[发明专利]可同时实现成形与整形的板材双面三点增量成形装置

说明书

技术领域

本发明属于板材塑性成形领域，具体涉及一种可同时实现成形与整形的板材双面三点增量成形装置。

背景技术

塑性成形技术是制造加工领域的一个重要研究发展方向，包括模锻、冲裁、挤压、拉延等等加工工艺。但塑性成形一般都需要专用模具，模具的加工成本高，开发周期长，并且会有损耗。此外，传统塑性成形都是整体成形，整体加载，成形力大，能耗高，噪音大。因此，传统的成形方式不适合小批量零件的生产，进而诞生了“柔性成形”的概念，柔性成形不需要专门模具，可以适用于任意形状的板材成形。

增量成形就是一种柔性成形的工艺，通过一个或多个压头，对板材进行局部加载、成形，无需模具，是无模成形，成形力小，能耗小，由于可以成形任意形状，适用于小批量零件的研发生产。增量成形中，又分为单面单点增量成形和双面多点增量成形两大类。单面单点增量成形机构简单，可以通过三轴数控铣床直接改装，用工具头代替主轴刀具，但是单面单点增量成形局限性大。而双面多点增量成形时的板材两面都可有成形工具头，可成形形状更为复杂的零件，成型工具头可参与成形，也可起支撑作用，灵活性更大。

国内外已有了一些增量成形方面的专利。如专利公开号CN102101363A，公开了一种板材多点成形装置，该装置包括一模架、安装在模架上平板的若干上压头加压单元和安装在模架下平板的若干下压头支撑单元，上压头加压单元由上压头、弹簧、行程调节组件组成，上压头安装在模架上平板的定位孔中，并可沿孔的轴线上下运动，弹簧安装在上压头和模架上平板之间；下压头支撑单元由下压头、柱塞和液压缸组成，液压缸固定在模架的下平板上，柱塞与下压头连接。该发明成形曲面可以任意构成且调整方式简便，在成形过程中也不再需要对任何元件进行实时调整，始终有稳定、均匀的法向压力作用在板料上。但该装置的压头只能沿轴线上下移动，成形形状受到局限，成形力也较大，并且，压头间距离不可调节。又如专利公开号CN103316981A，公开了一种双面多点增量成形装置，该装置包括两侧压台、上冲头和下冲头，在待成形薄板的上方设置上冲头，下方设置下冲头，下冲头至少为三个，固定在下冲头固定座上，呈多边形排列。该装置是主要依靠上冲头进行变形下冲头起到局部支撑作用，上冲头需要多次运动才能完成成形要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术和应用存在的局限性，而提供一种可同时实现成形与整形的板材双面三点增量成形装置，由一个下工具头和一组双联上工具头组成，其特点为：双联上工具头可一次运动，同时实现成形与整形功能，上、下工具头的相对位置可以改变，并且上双联工具头的两个工具头的相对位置也可以改变，可以成形复杂的零件，且双联工具头可以实现一次运动中同时进行成形和整形，成形效率高。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：可同时实现成形与整形的板材双面三点增量成形装置，所述成形装置由机架、板材放置结构、下工具头、上双联工具头以及上工具头移动机构和下工具头移动结构组成，所述机架包括底板、工作台和顶板，所述底板、工作台和顶板依次通过支撑圆柱相连，所述工作台上设有压环，所述底板、工作台、顶板上设有用于固定工具头移动装置的导轨、丝杠的孔位，所述的工具头部件由高硬度滚珠，连接杆上和三爪夹头构成，所述连接杆上端固定有高硬度滚珠，下端通过三爪夹头夹紧，由于使用三爪夹头，可以根据需要使用不同的直径的滚珠，下工具头结构直接就是工具头部件，上双联工具头包括底座，所述底座上设有第一工具头和第二工具头，每个工具头下方都有完全相同的调节机构，由外螺纹杆、内螺纹轴套、第一齿轮、第二齿轮和伺服电机，以所述第一工具头为例，第一工具头由工具头部件组成，有滚珠、直杆和三爪夹头，所述三爪夹头下端安装有一外螺纹杆，所述外螺纹杆和内螺纹轴套构成伸缩螺杆结构，所述内螺纹轴套外固接有第一齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相连形成齿轮副，所述第二齿轮与所述伺服电机相连，所述上、下工具头移动结构、包括径向移动丝杠、径向移动伺服电机、回转底座、旋转伺服电机、升降回转台、竖直移动丝杠、竖直移动伺服电机和竖直移动导轨，所述升降回转台上对称设有两竖直移动丝杠，所述竖直移动丝杠下端穿过所述升降回转台连接有竖直移动伺服电机，所述升降回转台上对称设有两竖直移动导轨，保证整个机构位置精度。即，工具头移动机构有三个自由度的运动：工具头在径向、竖直方向平动，绕竖直轴旋转三个。所述升降回转台为一阶梯圆环，所述圆环内部的圆形导轨上安装有一回转底座，所述回转底座上方固定有径向移动丝杠，所述径向移动丝杠上有下工具头或上双联工具头，一端安装在所述回转底座上，另一端与所述径向移动伺服电机通过齿轮副相连。