專利名稱：使用擺頭單元的多點成形裝置的制作方法
技術領域：
使用擺頭單元的多點成形裝置是用于板類件三維曲面成形的塑性加工設備，屬于機械工 程領域。
背景技術：
多點成形裝置是用于板類件三維曲面成形的柔性加工設備，能夠?qū)崿F(xiàn)柔性成形與數(shù)字化 制造。多點成形時，采用很多高度可調(diào)整的基本體單元形成具有三維曲面形狀的成形面，代 替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板類零件的曲面成形。為了能夠?qū)崿F(xiàn)不同形狀板類件的柔性成形，使得多點 成形裝置具有通用性，基本體單元的頭部一般設計成球形曲面。如果基本體單元頭部的球形 曲面曲率半徑較小，就會導致被加工板材與基本體單元頭部的接觸面積比較小，在成形時被 加工板材容易產(chǎn)生壓痕和起皺等缺陷；如果基本體單元頭部的球形曲面曲率半徑較大，雖然 可以增加被加工板材與基本體單元頭部的接觸面積，在一定程度上減緩壓痕和起皺等缺陷的 產(chǎn)生，但導致被加工板材與基本體單元的接觸點偏離基本體單元中心的距離增加，影響成形 件的精度與質(zhì)量，不適合壓制變形程度較大的工件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改變多點成形時容易在被加工板材上留下壓痕、鈹紋等缺陷的現(xiàn)狀， 提供一種使用擺頭單元的多點成形裝置，顯著減少成形過程中產(chǎn)生的壓痕、皺紋等缺陷，提 高板材的成形效果。本發(fā)明的上述目的是這樣實現(xiàn)的，結(jié)合


如下一種使用擺頭單元的多點成形裝置，主要由基本體群、基本體調(diào)整機構(gòu)和加載機構(gòu)組成， 所述的基本體群由具有擺頭功能的基本體單元組成，具有擺頭功能的基本體單元包括擺頭盤2、鋼球3、支撐座4及彈性元件，鋼球3放置在擺頭盤2與支撐座4之間，擺頭盤2頂面 設計成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，所述的彈性元件柔性聯(lián)接支撐座4、鋼球3及 擺頭盤2，擺頭盤2可繞鋼球3自由擺頭，并可以在卸載后復位。所述的彈性元件采用一種由聚氨酯材料制造的聚氨酯套1，聚氨酯套1將鋼球3和擺頭 盤2包容在一起，并聯(lián)接在支撐座4上。所述的聚氨酯套1可采用筒形或波紋形結(jié)構(gòu)。所述的聚氨酯套1的筒形壁上可設有多個孔。所述的聚氨酯套1與支撐座4的聯(lián)接方式可采用卡簧5鎖緊，所述的卡簧5采用一套兩 件的半圓形結(jié)構(gòu)，半圓形結(jié)構(gòu)的端頭帶有卡鉤，并通過卡鉤相互鎖緊。所述的彈性元件采用一種螺旋彈簧6，所述的螺旋彈簧6將擺頭盤2、鋼球3和支撐座 4聯(lián)接在一起，螺旋彈簧6的兩個端頭可以帶有卡鉤。所述的螺旋彈簧6與支撐座4之間，螺旋彈簧6與擺頭盤2之間可采用卡簧5鎖緊，所 述的卡簧5采用一套兩件的半圓形結(jié)構(gòu)，半圓形結(jié)構(gòu)的端頭帶有卡鉤，并通過卡鉤相互鎖緊。所述的擺頭盤2、鋼球3、支撐座4和螺旋彈簧6中一種或多種零件的材料可采用鈦合 金材料制作。本發(fā)明所述的使用擺頭單元的多點成形裝置由基本體群、基本體調(diào)整機構(gòu)和加載機構(gòu)組 成?；倔w群由具有擺頭功能的基本體單元組成。具有擺頭功能的基本體單元由擺頭盤、鋼 球、支撐座及彈性元件組成。擺頭盤與被加工板材接觸(直接接觸或間接接觸)的部位設計 成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，保證基本體單元與被加工板材之間的較大接觸面 積。鋼球放置在擺頭盤與支撐座之間，使擺頭盤在板材成形過程中隨板材的變形而轉(zhuǎn)動，改 變擺頭盤的角度和與被加工板材的接觸點，產(chǎn)生擺頭效果；同時盡量減少成形時的接觸點與 基本體單元中心的偏離量。彈性元件用于柔性聯(lián)接支撐座、鋼球及擺頭盤，使擺頭盤自由擺 頭，并可以在卸載后使擺頭盤復位。