本發(fā)明公開一種輥式多截面控制型材三維拉彎無(wú)模成形裝置，涉及一種型材拉彎、扭轉(zhuǎn)成形裝置，可廣泛用于流線形三維型材結(jié)構(gòu)件的拉彎扭轉(zhuǎn)成形，屬于金屬型材拉彎成形技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著三維彎扭成形構(gòu)件的廣泛應(yīng)用，軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，各點(diǎn)彎曲半徑較大，截面形狀復(fù)雜的金屬型材三維成形目前基本采用在拉彎?rùn)C(jī)上使用拉彎模具進(jìn)行二維彎曲成形，然后卸下工件進(jìn)行人工扭轉(zhuǎn)制成。

現(xiàn)有技術(shù)有的只解決了型材三維拉彎成形過(guò)程中的型材入模、成形、回彈控制和模具部件通用化問(wèn)題。由于缺少了一個(gè)自由度的調(diào)整和控制，型材在扭轉(zhuǎn)成形產(chǎn)生回彈時(shí)扭轉(zhuǎn)角度不能得到補(bǔ)償，需對(duì)成形模塊進(jìn)行修正。即現(xiàn)有技術(shù)的不足之處是，每一種拉彎零件都需要一組對(duì)應(yīng)的成形模塊，即使對(duì)于相同截面且彎曲方向相近的零件也需要不同的成形模塊。本專利技術(shù)貢獻(xiàn)是找到一種通用性更好的三維拉彎成形裝置和方法，實(shí)際應(yīng)用更為靈活、高效，成形精度更高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種輥式多截面控制型材三維拉彎無(wú)模成形裝置，很好地解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。

在機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，拉彎成形是一種凸模成形方法，是由直線形型材依靠拉彎?rùn)C(jī)使型材逐漸貼合凸模而彎扭成形的，而型材成形后唯一的尺寸和形狀不產(chǎn)生變化的部位是成形件上的法向截面（變化極小，可以這樣近似地認(rèn)為）。本發(fā)明采用一組軸線處于型材法向截面的平面上，外形按型材截面輪廓設(shè)計(jì)的輥輪構(gòu)建一個(gè)型材成形所需要的不連續(xù)的凸模組來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)模成形是本發(fā)明的目的所在。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種輥式多截面控制型材三維拉彎無(wú)模成形裝置，其技術(shù)解決方案如下：

型材在拉彎成形時(shí)，靠一組輥輪實(shí)現(xiàn)無(wú)模成形；其中，包括一個(gè)機(jī)座、若干個(gè)輥輪和若干個(gè)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架；萬(wàn)向角度可調(diào)整支架的左右橫向位置利用導(dǎo)向鍵依次定位于機(jī)座上的T型槽上，并可沿T型槽前后移動(dòng)調(diào)整位置，用T型螺栓與機(jī)座固定聯(lián)接；輥輪通過(guò)其上的中心圓孔配合安裝于萬(wàn)向角度可調(diào)整支架上的球頭螺紋桿上，其沿球頭螺紋桿軸向移動(dòng)的位置由螺母限定；通過(guò)調(diào)整萬(wàn)向角度可調(diào)整支架在機(jī)座上的前后位置及球頭螺紋桿的軸線方向和螺母的位置確定輥輪在空間上的位置。

本發(fā)明所述的輥式多截面控制型材三維拉彎成形裝置，其特征在于：輥輪是基于型材截面輪廓形狀和尺寸并留出適當(dāng)間隙按著設(shè)定回轉(zhuǎn)軸構(gòu)建的回轉(zhuǎn)體，中心沿軸向加工有與球頭螺紋桿外徑精確配合的孔。

本發(fā)明所述的輥式多截面控制型材三維拉彎成形裝置，其特征在于：機(jī)座是精確開設(shè)有沿橫向平行等距的T形導(dǎo)向槽的矩形平板，用于安裝萬(wàn)向角度可調(diào)整支架。

