本實用新型屬于金屬塑性加工領域，公開了一種金屬復合厚板三維曲面連續(xù)成形裝置，適用于金屬復合厚板尤其是蜂窩板與夾芯板等大型三維曲面零件的塑性成形。

背景技術：

蜂窩板和夾芯板等金屬復合厚板是重要的輕量化材料，具有高比強度、高比剛度、優(yōu)良的抗沖擊性能、隔音性好、耐溫性強等優(yōu)點，隨著金屬復合板在航空、航天、交通運輸、建筑、軍事等領域應用越來越廣泛，在火箭整流罩、飛機機翼、高超聲速飛行器熱防護外層等結構中對于金屬復合板三維曲面的需求量也越來越大。傳統(tǒng)的三輥滾彎方法以三個剛性直輥作為成形工具，通過三輥對板料的三點彎曲獲得縱向彎曲變形，但是，剛性直輥的直線輪廓不能使板料的橫向曲率發(fā)生任何變化，因此，只能成形出柱面、錐面等單曲率曲面零件，對于目前大量需求的復合板三維曲面零件目前還沒有成熟、有效的成形技術。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于解決金屬復合板三維曲面的成形問題，提供一種金屬復合厚板三維曲面成形的裝置，適用于金屬復合厚板尤其是蜂窩板與夾芯板等大型三維曲面零件的塑性成形。采用多個高度可調、沿軸向排列的滾輪構成滾輪組，以一個上滾輪組和兩個下滾輪組作為金屬復合板料的成形工具，通過上、下滾輪組三點彎曲獲得接觸區(qū)域板料的縱向彎曲變形，通過改變滾輪組中各滾輪的高度形成滾輪組曲線外輪廓獲得接觸區(qū)域板料的橫向彎曲變形，依靠推料機構和拉料機構實現(xiàn)板料的連續(xù)進給，從而連續(xù)成形出雙曲度的金屬復合厚板三維曲面。

本實用新型的上述目的通過一下技術方案實現(xiàn)，結合附圖說明如下：

金屬復合厚板三維曲面連續(xù)成形裝置，包括一個雙向彎曲成形裝置，雙向彎曲成形裝置的一側有推送板料連續(xù)進給的推料機構，雙向彎曲成形裝置的另一側有拉出成形后的板料的拉料機構，其特征在于：

所述的雙向彎曲成形裝置包括機架、一個上滾輪組、位于上滾輪組下方兩側的兩個下滾輪組及一個下壓機構，雙向彎曲成形裝置的機架包括一個上橫梁、一個下橫梁、一個位于上橫梁和下橫梁之間的活動橫梁和四根導柱，上橫梁與下橫梁之間通過位于上橫梁和下橫梁四個角的四個導柱固定連接，四個導柱上安裝有由下壓機構控制的可沿四個導柱上下運動的活動橫梁；活動橫梁與下橫梁均包括一個上水平板和一個下水平板；上滾輪組豎直向下設置在活動橫梁上，下滾輪組豎直向上設置在下橫梁上；

上滾輪組由多個沿垂直于板料進給方向排列的上滾輪控制單元組成，下滾輪組由多個沿垂直于板料進給方向排列的下滾輪控制單元組成，上滾輪控制單元與下滾輪控制單元的結構相同，均包括一個高度位置可調整并可繞自身軸轉動的滾輪、一個有外螺紋的高度調整螺桿、一個有內螺紋的高度調整方體以及一個高度調整電機，滾輪固定連接在高度調整方體上，滾輪的轉軸沿垂直于板料進給的方向水平布置；

上滾輪組中的每個上滾輪控制單元的高度調整螺桿通過軸承安裝在活動橫梁的上水平板上，上滾輪控制單元的高度調整螺桿的一端與固定在活動橫梁上的上滾輪控制單元的高度調整電機的輸出軸固定連接，每個上滾輪控制單元的高度調整方體穿過活動橫梁的下水平板與上滾輪控制單元的高度調整螺桿螺紋連接；

下滾輪組中的每個下滾輪控制單元的高度調整螺桿通過軸承安裝在下橫梁的下水平板上，下滾輪控制單元的高度調整螺桿的一端與固定在下橫梁上的下滾輪控制單元的高度調整電機的輸出軸固定連接，每個滾輪控制單元的高度調整方體穿過下橫梁的上水平板與下滾輪控制單元的高度調整螺桿螺紋連接；

所述的雙向彎曲成形裝置的下壓機構用于控制活動橫梁的上下運動，包括一個安裝在上橫梁上方的蝸桿、一個固定在上橫梁上的伺服電機、兩個在蝸桿兩端與蝸桿構成運動副的蝸輪、兩個與導柱平行布置并位于上滾輪組兩側的螺桿；蝸桿與固定在上橫梁上的伺服電機的輸出軸固定連接，螺桿的一端穿過上橫梁與蝸輪同軸固定連接并可同軸轉動，螺桿的另一端與固定在活動橫梁的上水平板上的螺套構成運動副；

