使用擺頭單元的多點成形裝置的製作方法

2023-05-15 22:39:31 1

專利名稱：使用擺頭單元的多點成形裝置的製作方法
技術領域：
使用擺頭單元的多點成形裝置是用於板類件三維曲面成形的塑性加工設備，屬於機械工 程領域。
技術背景
多點成形裝置是用於板類件三維曲面成形的柔性加工設備，能夠實現柔性成形與數位化 製造。多點成形時，採用很多高度可調整的基本體單元形成具有三維曲面形狀的成形面，代 替傳統模具進行板類零件的曲面成形。為了能夠實現不同形狀板類件的柔性成形，使得多點 成形裝置具有通用性，基本體單元的頭部一般設計成球形曲面。如果基本體單元頭部的球形 曲面曲率半徑較小，就會導致被加工板材與基本體單元頭部的接觸面積比較小，在成形時被 加工板材容易產生壓痕和起皺等缺陷；如果基本體單元頭部的球形曲面曲率半徑較大，雖然 可以增加被加工板材與基本體單元頭部的接觸面積，在一定程度上減緩壓痕和起皺等缺陷的 產生，但導致被加工板材與基本體單元的接觸點偏離基本體單元中心的距離增加，影響成形 件的精度與質量，不適合壓制變形程度較大的工件。
發明內容
本實用新型的目的在於改變多點成形時容易在被加工板材上留下壓痕、皺紋等缺陷的現 狀，提供一種使用擺頭單元的多點成形裝置，顯著減少成形過程中產生的壓痕、皺紋等缺陷， 提高板材的成形效果。
本實用新型的上述目的是這樣實現的，結合
如下
一種使用擺頭單元的多點成形裝置，主要由基本體群、基本體調整機構和加載機構組成， 所述的基本體群由具有擺頭功能的基本體單元組成，具有擺頭功能的基本體單元包括擺頭盤
2、鋼球3、支撐座4及彈性元件，鋼球3放置在擺頭盤2與支撐座4之間，擺頭盤2頂面 設計成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，所述的彈性元件柔性聯接支撐座4、鋼球3及 擺頭盤2，擺頭盤2可繞鋼球3自由擺頭，並可以在卸載後復位。
所述的彈性元件採用一種由聚氨酯材料製造的聚氨酯套1，聚氨酯套1將鋼球3和擺頭 盤2包容在一起，並聯接在支撐座4上。
所述的聚氨酯套1可採用筒形或波紋形結構。
所述的聚氨酯套1的筒形壁上可設有多個孔。
所述的聚氨酯套1與支撐座4的聯接方式可採用卡簧5鎖緊，所述的卡簧5採用一套兩 件的半圓形結構，半圓形結構的端頭帶有卡鉤，並通過卡鉤相互鎖緊。所述的彈性元件採用一種螺旋彈簧6，所述的螺旋彈簧6將擺頭盤2、鋼球3和支撐座 4聯接在一起，螺旋彈簧6的兩個端頭可以帶有卡鉤。
所述的螺旋彈簧6與支撐座4之間，螺旋彈簧6與擺頭盤2之間可採用卡簧5鎖緊，所 述的卡簧5採用一套兩件的半圓形結構，半圓形結構的端頭帶有卡鉤，並通過卡鉤相互鎖緊。
所述的擺頭盤2、鋼球3、支撐座4和螺旋彈簧6中一種或多種零件的材料可採用鈦合 金材料製作。
本實用新型所述的使用擺頭單元的多點成形裝置由基本體群、基本體調整機構和加載機 構組成。基本體群由具有擺頭功能的基本體單元組成。具有擺頭功能的基本體單元由擺頭盤、 鋼球、支撐座及彈性元件組成。擺頭盤與被加工板材接觸(直接接觸或間接接觸)的部位設 計成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，保證基本體單元與被加工板材之間的較大接觸面 積。