本發(fā)明所述的輥式多截面控制型材三維拉彎成形裝置，其特征在于：萬(wàn)向角度可調(diào)整支架主要由支架座、上下兩個(gè)封閉式球面副和球頭螺紋桿構(gòu)成；所述的支架座是一個(gè)帶有立柱的平板型構(gòu)件，立柱上沿前后方向開設(shè)有精確導(dǎo)向定位孔，座板沿左右方向開設(shè)有導(dǎo)向定位槽，導(dǎo)向定位孔和導(dǎo)向定位槽空間相互垂直；所述的上封閉式球面副是由半球面螺紋桿、半球面蓋板和中間帶孔的球形回轉(zhuǎn)體組成的部件，該封閉式球面副通過(guò)半球面螺紋桿與支架座上的圓柱孔配合，可前后移動(dòng)，用前后兩個(gè)螺母固定在支架座上；所述的下封閉式球面副是由半球面滑塊、半球面蓋板和球頭螺紋桿組成的部件，該封閉式球面副上的半球面滑塊與支架座座板上的T型槽滑動(dòng)配合，并可以左右移動(dòng)，用T型螺栓固定在支架座上；所述的球頭螺紋桿上安裝有輥輪、螺母和螺母，上端套裝在球形回轉(zhuǎn)體中的孔內(nèi)，可相對(duì)滑動(dòng)；當(dāng)前后調(diào)整上封閉式球面副的位置，左右調(diào)整下封閉式球面副的位置時(shí)，球頭螺紋桿的軸線方向和空間位置就會(huì)發(fā)生改變，輥輪的軸線方向和空間位置得到控制，實(shí)現(xiàn)有限的多維方向調(diào)整。

螺母限定輥輪的下止點(diǎn)位置，也就是輥輪的初始位置；雙螺母限定輥輪的上止點(diǎn)位置，上止點(diǎn)位置也就是輥輪在型材成形結(jié)束時(shí)的位置。輥輪的數(shù)量需完全覆蓋整個(gè)型材的變形區(qū)域。

由于三維拉彎成形過(guò)程是伴隨扭轉(zhuǎn)逐漸進(jìn)入各個(gè)輥輪溝槽的，因此適當(dāng)調(diào)整螺母的初始位置是必要的，保證型材能順利地進(jìn)入每一個(gè)輥輪。

當(dāng)有回彈出現(xiàn)時(shí)，可以調(diào)整萬(wàn)向角度可調(diào)整支架在機(jī)座上的前后位置、萬(wàn)向角度可調(diào)整支架的球頭螺紋桿的空間角度和螺母的位置解決。

本發(fā)明的機(jī)座和萬(wàn)向角度可調(diào)整支架是通用零部件，一組成形輥輪可適用于相同截面型材不同彎曲曲率的成形零件。

本發(fā)明的積極效果在于：

采用多個(gè)輥輪、分截面控制型材三維彎扭成形零件的法向截面在空間上的位置和角度，使直線形型材按預(yù)定的軌跡逐段彎曲扭轉(zhuǎn)完成復(fù)合成形；一個(gè)輥輪控制一個(gè)成形零件的一個(gè)法向截面的空間位置和角度；由一個(gè)機(jī)座、若干個(gè)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架和一組成形輥輪等零部件構(gòu)成，一個(gè)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架上安裝并控制一個(gè)輥輪，確保其空間位置和軸線方向滿足變形要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的總體視圖，在拉彎成形結(jié)束時(shí)的三維圖；

圖2是本發(fā)明的總體視圖的主視圖；

圖3是本發(fā)明裝置的萬(wàn)向角度可調(diào)整支架的總裝配三維圖；

圖4是本發(fā)明的萬(wàn)向角度可調(diào)整支架的總裝配主視圖；

圖5是萬(wàn)向角度可調(diào)整支架總裝配圖的A-A剖視圖；

圖中：1.機(jī)座；2.萬(wàn)向角度可調(diào)整支架；3.輥輪；4.型材；5.支架座；6. T形螺栓及螺母；7.T形螺栓及螺母；8.半球面滑塊；9.半球面蓋板；10.下止點(diǎn)調(diào)整螺母；11.上止點(diǎn)調(diào)整螺母；12.球頭螺紋桿；13.半球面蓋板；14.球形回轉(zhuǎn)體；15.半球面螺紋桿；16.螺母；17.導(dǎo)向鍵。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