彈性元件可以是使用聚氨酯材料制造的聚氨酯套，使用 這種聚氨酯套將鋼球與擺頭盤包容在一起，并聯(lián)接在支撐座上。聚氨酯套的筒形部分可以設 置很多橫向的長孔，用于明顯增加聚氨酯套的伸縮量，提高擺頭單元的擺頭效果。聚氨酯套 的筒形部分還可以采用圓環(huán)形或螺旋形的波紋結(jié)構(gòu)，明顯增加聚氨酯套的伸縮量，提高擺頭 單元的擺頭效果。聚氨酯套與支撐座的聯(lián)接可以采用聚氨酯套與支撐座的自身結(jié)構(gòu)鎖緊；也 可以采用具有鉤狀結(jié)構(gòu)的、兩件一套的卡簧，通過鉤狀結(jié)構(gòu)互相鎖緊。彈性元件還可以是采 用彈簧鋼絲纏繞而成的螺旋彈簧，使用這種螺旋彈簧把擺頭盤、鋼球及支撐座聯(lián)接在一起。 如果在螺旋彈簧的兩個端部都帶有卡鉤，并且在擺頭盤與支撐座的相應部位鉆有固定孔，可 以更好的聯(lián)接擺頭盤與支撐座。如果使用鈦合金代替鋼材加工擺頭盤、鋼球、支撐座及螺旋 彈簧中一種或幾種零件，可以減少擺頭單元的傳熱，將多點成形裝置用于熱態(tài)工件的成形， 實現(xiàn)板材的熱塑性加工。技術效果使用擺頭單元的多點成形裝置，與其它的多點成形裝置相比，能夠大幅度的 增加基本體單元頭部的球形曲面曲率半徑，顯著增加基本體單元與被加工件的接觸面積，減 小接觸點離基本體單元中心的距離，從而減少成形過程中產(chǎn)生的壓痕、皺紋等缺陷。如果使 用鈦合金材料代替鋼材加工擺頭盤等零件，并且使用螺旋彈簧聯(lián)接擺頭盤、鋼球和支撐座， 還能夠用于成形熱態(tài)工件，實現(xiàn)板材的熱加工。

圖1是采用具有平面形頭部聚氨酯套的擺頭單元示意圖； 圖2是采用卡簧鎖緊聚氨酯套的擺頭單元示意圖；圖3是分離狀態(tài)的卡簧示意圖，其中，圖3(a)是卡簧的上半部分，圖3(b)是卡簧的下半 部分；圖4是鎖緊狀態(tài)的卡簧示意圖；圖5是采用具有球面形頭部聚氨酯套的擺頭單元示意圖；圖6是采用帶孔聚氨酯套的擺頭單元示意圖；圖7是采用波紋結(jié)構(gòu)聚氨酯套的擺頭單元示意圖；圖8是采用螺旋彈簧的擺頭單元示意圖；圖9是采用螺旋彈簧并用卡簧鎖緊的擺頭單元示意圖；圖IO是采用帶卡鉤螺旋彈簧的擺頭單元示意圖；圖11是帶卡鉤的螺旋彈簧示意圖，其中，圖ll(a)是帶卡鉤的螺旋彈簧的主視圖，圖ll(b) 是圖ll(a)的俯視圖；圖12是支撐座與導向柱采用卡環(huán)聯(lián)接的示意圖； 圖13是支撐座與導向柱采用螺紋聯(lián)接的示意圖； 圖14是支撐座與導向柱采用圓柱銷聯(lián)接的示意圖。圖中1.聚氨酯套2.擺頭盤3.鋼球4.支撐座5.卡簧6.螺旋彈簧7.導向 柱8.卡環(huán)9.圓柱銷
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示實施例進一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及工作過程。 使用擺頭單元的多點成形裝置與其它多點成形裝置相比，主要的不同點是其基本體單元 具有擺頭功能。圖l是采用聚氨酯套l為彈性元件的擺頭單元示意圖，主要由聚氨酯套l、擺頭盤2、鋼球3和支撐座4組成；聚氨酯套1頭部和擺頭盤2頂面都采用平面結(jié)構(gòu)；聚氨 酯套1與支撐座4通過自身結(jié)構(gòu)鎖緊；聚氨酯套1的鎖緊部位加工成圓環(huán)槽結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu) 使得聚氨酯套1鎖緊部位彈性更好，裝配起來更加容易。圖2與圖1的區(qū)別是聚氨酯套1與 支撐座4通過帶鉤卡簧5來鎖緊；帶鉤卡簧一套兩件，通過鉤狀結(jié)構(gòu)相互鎖緊，參閱圖3和 4所示；這種鎖緊方式能更牢固的聯(lián)接聚氨酯套1和支撐座4;采用帶鉤卡簧5的鎖緊方式適用于各種采用聚氨酯為彈性元件的擺頭單元。