所述的推料機構包括至少兩個推料鉗、一個推料液壓缸和一個鋼板焊接的推料機座；推料機座的主體是一個水平方向的箱體，推料液壓缸水平放置并固定在推料機座的箱體上，推料鉗固定在推料液壓缸的輸出端，夾持并推動板料實現(xiàn)連續(xù)進給運動；

所述的拉料機構包括至少兩個夾料鉗、與夾料鉗數(shù)量相同的水平液壓缸、與夾料鉗數(shù)量相同的豎直液壓缸和一個鋼板焊接的拉料機座；拉料機座呈“L”字形，包括一個水平方向的水平板和一個豎直方向的豎直板，水平液壓缸的一端鉸接在拉料機座的豎直板上，另一端鉸接在夾料鉗上，豎直液壓缸的一端鉸接在拉料機座的水平板上，另一端鉸接在夾料鉗上，連接在水平液壓缸與豎直液壓缸端部的夾料鉗可在水平方向與豎直方向運動。

進一步的技術方案為：

所述的上滾輪控制單元和下滾輪控制單元中的滾輪的外圈帶有增加接觸面積、防止對成形曲面產生劃痕的軟質彈性材質的彈性套，彈性套的材料是聚氨酯或者橡膠。

本實用新型的有益效果：

1.由于采用了三個由多個滾輪構成的滾輪組作為工具，每個滾輪組中各滾輪的高度都可獨立控制，在三個滾輪組使板料產生縱向三點彎曲變形的同時，調整各滾輪的高度形成具有曲線輪廓的滾輪組，還可獲得橫向彎曲變形，從而實現(xiàn)了板料的雙向彎曲變形，解決了金屬復合板三維曲面的成形問題；

2.在板料成形過程中，通過推料機構與拉料機構實現(xiàn)板料的連續(xù)進給，三個滾輪組中的各滾輪均不需要主動轉動，省去了控制滾輪轉動的復雜機構，從而使本實用新型提供的裝置結構簡單、造價低；

3.采用本實用新型裝置成形曲面零件時，曲面的形狀可通過下壓機構與滾輪組種各滾輪的高度位置來控制，調整下壓機構改變上滾輪組的壓下量可改變曲面的縱向曲率，調整各滾輪的高度改變滾輪組曲線輪廓可改變曲面的橫向曲率。因而，本實用新型裝置柔性好，在一臺設備上能實現(xiàn)不同形狀曲面零件的無模成形，并且由于采用了連續(xù)成形的方式，本實用新型裝置還適用于大型復合板的曲面加工；

4.在滾輪的外圈帶有聚氨酯、橡膠等軟質彈性材料的彈性套，增大了滾輪與板料之間的接觸面積，可防止板料與滾輪接觸區(qū)域產生劃痕，獲得表面質量好的曲面零件。

總之，以本實用新型提供的裝置為基礎，可建立一種用于金屬復合板曲面成形的新方法，實現(xiàn)金屬復合板三維曲面的簡單、快捷、低成本成形。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的金屬復合厚板三維曲面連續(xù)成形裝置的整體結構示意圖；

圖2a是上滾輪組與活動橫梁的裝配關系：

圖2b是下滾輪組與下橫梁的裝配關系；

圖3a是滾輪控制單元的正視圖；

圖3b是滾輪控制單元的側視圖；

圖4是下壓機構與活動橫梁及上橫梁的裝配關系示意圖；

圖5a是調形前的上滾輪組、下滾輪組；

圖5b是調形后的上滾輪組、下滾輪組；

圖6a是板料彎曲變形開始時刻上滾輪組、下滾輪組縱向三點彎曲板料的過程示意圖；

圖6b是上滾輪組下壓實現(xiàn)三點縱向彎曲的示意圖；

圖6c是板料連續(xù)成形過程中的某一時刻上滾輪組、下滾輪組使板料縱向彎曲的示意圖；

圖7a是板料成形開始時刻上滾輪組、下滾輪組與板料的位置關系示意圖；

圖7b是板料連續(xù)成形過程中的某一時刻上滾輪組、下滾輪組使板料橫向彎曲的示意圖；

圖8是推料機構推動板料連續(xù)進給的工作過程示意圖；

圖9是拉料機構拉出成形曲面零件的工作過程示意圖；

圖10a是本實用新型可成形的蜂窩板的結構示意圖；

圖10b是本實用新型可成形的夾芯板的結構示意圖；

圖中：1.板料，2.上橫梁，3.下橫梁，4.導柱，5.活動橫梁，6.上滾輪控制單元，6a.上滾輪組輪廓，7.下滾輪控制單元，7a.下滾輪組輪廓，8.滾輪，9.高度調整螺桿，10.高度調整方體，11.高度調整電機，12.軸承，13.蝸桿，14.伺服電機，15.蝸輪，16.螺桿，17.螺套，18.推料鉗，19.推料液壓缸，20.推料機座，21.夾料鉗，22.水平液壓缸，23.豎直液壓缸，24.拉料機座，25.彈性套。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本實用新型的具體內容及其工作過程。