參見(jiàn)附圖，圖1~圖5中所示為一組由9個(gè)輥輪3和9個(gè)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2構(gòu)建成本發(fā)明裝置。其中，機(jī)座1和萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2為通用零部件，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)和三維拉彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)使之能盡可能多的適應(yīng)各種拉彎件的加工；萬(wàn)向角度可調(diào)整支架可以設(shè)計(jì)成不同規(guī)格和角度調(diào)整范圍的系列通用或標(biāo)準(zhǔn)部件，并應(yīng)與底座開設(shè)的Ｔ型槽相匹配；輥輪外輪廓溝槽應(yīng)根據(jù)型材截面輪廓進(jìn)行設(shè)計(jì)，其上必需的避讓間隙應(yīng)設(shè)在非受力面上，輥輪的軸線方向應(yīng)根據(jù)彎曲件的彎曲特點(diǎn)和球頭螺桿的角度調(diào)整范圍進(jìn)行設(shè)定，滾輪直徑和輔助結(jié)構(gòu)部分可根據(jù)強(qiáng)度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本發(fā)明由一組簡(jiǎn)單且容易制造的輥輪3，若干個(gè)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2和一個(gè)機(jī)座1組成。輥輪3套裝在萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2上的球頭螺紋桿12上，其可以在球頭螺紋桿12上沿軸滑動(dòng)，滑動(dòng)范圍由螺母10和螺母11限定；萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2利用導(dǎo)向鍵17依次定位于機(jī)座1上的T型槽上，并可沿T型槽方向前后移動(dòng)調(diào)整位置，用T型螺栓7與機(jī)座1固定聯(lián)接。

所述的輥輪3，其外形輪廓應(yīng)根據(jù)型材截面輪廓設(shè)計(jì)，在非受力面上留出適當(dāng)?shù)谋茏岄g隙，軸線方向和輥輪直徑大小應(yīng)結(jié)合型材的截面、輪廓形狀、彎曲特點(diǎn)和整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)靈活進(jìn)行設(shè)計(jì)，輥輪3應(yīng)加工與球頭螺紋桿12相配的中間孔。

所述的機(jī)座1是其上精確開設(shè)有沿橫向平行等距的T形導(dǎo)向槽的矩形平板，用于定位安裝萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2。

為了保證輥輪3的空間位置和軸線方向正確，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2。萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2主要由支架座5、上下兩個(gè)封閉式球面副和球頭螺紋桿12構(gòu)成。支架座5是一個(gè)帶有立柱的平板型構(gòu)件，立柱設(shè)計(jì)有一圓柱形導(dǎo)向定位孔，座板上開設(shè)有T型導(dǎo)向固定槽，孔、槽的軸線在空間上相互垂直，且與底座面平行。所述的上封閉式球面副是由半球面螺紋桿15、半球面蓋板13和中間帶孔的球形回轉(zhuǎn)體14構(gòu)成，該封閉式球面副通過(guò)半球面螺紋桿15與支架座5上的圓柱孔間隙配合，可前后移動(dòng)，用兩個(gè)螺母16固定在支架座5上。所述的下封閉式球面副是由半球面滑塊8、半球面蓋板9和球頭螺紋桿12構(gòu)成，該封閉式球面副上的半球面滑塊8與支架座5座板上的T型槽滑動(dòng)配合，并可以左右移動(dòng)，用T型螺栓6固定在支架座5上。所述的球頭螺紋桿12上端套裝在球形回轉(zhuǎn)體14的中心孔內(nèi)，輥輪3套裝在球頭螺紋桿12上。當(dāng)前后調(diào)整上封閉式球面副的位置，左右調(diào)整下封閉式球面副的位置時(shí)，球頭螺紋桿12的軸線方向和空間位置可任意改變，即輥輪3的軸線方向可以得到控制，實(shí)現(xiàn)有限的多維方向調(diào)整。螺母10限定輥輪3的下止點(diǎn)位置，也就是輥輪3的初始位置；雙螺母11限定輥輪3的上止點(diǎn)位置，上止點(diǎn)位置也就是輥輪3在型材成形結(jié)束時(shí)的位置。輥輪3的數(shù)量需完全覆蓋整個(gè)型材的變形區(qū)域。

