[发明专利]一种拉压结合式型材柔性三维拉弯成形工艺及装置

说明书

本发明公开了一种拉压结合式型材柔性三维拉弯成形装置。每个成形单元由两端机架、盘式制动装置、同步垂直举升装置、旋转调形装置、工作台、模具组件、液压执行机构、传感器组成。本发明采用拉弯与压弯相结合的方法，垂直方向上利用夹钳带动型材与模具合模，在成形后的弯曲面上，利用单元体端部安装的液压油缸驱动活塞杆，在垂直弯曲后的曲面上使型材压弯成形，解决了类似“S”形、“W”形一类型材传统三维拉弯无法实现的复杂弯曲成形的技术问题；通过自动化的调形技术，降低了人工强度，提高了生产效率和成形精度，消除回弹变形不确定性对成形精度的影响；并实现了同种截面不同目标形状一类型材构件的二维或三维弯曲成形，降低了模具制造成本。

技术领域

本发明涉及一种型材三维拉弯成形设备，属于机械工程领域，可广泛应用于航空航天、轨道客车、汽车等车身三维骨架结构件的生产。

背景技术

金属型材三维拉弯结构件具有自重轻、用料省、结构强度高、空气动力学性能好、几何造型流畅等结构特点，越来越多的应用于飞机、高速列车和汽车等高端行走机械设备的制造当中，可有效提高载运工具的安全性、操控性和燃油经济性，是一种先进的轻量化结构。随着现代工业的不断发展，载运工具的外形设计趋向于流线型复杂化，制造业对型材三维拉弯结构件的需求也日益加剧，然而，由于型材三维拉弯成形的复杂性和成形件形状难于控制，现有金属型材的三维拉弯成形加工工艺已无法满足其快速发展成形需求。

金属型材的三维拉弯是指型材沿其轴线方向拉伸变形，并在与其轴向截面相正交垂直的两个平面上有弯曲变形的型材成形工艺过程。现有三维拉弯工艺一般采用整体模具或多点模具，成形前需对模具形状进行人工调形；成形过程中一般采用两端夹钳作为唯一动力输出源，通过夹钳带动型材与模具合模成形，仅能在一个曲率半径弯曲方向上弯曲成形；成形后还需针对回弹问题进行人工矫形和模具调整。存在劳动强度大、自动化程度低、周期长、成形精度差等问题，且无法实现任一平面上的多向曲率半径的复杂弯曲成形，如S形、W形状弯曲。

为此，本发明采用拉弯与压弯相结合的方法，实现了一种新型、柔性、高精度、自动化的金属型材三维拉弯成形装置及工艺方法，解决了现有技术的不足，具有广阔的应用前景和潜在的市场价值。

发明内容

鉴于型材三维拉弯成形生产现状，本发明提供了一种拉弯-压弯结合的型材柔性三维拉弯成形装置及工艺方法。设计了自动化调形机构，成形前，多点模具可在单元体上自动调形构成目标零件垂直方向上的包络面，克服了人工调形效率低、精度差、劳动强度大的不足，实现了多点三维拉弯模具的位置和旋转角度的自动化调形和精确控制。采用拉弯与压弯相结合的方法，垂直方向上利用夹钳带动型材与模具合模，在成形后的弯曲面上，利用单元体端部安装的液压油缸驱动活塞杆，在垂直弯曲后的曲面上使型材压弯成形，该方法解决了“S”形、“W”形一类型材传统三维拉弯无法实现的多向曲率半径复杂弯曲成形的技术难题；根据测量成形件在水平面和垂直平面的回弹误差，对多点模具构成的包络面进行自动化调形补偿，使成形零件整体成形精度达到加工要求水平；对于同种截面不同目标形状型材的三维弯曲成形，可通过自动化调整多点模具调形位置及角度，以及控制各单元体活塞杆推出位移实现。

由上所述，本发明解决的传统拉弯工艺难以解决的问题如下：

（1）实现了多点模具的自动化调形，降低了人工强度，提高了生产效率和成形精度；

（2）解决了类似“S”形、“W”形一类型材传统三维拉弯无法实现的复杂弯曲成形的技术问题；

（3）通过自动化的调形技术，消除回弹变形不确定性对成形精度的影响；

（4）实现了同种截面不同目标形状一类型材构件的二维或三维弯曲成形，降低了模具制造成本。

附图说明

图1：一种拉压结合式型材柔性三维拉弯成形装置示意图。

图2：一种拉压结合式型材柔性三维拉弯成形装置成形单元视图。