鋼球放置在擺頭盤與支撐座之間，使擺頭盤在板材成形過程中隨板材的變形而轉動，改 變擺頭盤的角度和與被加工板材的接觸點，產生擺頭效果；同時儘量減少成形時的接觸點與 基本體單元中心的偏離量。彈性元件用於柔性聯接支撐座、鋼球及擺頭盤，使擺頭盤自由擺 頭，並可以在卸載後使擺頭盤復位。彈性元件可以是使用聚氨酯材料製造的聚氨酯套，使用 這種聚氨酯套將鋼球與擺頭盤包容在一起，並聯接在支撐座上。聚氨酯套的筒形部分可以設 置很多橫向的長孔，用於明顯增加聚氨酯套的伸縮量，提高擺頭單元的擺頭效果。聚氨酯套 的筒形部分還可以採用圓環形或螺旋形的波紋結構，明顯增加聚氨酯套的伸縮量，提高擺頭 單元的擺頭效果。聚氨酯套與支撐座的聯接可以採用聚氨酯套與支撐座的自身結構鎖緊；也 可以採用具有鉤狀結構的、兩件一套的卡簧，通過鉤狀結構互相鎖緊。彈性元件還可以是採 用彈簧鋼絲纏繞而成的螺旋彈簧，使用這種螺旋彈簧把擺頭盤、鋼球及支撐座聯接在一起。 如果在螺旋彈簧的兩個端部都帶有卡鉤，並且在擺頭盤與支撐座的相應部位鑽有固定孔，可 以更好的聯接擺頭盤與支撐座。如果使用鈦合金代替鋼材加工擺頭盤、鋼球、支撐座及螺旋 彈簧中一種或幾種零件，可以減少擺頭單元的傳熱，將多點成形裝置用於熱態工件的成形， 實現板材的熱塑性加工。
技術效果使用擺頭單元的多點成形裝置，與其它的多點成形裝置相比，能夠大幅度的 增加基本體單元頭部的球形曲面曲率半徑，顯著增加基本體單元與被加工件的接觸面積，減 小接觸點離基本體單元中心的距離，從而減少成形過程中產生的壓痕、皺紋等缺陷。如果使 用鈦合金材料代替鋼材加工擺頭盤等零件，並且使用螺旋彈簧聯接擺頭盤、鋼球和支撐座， 還能夠用於成形熱態工件，實現板材的熱加工。
附圖說明
圖1是採用具有平面形頭部聚氨酯套的擺頭單元示意圖； 圖2是採用卡簧鎖緊聚氨酯套的擺頭單元示意圖3是分離狀態的卡簧示意圖，其中，圖3(a)是卡簧的上半部分，圖3(b)是卡簧的下半 部分；圖4是鎖緊狀態的卡簧示意圖5是採用具有球面形頭部聚氨酯套的擺頭單元示意圖6是採用帶孔聚氨酯套的擺頭單元示意圖7是採用波紋結構聚氨酯套的擺頭單元示意圖8是採用螺旋彈簧的擺頭單元示意圖9是採用螺旋彈簧並用卡簧鎖緊的擺頭單元示意圖IO是採用帶卡鉤螺旋彈簧的擺頭單元示意圖11是帶卡鉤的螺旋彈簧示意圖，其中，圖ll(a)是帶卡鉤的螺旋彈簧的主視圖，圖ll(b) 是圖ll(a)的俯視圖12是支撐座與導向柱採用卡環聯接的示意圖； 圖13是支撐座與導向柱採用螺紋聯接的示意圖； 圖14是支撐座與導向柱採用圓柱銷聯接的示意圖。
圖屮1.聚氨酯套2.擺頭盤3.鋼球4.支撐座5.卡簧6.螺旋彈簧7.導向 柱8.卡環9.圓柱銷
具體實施方式
以下結合附圖所示實施例進一步說明本實用新型的具體內容及工作過程。 使用擺頭單元的多點成形裝置與其它多點成形裝置相比，主要的不同點是其基本體單元 具有擺頭功能。圖l是採用聚氨酯套l為彈性元件的擺頭單元示意圖，主要由聚氨酯套l、
擺頭盤2、鋼球3和支撐座4組成；聚氨酯套l頭部和擺頭盤2頂面都採用平面結構；聚氨 酯套l與支撐座4通過自身結構鎖緊；聚氨酯套1的鎖緊部位加工成圓環槽結構，這種結構
使得聚氨酯套1鎖緊部位彈性更好，裝配起來更加容易。圖2與圖1的區別是聚氨酯套1與 支撐座4通過帶鉤卡簧5來鎖緊；帶鉤卡簧一套兩件，通過鉤狀結構相互鎖緊，參閱圖3和
4所示；這種鎖緊方式能更牢固的聯接聚氨酯套1和支撐座4;採用帶鉤卡簧5的鎖緊方式
