒng)，控制輥?zhàn)拥囊苿?dòng)距離，提高進(jìn)給量精度；壓力檢測(cè)系統(tǒng)，使用力傳感器，通過(guò)對(duì)壓力的檢測(cè)，掌握壓入量對(duì)于矯形過(guò)程的影響，根據(jù)矯形經(jīng)驗(yàn)對(duì)矯形進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:采用彎扭復(fù)合矯形，矯形精度高；采用數(shù)字化矯形，效率高；可對(duì)不同尺寸的零件就行矯形，靈活度高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1是輥?zhàn)酉到y(tǒng)總體布置圖；
[0006]圖2是左輥與下輥裝配方式平面圖；
[0007]圖3是左輥與下輥裝配方式三維圖；
[0008]圖4是左輥布置平面圖；
[0009]圖5是左輥布置三維圖；
[0010]圖6是上輥示意圖；
[0011]圖7是右輥示意圖；
[0012]圖8是主傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖；
[0013]圖9是分配器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖10是左輥絲杠進(jìn)給系統(tǒng)示意圖；
[0015]圖11是上輥絲杠進(jìn)給系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖12是位置精度控制系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖13是位置精度控制原理流程圖；
[0018]圖14是壓力檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；
[0019]圖15是位移反饋系統(tǒng)；
[0020]圖16是壓力傳感器連接示意圖。
[0021]圖中I為左輥，2為上輥，3為右輥，4為下輥，5為下輥軸承一，6為下輥聯(lián)軸器，7為下棍軸承二，8為左棍軸頸,9為左棍軸承一，10為支撐件一，11為左棍軸承二，12為上棍軸承，13為支撐件二，14為右棍軸承一，15為右棍軸承二，16為右棍軸頸一，17為右棍軸頸二，18為主電機(jī),19為主電機(jī)輸出軸,20為凸緣聯(lián)軸器一,21為減速器輸入軸,22為減速器，23為減速器輸出軸,24為凸緣聯(lián)軸器二, 25為分配器輸入軸,26為分配器,27為分配器輸出軸，28為錐齒輪一，29為錐齒輪二，30為斜齒輪，31為惰輪，32為T(mén)形架導(dǎo)軌，33為絲杠，34為帶法蘭螺母，35為聯(lián)軸器，36為低速電機(jī)，37為主電機(jī)支架，38為減速器支架，39為分配器支架，40為T(mén)形架支架，41為減速電機(jī)支架一，42為減速器支架二，43為整體支架，44為位移傳感器箱體,45為位移傳感器拉桿，46為拉桿固定件，47為位移感應(yīng)器，48為電源，49為信號(hào)放大器，50為控制器，51為壓力傳感器，52為電刷，53為數(shù)字顯示儀。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例附圖中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0023]在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理、各部分功能結(jié)構(gòu)及裝配工藝進(jìn)行介紹:
[0025]如圖1至7所示，此為硬件系統(tǒng)的輥?zhàn)酉到y(tǒng)部分。輥?zhàn)酉到y(tǒng)是整個(gè)矯形設(shè)備的主要工作部分，是直接與工件接觸對(duì)工件進(jìn)行矯形的核心部分，包括上下輥?zhàn)訉?duì)和左右輥?zhàn)訉?duì)，可實(shí)現(xiàn)水平方向和豎直方向同時(shí)矯形的功能。上下輥?zhàn)訉?duì)和左右輥?zhàn)訉?duì)之間相對(duì)間距可調(diào)，適用于不同尺寸大小的工件。為了保證矯形質(zhì)量，設(shè)計(jì)豎直和水平方向輥?zhàn)訑?shù)分別為9個(gè)和7個(gè)，其中左輥I為4個(gè)，上輥2為4個(gè)，右輥3為3個(gè)，下輥4為5個(gè)。為了實(shí)現(xiàn)水平方向和豎直方向同時(shí)矯形，即彎扭復(fù)合矯形，其中左輥I輥軸插入下輥4的輥間交叉排列，同樣右輥3輥軸插入下輥4的輥間交叉排列，上輥2和下輥4尺寸大小相同，上下平行安裝。