四自由度混联式多头柔性拉形机制造技术

本发明专利技术公开了一种四自由度混联式多头柔性拉形机，由底座、左牵引装置、右牵引装置、左夹板机构、右夹板机构组成。左牵引装置、右牵引装置的底部固定在底座上，分别用于支撑左夹板机构和右夹板机构，左牵引装置与右牵引装置的结构完全相同，均为{4RPU-UPR}结构的四自由度混联机构。用于夹持与固定板料的左夹板机构、右夹板机构的结构也完全相同。与现有技术相比，本发明专利技术的牵引装置采用四自由度混联机构和分层次调节及拉形作业方式，使拉形件上各位置点易于实现柔性变形，减少工艺余量，提高成形质量和材料的利用率。本发明专利技术不仅运动自由度多、所需液压缸的数量少，还具有柔性度高、控制简单、设备制造成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种四自由度混联式多头柔性拉形机，由底座、左牵引装置、右牵引装置、左夹板机构、右夹板机构组成。左牵引装置、右牵引装置的底部固定在底座上，分别用于支撑左夹板机构和右夹板机构，左牵引装置与右牵引装置的结构完全相同，均为{4RPU-UPR}结构的四自由度混联机构。用于夹持与固定板料的左夹板机构、右夹板机构的结构也完全相同。与现有技术相比，本专利技术的牵引装置采用四自由度混联机构和分层次调节及拉形作业方式，使拉形件上各位置点易于实现柔性变形，减少工艺余量，提高成形质量和材料的利用率。本专利技术不仅运动自由度多、所需液压缸的数量少，还具有柔性度高、控制简单、设备制造成本低等优点。【专利说明】四自由度混联式多头柔性拉形机
本专利技术涉及一种板材塑性成形设备领域，特别涉及一种具有空间两平移两转动共四个运动自由度的混联式多头柔性拉形机。
技术介绍
三维曲面件广泛应用于航空航天、高速铁路、船舶舰艇、医学工程、现代建筑等行业中，很多军用或民用的重大项目及工程都需要能够加工高质量三维曲面件的先进制造技术。传统的塑性成形技术因为需要使用生产周期很长、制造和调试费用很高的模具，限制了相关行业在产品多样化、个性化以及更新升级等方面的发展。为替代塑性成形过程中使用的曲面成形用模具，众多专家学者开展了与“柔性制造”技术相关的研究。现有的柔性制造技术主要有:应用在航空航天工业的喷丸成形、应用在造船业的水火弯板以及单点渐进成形等，但存在生产效率低、工件成形精度低、过分依赖操作者经验以及成形板材厚度受限等问题。而多点成形技术是将柔性制造和计算机技术结合为一体，基于离散思想，将实体模具离散为一系列规则排列的基本体单元，通过计算机控制各基本体单元高度，构造出成形面，再通过多头柔性拉形机在多点数字化可调形模具上拉伸板材实现板材的三维曲面成形。多点成形技术因其具有的独特优势，已经成为现代制造领域的重要研究方向。 拉形机是使板材产生拉伸成形的关键设备，主要应用于航空航天领域中双曲率蒙皮零件的成形。传统的拉形机可分为横向拉形机和纵向拉形机。拉形可以使板材的内外层在拉伸方向产生拉应力和拉应变，从而减少工件塑性变形后的回弹量。由于传统拉形机的夹钳夹持住板材后在拉形模的配合下使板材的各个部分沿纵向同步拉伸，在成形双曲率蒙皮零件时零件的拉应力和拉应变分布明显不均匀，易产生不贴模、拉裂或起皱等成形缺陷。因此，为了消除缺陷，拉形用坯料往往需要较大的工艺余量，导致材料的利用率降低。另外，目前已有的高柔性多头拉形机(ZL200910217701.X)采用了多分支多轴液压伺服控制系统，一个点位就需要三个大位移液压缸，不仅所需液压缸数量多，而且结构复杂，控制不便，还导致其制造费用昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有多头柔性拉形机技术的不足，提供一种具有空间两平移两转动共四个运动自由度的混联式多头柔性拉形机。