如圖1所示，本實用新型的金屬復合厚板三維曲面連續(xù)成形裝置，包括一個雙向彎曲成形裝置，雙向彎曲成形裝置左側有推進板料1連續(xù)進給的推料機構，右側有拉出成形后板料的拉料機構。

雙向彎曲成形裝置包括機架、一個上滾輪組、位于上滾輪組下方兩側的兩個下滾輪組及一個下壓機構，雙向彎曲成形裝置的機架包括一個上橫梁2、一個下橫梁3、一個位于上橫梁2和下橫梁3之間的活動橫梁5和四根導柱4，上橫梁2與下橫梁3之間通過位于上橫梁2和下橫梁3四個角的四個導柱4固定連接，四個導柱4上安裝有由下壓機構控制的可沿四個導柱4上下運動的活動橫梁5；活動橫梁5與下橫梁3均包括一個上水平板和一個下水平板，活動橫梁5由下壓機構控制沿四個導柱4上下運動。

參見圖1、圖2a、圖2b，上滾輪組安裝在活動橫梁5上，其下端露出活動橫梁5的底部，下滾輪組安裝在下橫梁3上，其上端露出下橫梁4的頂部；上滾輪組由多個沿垂直于板料進給方向排列的上滾輪控制單元6組成，下滾輪組由多個沿垂直于板料進給方向排列的下滾輪控制單元7組成，上滾輪控制單元6與下滾輪控制單元7的結構相同，均包括一個高度位置可調整并可繞自身軸轉動的滾輪8、一個有外螺紋的高度調整螺桿9、一個有內螺紋的高度調整方體10以及一個高度調整電機11，滾輪8固定連接在高度調整方體10上，滾輪8的轉軸沿垂直于板料進給的方向水平布置；

上滾輪組中的每個上滾輪控制單元6的高度調整螺桿9通過軸承12安裝在活動橫梁5的上水平板上，可繞自身軸轉動，但受自身臺肩及軸承12的限位不能上下移動，高度調整螺桿9的一端與固定在活動橫梁5上的上滾輪控制單元6的高度調整電機11的輸出軸固定連接，上滾輪組中的每個滾輪控制單元6的高度調整方體10穿過活動橫梁5的下水平板上的方孔與上滾輪控制單元6的高度調整螺桿9螺紋連接，安裝在上滾輪控制單元6的高度調整螺桿9上的高度調整方體10可在上滾輪控制單元6的高度調整螺桿9上上下移動，固定連接在上滾輪控制單元6的高度調整方體10下端的上滾輪控制單元6的滾輪8隨高度調整方體10一起上下移動；由上滾輪控制單元6的高度調整電機11帶動高度調整螺桿9轉動，可調整上滾輪控制單元6的滾輪8的高度位置，通過對上滾輪組中的各滾輪高度調整可進行上滾輪組輪廓的調形(如圖5a、圖5b所示)，上滾輪組調形完畢后固定在活動橫梁5上，隨活動橫梁5整體上下移動；

參見圖1、圖3a、圖3b，下滾輪組中的每個下滾輪控制單元7的高度調整螺桿9通過軸承12安裝在下橫梁3的下水平板上，可繞自身軸轉動，但受自身臺肩及軸承12的限位不能上下移動；高度調整螺桿9的一端與固定在下橫梁3上的下滾輪控制單元7的高度調整電機11的輸出軸固定連接，下滾輪組中的每個滾輪控制單元7的高度調整方體10穿過下橫梁3的上水平板上的方孔與下滾輪控制單元7的高度調整螺桿9螺紋連接，安裝在下滾輪控制單元7的高度調整螺桿9上的高度調整方體10可在下滾輪控制單元7的高度調整螺桿9上上下移動，固定連接在下滾輪控制單元7的高度調整方體10上端的下滾輪控制單元7的滾輪8隨高度調整方體10一起上下移動。由下滾輪控制單元7的高度調整電機11帶動高度調整螺桿9轉動，可調整下滾輪控制單元7的滾輪8的高度位置，通過對下滾輪組中的各滾輪高度的調整可進行下滾輪組輪廓的調形(如圖5a、圖5b所示)，下滾輪組調形完畢后固定在下橫梁3上，在板料成形過程中整體保持固定不動。