適用於各種採用聚氨酯為彈性元件的擺頭單元。圖5中聚氨酯套1頭部和擺頭盤2頂面都採 用球面結構；聚氨酯套l的鎖緊部位採用實心圓環結構，這種結構的彈性稍差，裝配起來稍 有困難，但裝配之後使得聚氨酯套1與支撐座4聯接更加牢固。當然，聚氨酯套l的鎖緊部 位也可以採用圓環槽結構。圖6中聚氨酯套1採用了帶孔的結構，共有7排 L，這種結構能
夠明顯的增加聚氨酯套1的伸縮性，提高擺頭單元的擺頭效果。在實際應用中孔的排數越多，
聚氨酯套1的伸縮性越好，擺頭單元的擺頭效果越好。聚氨酯套1頭部和擺頭盤2頂面可以 採用平面結構，也可以採用球面結構。圖7中聚氨酯套1採用波紋結構，波紋數為4個，其 作用也是增加聚氨酯套1的伸縮性，提高擺頭單元的擺頭效果。在實際應用中波紋個數越多， 聚氨酯套1的伸縮性越好，擺頭單元的擺頭效果越好；聚氨酯套1頭部和擺頭盤2頂面採用 了球面結構，也可以採用平面結構。圖8是採用螺旋彈簧6為彈性元件的擺頭單元示意圖， 主要由擺頭盤2、鋼球3、支撐座4和螺旋彈簧6組成；擺頭盤2頂面採用球面結構，也可以採用平面結構；螺旋彈簧6與擺頭盤2和支撐座4通過自身結構進行聯接。圖9與圖8的 區別是螺旋彈簧6與擺頭盤2以及螺旋彈簧6和支撐座4採用帶鉤卡簧5進行聯接。圖10 中螺旋彈簧6採用端部帶卡鉤的結構，並且在擺頭盤2和支撐座4的相應位置鑽孔，其作用 是更好的實現螺旋彈簧6與擺頭盤2和支撐座4的聯接；帶卡鉤螺旋彈簧6參閱圖11所示； 擺頭盤2頂面採用平面結構，也可以採用球面結構。
每一個擺頭單元都需要與導向柱7進行聯接，從而實現擺頭單元的上下移動。擺頭單元 通過支撐座4與導向柱7進行聯接。圖12中支撐座4與導向柱7是採用卡環8聯接的。圖 13中支撐座4與導向柱7是採用螺紋聯接的。圖14中支撐座4與導向柱7是採用圓柱銷9 聯接的。
下面舉例說明使用擺頭單元的多點成形裝置成形板類件時的工作過程。首先，通過調整 機構將具有擺頭功能的基本體群調整為所需要的形面；然後，通過加載機構對被加工的板類 件進行加載，在加載過程中板材與具有擺頭功能的基本體單元接觸，由於擺頭單元可以向空 間任意方向擺動，所以任意一個擺頭單元都會適應板材的變形趨勢進行擺頭從而保持與板材 的大面積的接觸；最後，卸載並取出工件，每一個擺頭單元在彈性元件的作用下又回復原位。
以圖7為例來說明單個擺頭單元的工作過程。板材在一定的壓力下與擺頭單元進行接 觸，板材的變形會對擺頭單元產生作用力，這種作用力會作用在聚氨酯套1頭部和擺頭盤2 上。由於聚氨酯套1具有伸縮性，會使擺頭盤2在聚氨酯套1的包容下沿鋼球3的球面具有 任意方向的自由度，所以板材變形對擺頭單元的作用力會使聚氨酯套1 一側的波紋伸長而對 應的另一側波紋縮短，從而使擺頭盤2轉動以適應板材的變形。當成形結束卸載後，擺頭單 元不再受到板材的作用力，就會在聚氨酯套l的彈性作用下回復原位。
使用擺頭單元的多點成形裝置增大基本體單元與板材的接觸面積，並能適應板材的變形 趨勢，從而顯著的減少成形過程中的壓痕和起皺等缺陷的產生，提高工件的成形質量。