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。 一种四自由度混联式多头柔性拉形机，由底座、左牵引装置、右牵引装置、左夹板机构、右夹板机构组成。其中，所述的左牵引装置、右牵引装置的底部固定在底座上，分别用于支撑左夹板机构和右夹板机构，所述的左牵引装置与右牵引装置的结构完全相同，且均具有空间两个方向的平移和两个转动共四个自由度的运动与调节功能。用于夹持与固定板料的左夹板机构、右夹板机构的结构完全相同，所述的左夹板机构的左端与左牵引装置的顶部通过铰链相连接；所述的右夹板机构的右端与右牵引装置的顶部通过铰链相连接。所述的左牵引装置由并联支撑架和串联牵引机构组成，其中并联支撑架具有两个平移和一个转动共三个自由度的运动与调节功能；而所述的串联牵引机构具有一个独立平移和两个转动共三个自由度的运动与调节功能，串联牵引机构的数量不少于三个，串联牵引机构的下端与并联支撑架的顶部相固连。所述的并联支撑架为4-{RPU}结构的并联机构，所述的串联牵引机构为采用IUPR}结构的串联机构，并联支撑架与串联牵引机构串联连接在一起构成一个结构为{4RPU-UPR}的混联机构，其中R表示转动副，P表示移动副，U表示万向节，且本专利技术中的移动副P均由液压缸实现。 所述的并联支撑架由连接横梁和并联连接在底座与连接横梁之间的第一支链、第二支链、第三支链、第四支链组成，且所述的第一支链、第二支链、第三支链与第四支链的结构完全相同，都是采用{RPU}结构，且上述四个支链中的移动副P均由液压缸实现。 所述的第一支链由第一转动副、第一主液压缸和第一万向节组成。其中，所述的第一主液压缸的下端通过第一转动副与底座相连接，第一主液压缸的上端通过第一万向节与连接横梁相连接。所述的第二支链由第二转动副、第二主液压缸和第二万向节组成。其中，所述的第二主液压缸的下端通过第二转动副与底座相连接，第二主液压缸的上端通过第二万向节与连接横梁相连接。所述的第三支链由第三转动副、第三主液压缸和第三万向节组成。其中，所述的第三主液压缸的下端通过第三转动副与底座相连接，第三主液压缸的上端通过第三万向节与连接横梁相连接。所述的第四支链由第四转动副、第四主液压缸和第四万向节组成。其中，所述的第四主液压缸的下端通过第四转动副与底座相连接，第四主液压缸的上端通过第四万向节与连接横梁相连接。 所述的第一支链、第二支链、第三支链、第四支链中的转动副、移动副(即液压缸)及万向节的轴线之间保持严格的尺度约束关系。所述的第一转动副、第二转动副、第三转动副和第四转动副的轴线相互平行；所述的第一主液压缸的轴线垂直于第一转动副的轴线，所述的第二主液压缸的轴线垂直于第二转动副的轴线，所述的第三主液压缸的轴线垂直于第三转动副的轴线，所述的第四主液压缸的轴线垂直于第四转动副的轴线；所述的第一万向节的十字轴的轴线与第二万向节的十字轴的轴线相互平行或垂直，且第一转动副的轴线与第一万向节的十字轴的一条轴线相互平行；第三万向节的十字轴的轴线与第四万向节的十字轴的轴线相互平行或垂直，且第三转动副的轴线与第三万向节的十字轴的一条轴线相互平行。 所述的串联牵引机构由万向节连接座、次液压缸和连接耳座组成。其中，所述的万向节连接座的下端与连接横梁相固连，其上端与次液压缸的底部相固连；所述的连接耳座与次液压缸的活塞杆末端相固连。 所述的左夹板机构由夹板体、夹紧液压缸、连杆、导杆和活动夹头组成。