左輥I支撐方式為懸臂式，通過(guò)左輥軸頸8、左輥軸承一 9、左輥軸承二 11與支撐件一 10連接，實(shí)現(xiàn)和左輥絲杠進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)合，其中左輥軸承一 9和左輥軸承二 11選用圓錐輥?zhàn)虞S承，固定方式為套筒一端蓋；下輥4支撐方式為懸臂式，通過(guò)下輥軸承一 5、下輥聯(lián)軸器6、下輥軸承二 7與分配器連接，實(shí)現(xiàn)和主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合，其中下輥軸承一 5和下輥軸承二 7選用滑動(dòng)軸承，固定方式為端蓋一端蓋；上輥2支撐方式為簡(jiǎn)支式，通過(guò)上輥軸承12以及軸與支撐件二 13連接，實(shí)現(xiàn)和上輥絲杠進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)合，其中上輥軸承12選用滑動(dòng)軸承，固定方式為軸肩一端蓋；右輥3支撐方式為懸臂式，通過(guò)右輥軸承一 14、右輥軸承二 15、右輥軸頸一 16、右輥軸頸二 17固定于機(jī)架，并通過(guò)錐齒輪和下輥4結(jié)合，實(shí)現(xiàn)與主傳動(dòng)系統(tǒng)的間接連接，其中右輥軸承一 14和右輥軸承二 15選用圓錐輥?zhàn)虞S承，固定方式為軸肩一端蓋。
[0026]如圖8和9所示，此為硬件系統(tǒng)的主傳動(dòng)系統(tǒng)部分。主傳動(dòng)系統(tǒng)為輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)提供矯形力，是主要的動(dòng)力來(lái)源。在此矯形設(shè)備中，設(shè)計(jì)右輥3和下輥4為主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的輥?zhàn)?，?dòng)力由主電機(jī)18直接提供；設(shè)計(jì)左輥I和上輥2為隨動(dòng)輥?zhàn)?，依靠輥?zhàn)雍凸ぜ哪Σ亮?dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。故從主電機(jī)18出來(lái)的動(dòng)力只需要傳到右輥3和下輥4即可實(shí)現(xiàn)輥?zhàn)訉?duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)可以概括為:主電機(jī)18—減速器22—分配器26—下輥4一錐齒輪一 28—錐齒輪二 29—右輥3。主電機(jī)18的動(dòng)力通過(guò)減速器22的調(diào)節(jié)傳遞到分配器26，分配器26通過(guò)斜齒輪30的作用將I個(gè)輸入軸25傳至的動(dòng)力分為5個(gè)動(dòng)力輸出，并通過(guò)5個(gè)不同的輸出軸27傳遞到下輥4中，以帶動(dòng)下輥4的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)為了保證下輥4的轉(zhuǎn)向一致，需要在傳動(dòng)齒輪間增加惰輪31。分配器26中，齒輪之間傳動(dòng)比都為1:1。下輥4向右輥3通過(guò)錐齒輪28和錐齒輪29傳遞動(dòng)力，下輥4的中間三個(gè)輥?zhàn)拥挠曳胶陀逸?的輥軸下方分別安裝3個(gè)相嚙合的錐齒輪28和錐齒輪29，通過(guò)錐齒輪的作用，將動(dòng)力傳至右輥3以帶動(dòng)右輥3轉(zhuǎn)動(dòng)。錐齒輪28和錐齒輪29之間的傳動(dòng)比也是1:1，選用直齒錐齒輪。由于動(dòng)力均通過(guò)軸傳遞，所以主電機(jī)18的輸出軸19和減速器22的輸入軸21、減速器22的輸出軸23和分配器26的輸入軸25以及分配器26的輸出軸27和下輥4的輥軸均用凸緣聯(lián)軸器相連。