權利要求1. 一種使用擺頭單元的多點成形裝置，主要由基本體群、基本體調整機構和加載機構組成，其特徵在於所述的基本體群由具有擺頭功能的基本體單元組成，具有擺頭功能的基本體單元包括擺頭盤(2)、鋼球(3)、支撐座(4)及彈性元件，鋼球(3)放置在擺頭盤(2)與支撐座(4)之間，擺頭盤(2)頂面設計成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，所述的彈性元件柔性聯接支撐座(4)、鋼球(3)及擺頭盤(2)，擺頭盤(2)可繞鋼球(3)自由擺頭，並可以在卸載後復位。
2. 根據權利要求1所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特徵在於所述的彈性元件 採用一種由聚氨酯材料製造的聚氨酯套(1)，聚氨酯套(1)將鋼球(3)和擺頭盤(2)包 容在一起，並聯接在支撐座(4)上。
3. 根據權利要求2所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特徵在於所述的聚氨酯套 (1)可採用筒形或波紋形結構。
4. 根據權利要求2所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特徵在於所述的聚氨酯套 (1)的筒形壁上設有多個孔。
5. 根據權利要求2所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特徵在於所述的聚氨酯套 (1)與支撐座(4)的聯接方式可採用卡簧(5)鎖緊，所述的卡簧(5)採用一套兩件的半圓形結構，半圓形結構的端頭帶有卡鉤，並通過卡鉤相互鎖緊。
6. 根據權利要求1所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特徵在於所述的彈性元件 採用一種螺旋彈簧(6)，所述的螺旋彈簧(6)將擺頭盤(2)、鋼球(3)和支撐座(4)聯 接在一起。
7. 根據權利要求6所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特徵在於所述的螺旋彈簧 的兩個端頭可以帶有卡鉤。
8. 根據權利要求6或7所述的使用擺頭單元的多點成形裝置，其特徵在於所述的螺旋 彈簧(6)與支撐座(4)之間，螺旋彈簧(6)與擺頭盤(2)之間可採用卡簧(5)鎖緊， 所述的卡簧(5)採用一套兩件的半圓形結構，半圓形結構的端頭帶有卡鉤，並通過卡鉤相 互鎖緊。
專利摘要本實用新型的使用擺頭單元的多點成形裝置涉及一種用於板類件三維曲面成形的塑性加工設備，屬於機械工程領域。其目的是提高在多點成形中被加工件的成形質量，提供高性能的多點成形裝置。該裝置主要由基本體群、基本體調整機構和加載機構組成，所述的基本體群由具有擺頭功能的基本體單元組成，具有擺頭功能的基本體單元包括擺頭盤(2)、鋼球(3)、支撐座(4)及彈性元件，所述的彈性元件採用聚氨酯套(1)或螺旋彈簧(6)，鋼球(3)放置在擺頭盤(2)與支撐座(4)之間，聚氨酯套(1)頭部和擺頭盤(2)頂面設計成具有較大曲率半徑的球形曲面或平面，所述的彈性元件柔性聯接支撐座(4)、鋼球(3)及擺頭盤(2)，擺頭盤(2)可繞鋼球(3)自由擺頭，並可以在卸載後復位。
文檔編號B29C43/00GK201268057SQ200820072138
公開日2009年7月8日 申請日期2008年7月17日 優先權日2008年7月17日
發明者付文智, 劉純國, 崔相吉, 李明哲, 胡志清, 蔡中義, 鄧玉山, 振 隋, 龔學鵬 申請人:吉林大學