其中，在所述的夹板体的顶部设有双耳座，在夹板体的前端设有U形缺口，且在U形缺口的下表面上设有上锯齿形防滑层；所述的夹紧液压缸内置于夹板体的后端，且夹紧液压缸的底部通过螺钉与夹板体相连接；所述的连杆的后端与夹紧液压缸的活塞杆通过铰链相连接，连杆的中部与夹板体上的双耳座通过铰链相连接，连杆的前端与导杆的顶部通过铰链相连接；所述的活动夹头置于夹板体的U形缺口内，且在活动夹头的下表面上设有下锯齿形防滑层，所述的活动夹头的上端与导杆的下端相固连。 本专利技术的左牵引装置、右牵引装置在底座上的安装位置可以左右调节，配合使用的拉形模具可以采用实体模具，也可以采用多点可调式拉形模具。 拉形时，使用全部或若干个左夹板机构、右夹板机构分别夹持住板料，并通过相对应的左牵引装置、右牵引装置在拉形模具的配合下拉伸成形料。通过调整左牵引装置、右牵引装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四自由度混联式多头柔性拉形机，由底座、左牵引装置、右牵引装置、左夹板机构、右夹板机构组成，其特征在于：所述的左牵引装置、右牵引装置的底部固定在底座上，且所述的左牵引装置与右牵引装置的结构完全相同；所述的左夹板机构、右夹板机构的结构完全相同，所述的左夹板机构的左端与左牵引装置的顶部通过铰链相连接，所述的右夹板机构的右端与右牵引装置的顶部通过铰链相连接；所述的左牵引装置由并联支撑架和串联牵引机构组成，且串联牵引机构的数量不少于三个，所述的串联牵引机构的下端与并联支撑架的顶部相固连；所述的并联支撑架由连接横梁和并联连接在底座与连接横梁之间的第一支链、第二支链、第三支链、第四支链组成，且所述的第一支链、第二支链、第三支链与第四支链的结构完全相同；所述的第一支链由第一转动副、第一主液压缸和第一万向节组成，所述的第一主液压缸的下端通过第一转动副与底座相连接，第一主液压缸的上端通过第一万向节与连接横梁相连接；第二支链由第二转动副、第二主液压缸和第二万向节组成，所述的第二主液压缸的下端通过第二转动副与底座相连接，第二主液压缸的上端通过第二万向节与连接横梁相连接；所述的第三支链由第三转动副、第三主液压缸和第三万向节组成，所述的第三主液压缸的下端通过第三转动副与底座相连接，第三主液压缸的上端通过第三万向节与连接横梁相连接；所述的第四支链由第四转动副、第四主液压缸和第四万向节组成，所述的第四主液压缸的下端通过第四转动副与底座相连接，第四主液压缸的上端通过第四万向节与连接横梁相连接；所述的第一转动副、第二转动副、第三转动副和第四转动副的轴线相互平行；所述的第一主液压缸的轴线垂直于第一转动副的轴线，所述的第二主液压缸的轴线垂直于第二转动副的轴线，所述的第三主液压缸的轴线垂直于第三转动副的轴线，所述的第四主液压缸的轴线垂直于第四转动副的轴线；所述的第一万向节的十字轴的轴线与第二万向节的十字轴的轴线相互平行或垂直，且第一转动副的轴线与第一万向节的十字轴的一条轴线相互平行；第三万向节的十字轴的轴线与第四万向节的十字轴的轴线相互平行或垂直，且第三转动副的轴线与第三万向节的十字轴的一条轴线相互平行；所述的串联牵引机构由万向节连接座、次液压缸和连接耳座组成，所述的万向节连接座的下端与连接横梁相固连，其上端与次液压缸的底部相固连；所述的连接耳座与次液压缸的活塞杆末端相固连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王成军，刘志卫，刘凯，张超，李龙，刘琼，章天雨，
申请(专利权)人：安徽理工大学，王成军，
类型：发明
国别省市：安徽;34