本发明专利技术旨在解决金属复合板三维曲面的成形问题，提供一种金属复合厚板三维曲面成形的装置，采用多个高度可调、沿轴向排列的滚轮构成滚轮组，以一个上滚轮组和两个下滚轮组作为金属复合板料的成形工具，通过上、下滚轮组三点弯曲获得接触区域板料的纵向弯曲变形，通过改变滚轮组中各滚轮的高度形成滚轮组曲线外轮廓获得接触区域板料的横向弯曲变形，依靠推料机构和拉料机构实现板料的连续进给，从而连续成形出双曲度的金属复合厚板三维曲面；本发明专利技术的装置结构简单、造价低、柔性好，通过双向弯曲成形曲面，不需要模具，在一台设备上能进行不同形状曲面零件的无模成形，由于采用了连续成形的方式，适用于大型复合板的曲面加工。
【技术实现步骤摘要】
金属复合厚板三维曲面连续成形装置
本专利技术属于金属塑性加工领域，公开了一种金属复合厚板三维曲面连续成形装置，适用于金属复合厚板尤其是蜂窝板与夹芯板等大型三维曲面零件的塑性成形。
技术介绍
蜂窝板和夹芯板等金属复合厚板是重要的轻量化材料，具有高比强度、高比刚度、优良的抗冲击性能、隔音性好、耐温性强等优点，随着金属复合板在航空、航天、交通运输、建筑、军事等领域应用越来越广泛，在火箭整流罩、飞机机翼、高超声速飞行器热防护外层等结构中对于金属复合板三维曲面的需求量也越来越大。传统的三辊滚弯方法以三个刚性直辊作为成形工具，通过三辊对板料的三点弯曲获得纵向弯曲变形，但是，刚性直辊的直线轮廓不能使板料的横向曲率发生任何变化，因此，只能成形出柱面、锥面等单曲率曲面零件，对于目前大量需求的复合板三维曲面零件目前还没有成熟、有效的成形技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决金属复合板三维曲面的成形问题，提供一种金属复合厚板三维曲面成形的装置，适用于金属复合厚板尤其是蜂窝板与夹芯板等大型三维曲面零件的塑性成形。采用多个高度可调、沿轴向排列的滚轮构成滚轮组，以一个上滚轮组和两个下滚轮组作为金属复合板料的成形工具，通过上、下滚轮组三点弯曲获得接触区域板料的纵向弯曲变形，通过改变滚轮组中各滚轮的高度形成滚轮组曲线外轮廓获得接触区域板料的横向弯曲变形，依靠推料机构和拉料机构实现板料的连续进给，从而连续成形出双曲度的金属复合厚板三维曲面。本专利技术的上述目的通过一下技术方案实现，结合附图说明如下：金属复合厚板三维曲面连续成形装置，包括一个双向弯曲成形装置，双向弯曲成形装置的一侧有推送板料连续进给的推料机构，双向弯曲成形装置的另一侧有拉出成形后的板料的拉料机构，其特征在于：所述的双向弯曲成形装置包括机架、一个上滚轮组、位于上滚轮组下方两侧的两个下滚轮组及一个下压机构，双向弯曲成形装置的机架包括一个上横梁、一个下横梁、一个位于上横梁和下横梁之间的活动横梁和四根导柱，上横梁与下横梁之间通过位于上横梁和下横梁四个角的四个导柱固定连接，四个导柱上安装有由下压机构控制的可沿四个导柱上下运动的活动横梁；活动横梁与下横梁均包括一个上水平板和一个下水平板；上滚轮组竖直向下设置在活动横梁上，下滚轮组竖直向上设置在下横梁上；上滚轮组由多个沿垂直于板料进给方向排列的上滚轮控制单元组成，下滚轮组由多个沿垂直于板料进给方向排列的下滚轮控制单元组成，上滚轮控制单元与下滚轮控制单元的结构相同，均包括一个高度位置可调整并可绕自身轴转动的滚轮、一个有外螺纹的高度调整螺杆、一个有内螺纹的高度调整方体以及一个高度调整电机，滚轮固定连接在高度调整方体上，滚轮的转轴沿垂直于板料进给的方向水平布置；上滚轮组中的每个上滚轮控制单元的高度调整螺杆通过轴承安装在活动横梁的上水平板上