參見圖1、圖4，雙向彎曲成形裝置的下壓機構用于控制活動橫梁5的上下運動，包括一個安裝在上橫梁2上方的蝸桿13、一個固定在上橫梁2上的伺服電機14、兩個在蝸桿13兩端與蝸桿13構成運動副的蝸輪15、兩個與導柱4平行布置并位于上滾輪組兩側的螺桿16；蝸桿13與固定在上橫梁2上的伺服電機14的輸出軸固定連接，螺桿16的一端穿過上橫梁2的圓孔與蝸輪15同軸固定連接并可同軸轉動，螺桿16的另一端與固定在活動橫梁5的上水平板上的螺套17構成運動副，通過蝸桿13的控制，安裝在兩個螺桿16與四個導柱4上的活動橫梁5在螺桿16與導柱4上上下移動。在板料成形時，由活動橫梁6驅動上滾輪組對板料1下壓，與兩個下滾輪組配合，使板料產生縱向(板料進給方向)三點彎曲變形(如圖6a、圖6b、圖6c所示)，同時，板料1在上、下滾輪組曲線輪廓作用下還產生橫向(垂直于板料進給方向)的彎曲變形(如圖7a、圖7b所示)，從而實現(xiàn)板料的雙向彎曲變形。

參見圖1，推料機構包括至少兩個推料鉗18、一個推料液壓缸19和一個鋼板焊接的推料機座20；推料機座20的主體是一個水平方向的箱體，推料液壓缸19水平放置并固定在推料機座20的箱體上，推料鉗18固定在推料液壓缸19的輸出端；在板料成形過程中，推料鉗18夾持板料1，在推料液壓缸19的控制下，推動板料1向右連續(xù)進給(如圖8所示)，并帶動上、下滾輪組中的滾輪連續(xù)轉動，進行板料的連續(xù)雙向彎曲成形。

參見圖1，拉料機構包括夾料鉗21、水平液壓缸22、豎直液壓缸23和鋼板焊接的拉料機座24；拉料機座24呈“L”字形，包括一個水平方向的水平板和一個豎直方向的豎直板，夾料鉗21鉸接在水平液壓缸22與豎直液壓缸23的端部，水平液壓缸22的一端鉸接在拉料機座24的豎直板上，豎直液壓缸23的一端鉸接在拉料機座24的水平板上；當推料機構推送板料到達極限位置時(如圖9所示)，由夾料鉗21夾持成形后的板料1，在水平液壓缸22與豎直液壓缸23的帶動下，夾料鉗21沿板料滾出方向拉出成形曲面，完成曲面成形。

參見圖5a、圖5b，上、下滾輪控制單元中的滾輪8的外圈帶有彈性套25，彈性套25的材料可以是聚氨酯，也可以是橡膠等軟質彈性材料，以增大滾輪與板料之間的接觸面積，防止在板料與滾輪接觸的局部區(qū)域產生壓痕，保證成形件的表面質量。

下面舉例說明利用金屬復合厚板三維曲面連續(xù)成形裝置，將圖10a所示的蜂窩板或圖10b所示的夾芯板加工成三維曲面零件的過程：

1.根據(jù)待成形三維曲面零件的目標曲面，提取出橫向輪廓曲線及縱向輪廓曲線，根據(jù)板料厚度、材質等確定曲面成形所需要的上、下滾輪組的輪廓曲線；根據(jù)目標曲面縱向輪廓曲線計算出縱向曲率，并根據(jù)縱向曲率及板料厚度、材質等參數(shù)計算三點縱向彎曲變形產生目標縱向曲率所需要的上滾輪組的下壓量；

2.根據(jù)曲面成形所需要的上、下滾輪組的輪廓曲線，利用各上、下滾輪的高度調整電機調整各滾輪高度位置，進行上、下滾輪組輪廓曲線的調形，參見圖5a、圖5b；

3.板料放置在下滾輪組上(如圖6a、圖7a所示)，根據(jù)所需要的上滾輪組的下壓量，利用伺服電機，通過下壓機構帶動活動橫梁向下運動，使兩個下滾輪組之間的板料在上、下滾輪組作用下產生三點縱向彎曲變形(如圖6b所示)，同時使板料在上、下滾輪組曲線輪廓作用下產生橫向彎曲變形(如圖7b所示)；

4.由推料機構推送板料連續(xù)進給(如圖8、圖6c所示)，同時驅動上、下滾輪組中的滾輪連續(xù)轉動，進行板料連續(xù)成形，直到推料機構向右推送板料到達推料鉗與下滾輪組接觸的極限位置；

5.在推料機構推送板料到達極限位置后(如圖9所示)，拉料機構的夾料鉗夾持成形后的板料，由拉料機構的水平液壓缸與豎直液壓缸帶動夾料鉗沿板料滾出方向拉出成形曲面，完成曲面的最終成形。