三维自由弯曲成形弯管机制造技术

本发明专利技术公开了一种三维自由弯曲成形弯管机，属于金属复杂构件先进制造技术领域。所述三维自由弯曲成形弯管机固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，其中：所述推进机构包括第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠上设有夹紧装置，所述夹紧装置上设有第一管件通道，所述固定模上设有第二管件通道；所述弯头移动机构包括动平台，所述动平台上设有圆形透孔，所述动平台与固定架之间设有第一运动传递支链；所述弯头偏转机构包括偏转平台，所述偏转平台上设置有第三管道通道，所述偏转平台与动平台之间设有第二运动传递支链。本发明专利技术不需要更换弯曲模具，就可实现复杂空间弯管自由弯曲成形，生产效率高。

Three dimensional bending machine for free bending

The invention discloses a three-dimensional free bending pipe bending machine, which belongs to the advanced manufacturing technology field of metal complex components. The fixing frame, propulsion mechanism, fixing die, elbow moving mechanism and elbow deflection mechanism of the three-dimensional free bending pipe bender are described. The propulsion mechanism comprises a first ball screw, a clamping device is arranged on the first ball screw, and the clamping device is provided with a first tube passage, and the fixing die is provided with a first tube passage. The elbow moving mechanism comprises a moving platform with a circular hole and a first motion transfer branched chain between the moving platform and the fixing frame. The elbow deflection mechanism comprises a deflection platform on which a third pipeline passage is arranged and between the deflection platform and the moving platform. It has second transmission branches. The invention can realize free bending forming of complicated space bending pipe without changing bending die, and has high production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
三维自由弯曲成形弯管机
本专利技术涉及金属复杂构件先进制造
，特别是指一种三维自由弯曲成形弯管机。
技术介绍
由于管件结构具有较好的强度和刚度性能，并且同时具有较好的成形加工性能，因此复杂空间弯曲件在航空航天、核电、汽车、舰船、石化、建筑以及其他民用工业等诸多领域具有广泛的应用。目前，金属弯曲件的空间构型也渐趋复杂，弯曲件的轴线形式从平面形式逐渐演变成空间形式，同一个弯曲件上所具有的弯曲半径数也逐渐增多，对传统的弯曲成形技术和装备形成了巨大的挑战。传统的金属构件弯曲成形技术如弯压、拉弯、绕弯、推弯以及由上述基本工艺衍生出来的弯曲工艺等在弯曲变弯曲半径的弯管时需要根据弯曲半径不断更换弯曲模具，极大降低了生产效率。另外，采用以上传统弯管工艺弯曲空间弯时，空间弯的三维构型受到诸多限制，无法实现复杂金属工件的高精度弯曲成形，对于变弯曲半径、轴线为平面或空间曲线的复杂金属构件，以上传统弯管方法均无法实现一次性高精度成形。综上，传统弯曲成形技术所能成形的弯曲件构型简单，不能加工复杂空间弯曲件，且需根据不同弯曲半径不断更换弯曲模，加工成形效率低、成本高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种三维自由弯曲成形弯管机，其不需要更换弯曲模具，就可实现复杂空间弯管自由弯曲成形，生产效率高。