，上滚轮控制单元的高度调整螺杆的一端与固定在活动横梁上的上滚轮控制单元的高度调整电机的输出轴固定连接，每个上滚轮控制单元的高度调整方体穿过活动横梁的下水平板与上滚轮控制单元的高度调整螺杆螺纹连接；下滚轮组中的每个下滚轮控制单元的高度调整螺杆通过轴承安装在下横梁的下水平板上，下滚轮控制单元的高度调整螺杆的一端与固定在下横梁上的下滚轮控制单元的高度调整电机的输出轴固定连接，每个滚轮控制单元的高度调整方体穿过下横梁的上水平板与下滚轮控制单元的高度调整螺杆螺纹连接；所述的双向弯曲成形装置的下压机构用于控制活动横梁的上下运动，包括一个安装在上横梁上方的蜗杆、一个固定在上横梁上的伺服电机、两个在蜗杆两端与蜗杆构成运动副的蜗轮、两个与导柱平行布置并位于上滚轮组两侧的螺杆；蜗杆与固定在上横梁上的伺服电机的输出轴固定连接，螺杆的一端穿过上横梁与蜗轮同轴固定连接并可同轴转动，螺杆的另一端与固定在活动横梁的上水平板上的螺套构成运动副；所述的推料机构包括至少两个推料钳、一个推料液压缸和一个钢板焊接的推料机座；推料机座的主体是一个水平方向的箱体，推料液压缸水平放置并固定在推料机座的箱体上，推料钳固定在推料液压缸的输出端，夹持并推动板料实现连续进给运动；所述的拉料机构包括至少两个夹料钳、与夹料钳数量相同的水平液压缸、与夹料钳数量相同的竖直液压缸和一个钢板焊接的拉料机座；拉料机座呈“L”字形，包括一个水平方向的水平板和一个竖直方向的竖直板，水平液压缸的一端铰接在拉料机座的竖直板上，另一端铰接在夹料钳上，竖直液压缸的一端铰接在拉料机座的水平板上，另一端铰接在夹料钳上，连接在水平液压缸与竖直液压缸端部的夹料钳可在水平方向与竖直方向运动。进一步的技术方案为：所述的上滚轮控制单元和下滚轮控制单元中的滚轮的外圈带有增加接触面积、防止对成形曲面产生划痕的软质弹性材质的弹性套，弹性套的材料是聚氨酯或者橡胶。本专利技术的有益效果：1.由于采用了三个由多个滚轮构成的滚轮组作为工具，每个滚轮组中各滚轮的高度都可独立控制，在三个滚轮组使板料产生纵向三点弯曲变形的同时，调整各滚轮的高度形成具有曲线轮廓的滚轮组，还可获得横向弯曲变形，从而实现了板料的双向弯曲变形，解决了金属复合板三维曲面的成形问题；2.在板料成形过程中，通过推料机构与拉料机构实现板料的连续进给，三个滚轮组中的各滚轮均不需要主动转动，省去了控制滚轮转动的复杂机构，从而使本专利技术提供的装置结构简单、造价低；3.采用本专利技术装置成形曲面零件时，曲面的形状可通过下压机构与滚轮组种各滚轮的高度位置来控制，调整下压机构改变上滚轮组的压下量可改变曲面的纵向曲率，调整各滚轮的高度改变滚轮组曲线轮廓可改变曲面的横向曲率。因而，本专利技术装置柔性好，在一台设备上能实现不同形状曲面零件的无模成形，并且由于采用了连续成形的方式，本专利技术装置还适用于大型复合板的曲面加工；4.在滚轮的外圈带有聚氨酯、橡胶等软质弹性材料的弹性套，增大了滚轮与板料之间的接触面积，可防止板料与滚轮接触区域产生划痕，获得表面质量好的曲面零件。总之，以本专利技术提供的装置为基础，可建立一种用于金属复合板曲面成形的新方法，实现金属复合板三维曲面的简单、快捷、低成本成形。