圖5中聚氨酯套1頭部和擺頭盤2頂面都采 用球面結(jié)構(gòu)；聚氨酯套1的鎖緊部位采用實心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的彈性稍差，裝配起來稍 有困難，但裝配之后使得聚氨酯套1與支撐座4聯(lián)接更加牢固。當然，聚氨酯套l的鎖緊部 位也可以采用圓環(huán)槽結(jié)構(gòu)。圖6中聚氨酯套1采用了帶孔的結(jié)構(gòu)，共有7排孔，這種結(jié)構(gòu)能 夠明顯的增加聚氨酯套1的伸縮性，提高擺頭單元的擺頭效果。在實際應用中孔的排數(shù)越多， 聚氨酯套1的伸縮性越好，擺頭單元的擺頭效果越好。聚氨酯套1頭部和擺頭盤2頂面可以 采用平面結(jié)構(gòu)，也可以采用球面結(jié)構(gòu)。圖7中聚氨酯套1采用波紋結(jié)構(gòu)，波紋數(shù)為4個，其 作用也是增加聚氨酯套1的伸縮性，提高擺頭單元的擺頭效果。在實際應用中波紋個數(shù)越多， 聚氨酯套1的伸縮性越好，擺頭單元的擺頭效果越好；聚氨酯套1頭部和擺頭盤2頂面采用 了球面結(jié)構(gòu)，也可以采用平面結(jié)構(gòu)。圖8是采用螺旋彈簧6為彈性元件的擺頭單元示意圖， 主要由擺頭盤2、鋼球3、支撐座4和螺旋彈簧6組成；擺頭盤2頂面采用球面結(jié)構(gòu)，也可以采用平面結(jié)構(gòu)；螺旋彈簧6與擺頭盤2和支撐座4通過自身結(jié)構(gòu)進行聯(lián)接。圖9與圖8的 區(qū)別是螺旋彈簧6與擺頭盤2以及螺旋彈簧6和支撐座4采用帶鉤卡簧5進行聯(lián)接。圖10 中螺旋彈簧6采用端部帶卡鉤的結(jié)構(gòu)，并且在擺頭盤2和支撐座4的相應位置鉆孔，其作用 是更好的實現(xiàn)螺旋彈簧6與擺頭盤2和支撐座4的聯(lián)接；帶卡鉤螺旋彈簧6參閱圖11所示; 擺頭盤2頂面采用平面結(jié)構(gòu)，也可以采用球面結(jié)構(gòu)。每一個擺頭單元都需要與導向柱7進行聯(lián)接，從而實現(xiàn)擺頭單元的上下移動。擺頭單元 通過支撐座4與導向柱7進行聯(lián)接。圖12中支撐座4與導向柱7是采用卡環(huán)8聯(lián)接的。圖 13中支撐座4與導向柱7是采用螺紋聯(lián)接的。圖14中支撐座4與導向柱7是采用圓柱銷9 聯(lián)接的。下面舉例說明使用擺頭單元的多點成形裝置成形板類件時的工作過程。首先，通過調(diào)整 機構(gòu)將具有擺頭功能的基本體群調(diào)整為所需要的形面；然后，通過加載機構(gòu)對被加工的板類 件進行加載，在加載過程中板材與具有擺頭功能的基本體單元接觸，由于擺頭單元可以向空 間任意方向擺動，所以任意一個擺頭單元都會適應板材的變形趨勢進行擺頭從而保持與板材 的大面積的接觸；最后，卸載并取出工件，每一個擺頭單元在彈性元件的作用下又回復原位。以圖7為例來說明單個擺頭單元的工作過程。板材在一定的壓力下與擺頭單元進行接 觸，板材的變形會對擺頭單元產(chǎn)生作用力，這種作用力會作用在聚氨酯套1頭部和擺頭盤2 上。由于聚氨酯套1具有伸縮性，會使擺頭盤2在聚氨酯套1的包容下沿鋼球3的球面具有 任意方向的自由度，所以板材變形對擺頭單元的作用力會使聚氨酯套1 一側(cè)的波紋伸長而對 應的另一側(cè)波紋縮短，從而使擺頭盤2轉(zhuǎn)動以適應板材的變形。當成形結(jié)束卸載后，擺頭單 元不再受到板材的作用力，就會在聚氨酯套1的彈性作用下回復原位。使用擺頭單元的多點成形裝置增大基本體單元與板材的接觸面積，并能適應板材的變形 趨勢，從而顯著的減少成形過程中的壓痕和起皺等缺陷的產(chǎn)生，提高工件的成形質(zhì)量。
權利要求
1.一種使用擺頭單元的多點成形裝置，主要由基本體群、基本體調(diào)整機構(gòu)和加載機構(gòu)組成，其特征在于所述的基本體群由具有擺頭功能的基本體單元組成，具有擺頭功能的基本體單元包括擺頭盤(2)、鋼球(3)、支撐座(4)及彈性元件，鋼球(3)放置在擺頭盤(2)與支撐座(4)之間，擺頭盤(2)頂面設計成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，所述的彈性元件柔性聯(lián)接支撐座(4)、鋼球(3)及擺頭盤(2)，擺頭盤(2)可繞鋼球(3)自由擺頭，并可以在卸載后復位。