[0027]如圖10和11所示，此為硬件系統(tǒng)的絲杠進(jìn)給系統(tǒng)部分。分別用于控制左輥I水平方向移動(dòng)和上輥2豎直方向移動(dòng)。不同的工件的尺寸是變化的，所以為了保證能對(duì)不同的工件進(jìn)行矯形，上下輥?zhàn)又g的距離以及左右輥?zhàn)又g的距離是可以調(diào)節(jié)的。為了實(shí)現(xiàn)上下輥?zhàn)訉?duì)以及左右輥?zhàn)訉?duì)之間的相對(duì)距離可調(diào)，且調(diào)節(jié)時(shí)相互獨(dú)立，互不影響，分別設(shè)計(jì)兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的絲杠進(jìn)給系統(tǒng)，即左輥I絲杠進(jìn)給系統(tǒng)和上輥2絲杠進(jìn)給系統(tǒng)。整個(gè)左輥I絲杠進(jìn)給系統(tǒng)可以概括為:低速電機(jī)36 (帶減速器)一聯(lián)軸器35—絲杠33—帶法蘭的螺母34—支撐件一 10 — T形架導(dǎo)軌32。低速電機(jī)36的動(dòng)力通過(guò)軸和聯(lián)軸器35傳遞到絲杠33，絲杠33和帶法蘭的螺母34配合可以帶動(dòng)支撐件一 10沿著T形架導(dǎo)軌32左右移動(dòng)，左輥I隨著支撐件10的運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)水平方向的運(yùn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)上輥2豎直方向上運(yùn)動(dòng)的方式和實(shí)現(xiàn)左輥I水平方向運(yùn)動(dòng)的方式完全相似，只是絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的擺放方式不同，不再贅述。
[0028]如圖12所示，此為硬件系統(tǒng)的支架系統(tǒng)。支架系統(tǒng)用于固定整個(gè)矯形設(shè)備的各部分，支撐各部分在合理的位置。支架系統(tǒng)分為兩部分:一部分是支撐輥?zhàn)酉到y(tǒng)主體的整體支架43，其用螺母固定于工作面或工作臺(tái)上，T形架導(dǎo)軌32焊接于其上；一部分是支撐各個(gè)部件的支架，分別為主電機(jī)支架37、減速器支架38、分配器支架39、T形架支架40、減速電機(jī)支架一 41、減速電機(jī)支架二 42，這些支架獨(dú)立于整體支架單獨(dú)起作用，各支架均用螺母安裝在工作面或工作臺(tái)上。
[0029]如圖13至15所示，此為軟件系統(tǒng)的位置精度控制系統(tǒng)。位置精度控制系統(tǒng)用于控制壓入量，即輥?zhàn)拥囊苿?dòng)距離，使輥?zhàn)游恢每墒芫_的控制。系統(tǒng)的工作原理可由位置精度控制流程圖看出。減速電機(jī)36的轉(zhuǎn)速直接影響絲杠33的轉(zhuǎn)速，由絲杠33和帶法蘭的螺母34配合可調(diào)節(jié)支撐件一 10的位移，這時(shí)位移反饋系統(tǒng)起作用，可以調(diào)節(jié)減速電機(jī)36的轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)左輥I和上輥2的位置控制。位移反饋系統(tǒng)主要由位移傳感器47、電源48、信號(hào)放大器49和控制器50等組成，用于測(cè)量輥?zhàn)又渭?10與整體機(jī)架43之間移動(dòng)的相對(duì)直線距離，采取的形式為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。位移傳感器47的作用是測(cè)得支撐件相對(duì)于支架的直線相對(duì)位移。
[0030]如圖16所示，此為軟件系統(tǒng)的壓力檢測(cè)系統(tǒng)。壓力檢測(cè)系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)中非常重要的部分，其通過(guò)對(duì)壓力的檢測(cè)，可掌握壓入量對(duì)矯形過(guò)程的影響，進(jìn)而可提高矯形設(shè)備的矯形質(zhì)量。直接測(cè)量輥?zhàn)由系臄D壓力較為困難，但由于輥?zhàn)又g相互擠壓使絲杠向上擠壓，只要測(cè)出絲杠33上某一方向的擠壓力，就可以得到輥?zhàn)由舷鄳?yīng)的擠壓力。壓力傳感器51通過(guò)螺紋與絲杠33相連，故而壓力傳感器51會(huì)隨著絲杠33的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。利用固定于T形架導(dǎo)軌32上的電刷52和壓力傳感器51的配合工作，可通過(guò)與電源48直接連接的電刷52為壓力傳感器51提供電源以及將壓力傳感器51測(cè)得的信號(hào)傳出。最后通過(guò)數(shù)字顯示儀53可以直觀的讀出壓力值。