附图说明图1是本专利技术所述的金属复合厚板三维曲面连续成形装置的整体结构示意图；图2a是上滚轮组与活动横梁的装配关系：图2b是下滚轮组与下横梁的装配关系；图3a是滚轮控制单元的正视图；图3b是滚轮控制单元的侧视图；图4是下压机构与活动横梁及上横梁的装配关系示意图；图5a是调形前的上滚轮组、下滚轮组；图5b是调形后的上滚轮组、下滚轮组；图6a是板料弯曲变形开始时刻上滚轮组、下滚轮组纵向三点弯曲板料的过程示意图；图6b是上滚轮组下压实现三点纵向弯曲的示意图；图6c是板料连续成形过程中的某一时刻上滚轮组、下滚轮组使板料纵向弯曲的示意图；图7a是板料成形开始时刻上滚轮组、下滚轮组与板料的位置关系示意图；图7b是板料连续成形过程中的某一时刻上滚轮组、下滚轮组使板料横向弯曲的示意图；图8是推料机构推动板料连续进给的工作过程示意图；图9是拉料机构拉出成形曲面零件的工作过程示意图；图10a是本专利技术可成形的蜂窝板的结构示意图；图10b是本专利技术可成形的夹芯板的结构示意图；图中：1.板料，2.上横梁，3.下横梁，4.导柱，5.活动横梁，6.上滚轮控制单元，6a.上滚轮组轮廓，7.下滚轮控制单元，7a.下滚轮组轮廓，8.滚轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
金属复合厚板三维曲面连续成形装置，包括一个双向弯曲成形装置，双向弯曲成形装置的一侧有推送板料(1)连续进给的推料机构，双向弯曲成形装置的另一侧有拉出成形后的板料的拉料机构，其特征在于：所述的双向弯曲成形装置包括机架、一个上滚轮组、位于上滚轮组下方两侧的两个下滚轮组及一个下压机构，双向弯曲成形装置的机架包括一个上横梁(2)、一个下横梁(3)、一个位于上横梁(2)和下横梁(3)之间的活动横梁(5)和四根导柱(4)，上横梁(2)与下横梁(3)之间通过位于上横梁(2)和下横梁(3)四个角的四个导柱(4)固定连接，四个导柱(4)上安装有由下压机构控制的可沿四个导柱(4)上下运动的活动横梁(5)；活动横梁(5)与下横梁(3)均包括一个上水平板和一个下水平板；上滚轮组竖直向下设置在活动横梁(5)上，下滚轮组竖直向上设置在下横梁(3)上；上滚轮组由多个沿垂直于板料进给方向排列的上滚轮控制单元(6)组成，下滚轮组由多个沿垂直于板料进给方向排列的下滚轮控制单元(7)组成，上滚轮控制单元(6)与下滚轮控制单元(7)的结构相同，均包括一个高度位置可调整并可绕自身轴转动的滚轮(8)、一个有外螺纹的高度调整螺杆(9)、一个有内螺纹的高度调整方体(10)以及一个高度调整电机(11)，滚轮(8)固定连接在高度调整方体(10)上，滚轮(8)的转轴沿垂直于板料进给的方向水平布置；上滚轮组中的每个上滚轮控制单元(6)的高度调整螺杆(9)通过轴承(12)安装在活动横梁(5)的上水平板上，上滚轮控制单元(6)的高度调整螺杆(9)的一端与固定在活动横梁(5)上的上滚轮控制单元(6)的高度调整电机(11)的输出轴固定连接，每个上滚轮控制单元(6)的高度调整方体(10)穿过活动横梁(5)的下水平板与上滚轮控制单元(6)的高度调整螺杆(9)螺纹连接；下滚轮组中的每个下滚轮控制单元(7)的高度调整螺杆(9)通过轴承(12)安装在下横梁(3)的下水平板上，下滚轮控制单元(7)的高度调整螺杆(9)的一端与固定在下横梁(3)上的下滚轮控制单元(7)的高度调整电机(11)的输出轴固定连接，每个滚轮控制单元(7)的高度调整方体(10)穿过下横梁(3)的上水平板与下滚轮控制单元(7)的高度调整螺杆(9)螺纹连接；所述的双向弯曲成形装置的下压机构用于控制活动横梁(5)的上下运动，包括一个安装在上横梁(2)上方的蜗杆(13)、一个固定在上横梁(2)上的伺服电机(14)、两个在蜗杆(13)两端与蜗杆(13)构成运动副的蜗轮(15)、两个与导柱(4)平行布置并位于上滚轮组两侧的螺杆(16)；蜗杆(13)与固定在上横梁(2)上的伺服电机(14)的输出轴固定连接，螺杆(16)的一端穿过上横梁