[发明专利]一种基于多自由度模具结构的三维热拉弯成形装置

说明书

一种基于多自由度模具结构的三维热拉弯成形装置，主要由基本体、工作底板、夹钳、型材加热系统、T型螺栓等构成。本发明具有基本体多自由度运动的特点，通过调整基本体底板的前后位置，上限位螺栓移动距离，基本体支撑限位机构绕底轴旋转角度以及模具绕旋转轴旋转角度，进而调整多点模具包络面的形状，使得型材可以通过整个设备进行水平，竖直方向上的弯曲工作。通过将水平旋转轴移到底部，可以使整个基本体在水平方向上实现更大的旋转角度，进而完成更为复杂的弯曲工作。型材通过加热系统，可以使其处于高温状态，并能更好得检测与控制温度。本发明中采用自阻加热的方式对难加工材料金属型材进行加热，提高了成形工件的可塑性，降低了工件的变形抗力，实现了三维热拉弯的精确成形。

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术领域，特别涉及金属型材三维拉伸弯曲成形设备及工艺方法，可用于航天、核电、汽车、医疗等具有复杂空间轴线、异形截面的金属型材成形。

背景技术

型材弯曲成形在飞机、高速列车和汽车等高端行走机械设备的制造当中有着广泛的应用，其优点是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。

随着新一代高强度轻质材料的应用日益广泛，产品的加工精度要求日益提高，同时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。

某些材料（如钛合金）型材在室温下会存在塑性变形抗力较高、回弹量大、截面变形严重等成形缺陷问题。所以一般会采用自阻加热的方式对型材进行加热，但存在以下几个问题：

一是目前多点三维弯曲模具水平旋转轴在模具头处，存在模具头体水平旋转角度受限问题，无法实现大角度的旋转；

二是目前拉弯型材多为同种截面，成形装备柔性较差，无法适应多种截面型材的柔性成形加工；

三是型材自阻加热过程中会存在电流场，如何做好型材与夹钳、模具等之间的绝缘工作有待解决。

综上，有必要针对多点、多维度弯曲的金属热成形装置设计一种三维热拉弯成形装置，实现更大更复杂的弯曲变形的控制。

发明内容

为了克服上述种种问题，本发明提供了一种基于多自由度模具结构的三维热拉弯成形装置。设计了一套适用于矩形、“T”型、“L”型的模具头，解决了传统单一截面模具头耗时、耗材的问题；设计了一套多点、多自由度运作的模具基本体，通过调节整个基本体位置以及旋转角度，确定目标零件在水平方向以及垂直方向上的包络面，克服了传统整体模具的单一、笨重等问题；通过对水平旋转结构的设计，解决了传统多点模具水平方向上旋转角度受限的问题，从而实现了复杂大角度的弯曲变形，使成形件的弯曲半径更小；通过在型材两端安装绝缘装置，阻隔了型材自阻加热产生的电流传递到夹钳等机构；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。

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）实现了不同截面型材通用模具头，省时省材；

（2）实现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，降低了模具的制造成本；

（3）解决了传统三维拉弯无法实现的复杂大角度的弯曲变形技术问题。

附图说明

图1是本发明的一种基于多自由度模具结构的三维热拉弯成形装置的轴侧图。

图2是本发明的多自由度模具基本体的轴侧图。

图3是本发明的基本体底座的轴侧图。

图4是本发明的支撑与限位机构轴测图。

图5是本发明的单元体轴侧图。

图6是本发明的单元体模具头分解示意图。

图7是本发明的水平弯曲模具调试完俯视图。