2. 根據(jù)權利要求1所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的彈性元件 采用一種由聚氨酯材料制造的聚氨酯套(1)，聚氨酯套(1)將鋼球(3)和擺頭盤(2)包 容在一起，并聯(lián)接在支撐座(4)上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的聚氨酯套 (1)可采用筒形或波紋形結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權利要求2所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的聚氨酯套 (1)的筒形壁上設有多個孔。
5. 根據(jù)權利要求2所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的聚氨酯套 (1)與支撐座(4)的聯(lián)接方式可采用卡簧(5)鎖緊，所述的卡簧(5)采用一套兩件的半圓形結(jié)構(gòu)，半圓形結(jié)構(gòu)的端頭帶有卡鉤，并通過卡鉤相互鎖緊。
6. 根據(jù)權利要求1所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的彈性元件 采用一種螺旋彈簧(6)，所述的螺旋彈簧(6)將擺頭盤(2)、鋼球(3)和支撐座(4)聯(lián) 接在一起。
7. 根據(jù)權利要求6所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的螺旋彈簧 的兩個端頭可以帶有卡鉤。
8. 根據(jù)權利要求6或7所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的螺旋 彈簧(6)與支撐座(4)之間，螺旋彈簧(6)與擺頭盤(2)之間可采用卡簧(5)鎖緊， 所述的卡簧(5)采用一套兩件的半圓形結(jié)構(gòu)，半圓形結(jié)構(gòu)的端頭帶有卡鉤，并通過卡鉤相 互鎖緊。
9. 根據(jù)權利要求6或7所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特征在于所述的擺頭 盤(2)、鋼球(3)、支撐座(4)和螺旋彈簧(6)中一種或多種零件的材料可采用鈦合金材 料制作。
全文摘要
本發(fā)明的使用擺頭單元的多點成形裝置涉及一種用于板類件三維曲面成形的塑性加工設備，屬于機械工程領域。其目的是提高在多點成形中被加工件的成形質(zhì)量，提供高性能的多點成形裝置。該裝置主要由基本體群、基本體調(diào)整機構(gòu)和加載機構(gòu)組成，所述的基本體群由具有擺頭功能的基本體單元組成，具有擺頭功能的基本體單元包括擺頭盤(2)、鋼球(3)、支撐座(4)及彈性元件，所述的彈性元件采用聚氨酯套(1)或螺旋彈簧(6)，鋼球(3)放置在擺頭盤(2)與支撐座(4)之間，聚氨酯套(1)頭部和擺頭盤(2)頂面設計成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，所述的彈性元件柔性聯(lián)接支撐座(4)、鋼球(3)及擺頭盤(2)，擺頭盤(2)可繞鋼球(3)自由擺頭，并可以在卸載后復位。
文檔編號B29C43/32GK101323158SQ20081005096
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權日2008年7月17日
發(fā)明者付文智, 劉純國, 崔相吉, 李明哲, 胡志清, 蔡中義, 鄧玉山, 振 隋, 龔學鵬 申請人:吉林大學