由于三維拉彎成形過(guò)程是伴隨扭轉(zhuǎn)逐漸進(jìn)入各個(gè)輥輪溝槽的，因此適當(dāng)調(diào)整螺母10的初始位置是必要的，保證型材能順利地進(jìn)入每一個(gè)輥輪3。

當(dāng)有回彈出現(xiàn)時(shí)，可以調(diào)整萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2在機(jī)座1上的前后位置、萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2的球頭螺紋桿12的空間角度和螺母11的位置解決。

在拉彎成形前需對(duì)本裝置進(jìn)行調(diào)整安裝，并應(yīng)按下述步驟進(jìn)行。

1）根據(jù)所使用的拉彎?rùn)C(jī)參數(shù)正確定位安裝機(jī)座1于拉彎?rùn)C(jī)上，萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2用導(dǎo)向鍵橫向等距布置在機(jī)座1上，暫時(shí)不固定。

2) 確定彎曲件與本發(fā)明在空間上的相對(duì)位置，彎曲件應(yīng)處于所有輥輪3可以調(diào)整到達(dá)的范圍之內(nèi)，即本裝置上的所有輥輪3應(yīng)能覆蓋彎曲件的有效變形區(qū)域。此處所述的彎曲件是考慮回彈參數(shù)后的三維彎曲件CAD圖。此時(shí)彎曲件與每個(gè)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2在左右橫向的位置就確定了。

3) 利用三維繪圖軟件在三維彎曲件CAD圖上作該圖的一個(gè)法向橫截平面，同時(shí)獲得了一個(gè)法向截面圖；根據(jù)已設(shè)計(jì)好的輥輪尺寸和輥輪相對(duì)于型材法向截面圖的位置，做出通過(guò)輥輪軸線的一條直線，該直線與平行于機(jī)座1上平面且通過(guò)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2上的兩個(gè)封閉式球面副中心的兩平面相交，獲得兩個(gè)交點(diǎn)，我們定義與通過(guò)上封閉式球面副中心的平面交點(diǎn)為上交點(diǎn)，與通過(guò)下封閉式球面副中心的平面交點(diǎn)為下交點(diǎn)；調(diào)整法向橫截平面的位置，使上交點(diǎn)與裝置中的一個(gè)萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2上的上封閉式球面副中心在左右方向的距離接近于零（一般小于0.1mm就可以了）；此上交點(diǎn)的位置可視為上封閉式球面副中心的位置，下交點(diǎn)位置即為下封閉式球面副中心的位置；下封閉式球面副中心的位置就是該萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2的前后位置，此時(shí)該萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2在機(jī)座1上的位置就確定了。按此方法依次確定所有萬(wàn)向角度可調(diào)整支架2在機(jī)座1上的位置，并用T形螺栓7固定。下交點(diǎn)與上交點(diǎn)在左右方向的差值就是下封閉式球面副中心與上封閉式球面副中心在左右方向上的距離，按此差值調(diào)整半球面滑塊8的左右位置并用T形螺栓6固定。下交點(diǎn)與上交點(diǎn)在前后方向的差值就是上封閉式球面副中心與下封閉式球面副中心在前后方向上的距離，按此差值調(diào)整半球面螺紋桿15的前后位置并用兩個(gè)螺母16固定。量取下交點(diǎn)距輥輪3的上平面距離，確定螺母11的位置并用雙螺母鎖定。螺母10視拉彎?rùn)C(jī)預(yù)拉工件的位置和成形過(guò)程的具體情況分別調(diào)整位置，以工件順利進(jìn)入輥輪3的溝槽為最佳位置為原則。

至此一種三維拉彎成形彎曲件的輥式多截面控制型材三維拉彎無(wú)模成形裝置初始調(diào)整安裝工作結(jié)束，進(jìn)入試?yán)瓘濍A段。根據(jù)試?yán)瓘澇尚瘟慵某尚吻闆r調(diào)整各個(gè)輥輪3的空間位置，直至彎曲件滿足用戶要求為止。