[0031]以上對(duì)本發(fā)明所提出的一種航空異型擠出結(jié)構(gòu)件專用矯形設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種航空異型擠出結(jié)構(gòu)件專用矯形設(shè)備，其特征在于，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件主要包括輥?zhàn)酉到y(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、絲杠進(jìn)給系統(tǒng)以及機(jī)架；軟件分為兩部分，一部分以位移傳感器控制進(jìn)給量精度，另一部分以力傳感器根據(jù)矯形經(jīng)驗(yàn)對(duì)矯形進(jìn)行優(yōu)化。
2.如權(quán)利要求1所述的專用矯形設(shè)備，其特征在于:所述輥?zhàn)酉到y(tǒng)包括左輥(1)、上輥(2)、右輥(3)和下輥(4)以及各輥安裝部件，可實(shí)現(xiàn)水平方向和豎直方向同時(shí)進(jìn)行矯形。
3.如權(quán)利要求1所述的專用矯形設(shè)備，其特征在于:所述主傳動(dòng)系統(tǒng)，為輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)提供矯形力。動(dòng)力由主電機(jī)(18)經(jīng)減速器(22)傳出，由分配器(26)的作用，動(dòng)力由單輸入變?yōu)槎噍敵觯瑤?dòng)下輥(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由錐齒輪(28)和(29)的作用，帶動(dòng)右輥(3)轉(zhuǎn)動(dòng)。在工作時(shí)，由摩擦力帶動(dòng)左輥(1)和上輥(2)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的專用矯形設(shè)備，其特征在于:所述絲杠進(jìn)給系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)左右輥?zhàn)訉?duì)和上下輥?zhàn)訉?duì)之間的相對(duì)距離獨(dú)立可調(diào)，保證位移精度，以適應(yīng)不同尺寸的工件。低速電機(jī)(36)的動(dòng)力通過(guò)軸和聯(lián)軸器(35)傳遞到絲杠(33)，絲杠(33)和帶法蘭的螺母(34)配合可以帶動(dòng)支撐件(10)沿著I形架導(dǎo)軌(32)移動(dòng)，左輥(1)隨著支撐件(10)的運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)水平方向的運(yùn)動(dòng)；同理可實(shí)現(xiàn)上輥(2)豎直方向上運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的專用矯形設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)架系統(tǒng)，用于支撐和定位各部件。包括主電機(jī)支架(37),減速器支架(38),分配器支架(39)3形架支架(40)、減速電機(jī)支架一(41)、減速電機(jī)支架二(42)和整體支架(43)。
6.如權(quán)利要求1所述的專用矯形設(shè)備，其特征在于:所述位置精度控制系統(tǒng)用于控制壓入量，即輥?zhàn)拥囊苿?dòng)距離，使輥?zhàn)游恢每墒芫_的控制。通過(guò)位移傳感器(47)和以負(fù)反饋方式實(shí)現(xiàn)的位移反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求1所述的專用矯形設(shè)備，其特征在于:所述壓力檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)壓力的檢測(cè)，可掌握壓入量對(duì)矯形過(guò)程的影響，進(jìn)而可提高矯形設(shè)備的矯形質(zhì)量。通過(guò)安裝在絲杠(33)上并帶有電刷(52)的壓力傳感器(51)測(cè)出壓力，讀數(shù)在數(shù)字顯示儀(53)上讀出。
【文檔編號(hào)】B21C51/00GK104384255SQ201410498747
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】吳瓊, 李大鵬, 張以都, 司宇 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)