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一种三维自由弯曲成形弯管机，包括固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，其中：所述推进机构包括设置在所述固定架中部的第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠的一端插接在所述固定架内，另一端延伸出所述固定架的外部，所述固定模设置在所述第一滚珠丝杠另一端的末端，所述第一滚珠丝杠上设置有夹紧装置，所述夹紧装置上设置有夹紧管件的第一管件通道，所述固定模上设置有第二管件通道；所述弯头移动机构包括设置在所述固定模外侧的动平台，所述动平台上设置有圆形透孔，所述动平台与固定架之间设置有可使所述动平台沿空间任意方向平移的第一运动传递支链；所述弯头偏转机构设置在所述动平台的外侧，所述弯头偏转机构包括可使管件实现空间任意角度弯曲的偏转平台，所述偏转平台上设置有第三管道通道，所述偏转平台与动平台之间设置有可使所述偏转平台发生偏转的第二运动传递支链；初始状态时所述第一管件通道、第二管件通道、圆形透孔和第三管件通道的轴线均在同一条直线上，所述固定模和动平台的外侧端面平齐。进一步的，所述第一运动传递支链包括3组并联的PUU运动支链，其中：所述PUU运动支链包括设置在所述固定架侧面的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠的一端设置在所述固定架上，另一端与所述固定模连接，所述第二滚珠丝杠上设置有与所述第二滚珠丝杠相配合的移动滑块；所述动平台与移动滑块之间设置有定长杆，所述定长杆的一端通过第一万向节与所述移动滑块连接，所述定长杆的另一端通过第二万向节与所述动平台连接。进一步的，每组PUU运动支链设置有2个所述第二滚珠丝杠，所述移动滑块上设置有两个与所述第二滚珠丝杠相配合的螺孔。进一步的，所述第二运动传递支链包括3组并联的RPS运动支链，其中：所述RPS运动支链包括设置在所述偏转平台与动平台之间的第三滚珠丝杠，所述第三滚珠丝杠上设置有滑动杆；所述第三滚珠丝杠的一端通过转动副与所述动平台连接，所述第三滚珠丝杠的另一端通过球副与所述偏转平台连接，所述球副包括设置在所述滑动杆端部的球头，所述偏转平台上设置有套接所述球头的球形凹槽。进一步的，所述夹紧装置包括与所述第一滚珠丝杠相配合的推进滑块，所述推进滑块上设置有压紧块，所述推进滑块与压紧块通过螺栓固定连接，所述推进滑块和压紧块上均设置有用于安装管件的凹槽，所述推进滑块与压紧块上的组合后形成所述第一管件通道。进一步的，所述固定模内设置有可替换的用于套接管件的支撑套，所述偏转平台内设置有可替换的用于套接管件的弯曲套，所述支撑套和/或弯曲套的末端设置为弧面。进一步的，所述固定架上设置有支撑架，所述支撑架上设置有用于对所述推进滑块起导向作用的导轨。进一步的，所述固定模采用六棱柱。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的三维自由弯曲成形弯管机结构简单，操作方便，无需更换弯曲模即可改变弯曲半径，可以很容易地实现变弯曲半径弯曲、变弯曲角度弯曲、螺旋形弯曲、空间弯曲等多种空间复杂弯曲构件的成形，避免了传统弯曲成形技术需要更换弯曲模才能实现不同半径的缺陷，大大提高了加工弯曲复杂构件的效率，在航空航天、核电、汽车、舰船、石化、建筑以及其他民用工业等诸多领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。附图说明图1为本专利技术的三维自由弯曲成形弯管机的结构示意图；图2为本专利技术的三维自由弯曲成形弯管机的固定模的结构示意图；图3为本专利技术的三维自由弯曲成形弯管机的弯头偏转机构的结构示意图；图4为实施例为空间S形弯管的结构示意图；图5为本专利技术的三维自由弯曲成形弯管机的管件弯曲成形原理的结构示意图；图6—图7为本专利技术的三维自由弯曲成形弯管机的加工空间S形弯管每步骤中弯头移动机构和弯头偏转机构对应的状态示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种三维自由弯曲成形弯管机，如图1-7所示，包括固定架1、推进机构2、固定模3、弯头移动机构4和弯头偏转机构5，其中：推进机构2包括设置在固定架1中部的第一滚珠丝杠2-1，第一滚珠丝杠2-1的一端插接在固定架1内，另一端延伸出固定架1的外部，固定模3设置在第一滚珠丝杠2-1另一端的末端，第一滚珠丝杠2-1上设置有夹紧装置，夹紧装置上设置有夹紧管件的第一管件通道，固定模3上设置有第二管件通道3-1；弯头移动机构4包括设置在固定模3外侧的动平台4-1，动平台4-1上设置有圆形透孔4-11，动平台4-1与固定架1之间设置有可使动平台4-1沿空间任意方向平移的第一运动传递支链；弯头偏转机构5设置在动平台4-1的外侧，弯头偏转机构5包括可使管件实现空间任意角度弯曲的偏转平台5-1，偏转平台5-1上设置有第三管道通道5-11，偏转平台5-1与动平台4-1之间设置有可使偏转平台5-1发生偏转的第二运动传递支链；初始状态时第一管件通道、第二管件通道3-1、圆形透孔4-11和第三管件通道5-11的轴线均在同一条直线上，固定模和动平台的外侧端面平齐。