(2)与蜗轮(15)同轴固定连接并可同轴转动，螺杆(16)的另一端与固定在活动横梁(5)的上水平板上的螺套(17)构成运动副；所述的推料机构包括至少两个推料钳(18)、一个推料液压缸(19)和一个钢板焊接的推料机座(20)；推料机座(20)的主体是一个水平方向的箱体，推料液压缸(19)水平放置并固定在推料机座(20)的箱体上，推料钳(18)固定在推料液压缸(19)的输出端，夹持并推动板料(1)实现连续进给运动；所述的拉料机构包括至少两个夹料钳(21)、与夹料钳(21)数量相同的水平液压缸(22)、与夹料钳(21)数量相同的竖直液压缸(23)和一个钢板焊接的拉料机座(24)；拉料机座(24)呈“L”字形，包括一个水平方向的水平板和一个竖直方向的竖直板，水平液压缸(22)的一端铰接在拉料机座(24)的竖直板上，另一端铰接在夹料钳(21)上，竖直液压缸(23)的一端铰接在拉料机座(24)的水平板上，另一端铰接在夹料钳(21)上，连接在水平液压缸(22)与竖直液压缸(23)端部的夹料钳(21)可在水平方向与竖直方向运动。...
【技术特征摘要】
1.金属复合厚板三维曲面连续成形装置，包括一个双向弯曲成形装置，双向弯曲成形装置的一侧有推送板料(1)连续进给的推料机构，双向弯曲成形装置的另一侧有拉出成形后的板料的拉料机构，其特征在于：所述的双向弯曲成形装置包括机架、一个上滚轮组、位于上滚轮组下方两侧的两个下滚轮组及一个下压机构，双向弯曲成形装置的机架包括一个上横梁(2)、一个下横梁(3)、一个位于上横梁(2)和下横梁(3)之间的活动横梁(5)和四根导柱(4)，上横梁(2)与下横梁(3)之间通过位于上横梁(2)和下横梁(3)四个角的四个导柱(4)固定连接，四个导柱(4)上安装有由下压机构控制的可沿四个导柱(4)上下运动的活动横梁(5)；活动横梁(5)与下横梁(3)均包括一个上水平板和一个下水平板；上滚轮组竖直向下设置在活动横梁(5)上，下滚轮组竖直向上设置在下横梁(3)上；上滚轮组由多个沿垂直于板料进给方向排列的上滚轮控制单元(6)组成，下滚轮组由多个沿垂直于板料进给方向排列的下滚轮控制单元(7)组成，上滚轮控制单元(6)与下滚轮控制单元(7)的结构相同，均包括一个高度位置可调整并可绕自身轴转动的滚轮(8)、一个有外螺纹的高度调整螺杆(9)、一个有内螺纹的高度调整方体(10)以及一个高度调整电机(11)，滚轮(8)固定连接在高度调整方体(10)上，滚轮(8)的转轴沿垂直于板料进给的方向水平布置；上滚轮组中的每个上滚轮控制单元(6)的高度调整螺杆(9)通过轴承(12)安装在活动横梁(5)的上水平板上，上滚轮控制单元(6)的高度调整螺杆(9)的一端与固定在活动横梁(5)上的上滚轮控制单元(6)的高度调整电机(11)的输出轴固定连接，每个上滚轮控制单元(6)的高度调整方体(10)穿过活动横梁(5)的下水平板与上滚轮控制单元(6)的高度调整螺杆(9)螺纹连接；下滚轮组中的每个下滚轮控制单元(7)的高度调整螺杆(9)通过轴承(12)安装在下横梁(3)的下水平板上，下滚轮控制单元(7)的高度调整螺杆(9)的一端与固定在下横梁(3)上的下滚轮控制单...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡中义，高鹏飞，陈庆敏，梁晓波，闫雪萍，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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