本专利技术的三维自由弯曲成形弯管机包括固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，其中，弯头移动机构中的动平台在第一运动传递支链的作用下，可沿X轴、Y轴或Z轴方向移动，从而实现空间任意方向上的平移；弯头偏转机构中的偏转平台一方面能够在动平台的作用下平移，另一方面能够在第二运动传递支链的作用下实现空间任意角度的偏转；在动平台和偏转平台的相互作用下可实现不同弯曲半径和弯曲角度的任意变换。在应用时，初始状态为第一管件通道、第二管件通道、圆形透孔和第三管件通道的轴线均在同一条直线上，固定模和动平台的外侧端面(靠近偏转平台的一侧)平齐；首先将待加工管件嵌入夹紧装置的第一管件通道中，在第一滚珠丝杠输送作用下，待加工管件依次穿过固定模的第二管件通道、动平台的圆形透孔，最后进入偏转平台的第三管件通道中；然后根据加工需要，通过驱动第一运动传递支链，调整动平台的偏移量，此时偏转平台在动平台的作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，包括固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，其中：所述推进机构包括设置在所述固定架中部的第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠的一端插接在所述固定架内，另一端延伸出所述固定架的外部，所述固定模设置在所述第一滚珠丝杠另一端的末端，所述第一滚珠丝杠上设置有夹紧装置，所述夹紧装置上设置有夹紧管件的第一管件通道，所述固定模上设置有第二管件通道；所述弯头移动机构包括设置在所述固定模外侧的动平台，所述动平台上设置有圆形透孔，所述动平台与固定架之间设置有可使所述动平台沿空间任意方向平移的第一运动传递支链；所述弯头偏转机构设置在所述动平台的外侧，所述弯头偏转机构包括可使管件实现空间任意角度弯曲的偏转平台，所述偏转平台上设置有第三管道通道，所述偏转平台与动平台之间设置有可使所述偏转平台发生偏转的第二运动传递支链；初始状态时所述第一管件通道、第二管件通道、圆形透孔和第三管件通道的轴线均在同一条直线上，所述固定模和动平台的外侧端面平齐。

【技术特征摘要】
1.一种三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，包括固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，其中：所述推进机构包括设置在所述固定架中部的第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠的一端插接在所述固定架内，另一端延伸出所述固定架的外部，所述固定模设置在所述第一滚珠丝杠另一端的末端，所述第一滚珠丝杠上设置有夹紧装置，所述夹紧装置上设置有夹紧管件的第一管件通道，所述固定模上设置有第二管件通道；所述弯头移动机构包括设置在所述固定模外侧的动平台，所述动平台上设置有圆形透孔，所述动平台与固定架之间设置有可使所述动平台沿空间任意方向平移的第一运动传递支链；所述弯头偏转机构设置在所述动平台的外侧，所述弯头偏转机构包括可使管件实现空间任意角度弯曲的偏转平台，所述偏转平台上设置有第三管道通道，所述偏转平台与动平台之间设置有可使所述偏转平台发生偏转的第二运动传递支链；初始状态时所述第一管件通道、第二管件通道、圆形透孔和第三管件通道的轴线均在同一条直线上，所述固定模和动平台的外侧端面平齐。2.根据权利要求1所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，所述第一运动传递支链包括3组并联的PUU运动支链，其中：所述PUU运动支链包括设置在所述固定架侧面的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠的一端设置在所述固定架上，另一端与所述固定模连接，所述第二滚珠丝杠上设置有与所述第二滚珠丝杠相配合的移动滑块；所述动平台与移动滑块之间设置有定长杆，所述定长杆的一端通过第一万向节与所述移动滑块连接，所述定长杆的另一端通过第二万向...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳振明，李玉森，曹可，高军，戚嘉硕，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37