[發明專利]型材柔性滾彎成形裝置及其成形方法

有效

• 申請號: 201210036181.4
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102581087A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 魯世紅;史學剛;金霞;髙琳;宋哲;陳星
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B21D7/08
• 分類號: B21D7/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發明涉及一種型材滾彎成形裝置及其成形方法，屬于工件加工技術領域。

背景技術

目前，彎曲成形技術是航空航天、汽車、化工、船舶等領域制造部門的重要加工方法之一，在機械制造業中占據著十分重要的地位。其中由型材的彎曲成形件是構成飛機骨架的主要結構件，在現代飛機上的應用比例相當大，其成形質量直接關系到飛機的裝配精度和使用壽命，是影響飛機研制及保證飛機性能的重要因素。特別是現代飛行器由于氣動性能的提高和外形的日益復雜，對型材成形件的準確度與表面質量提出了更高要求，加上高強度低塑性材料（如鈦合金）的應用也在不斷增加，傳統的滾彎成形技術成形出的工件滿足不了上述的要求，從而產生了一種新的滾彎成形方法——柔性滾彎。

利用彈性介質對型材進行二軸柔性滾彎成形是一種先進的鈑金制造技術，它將彈性介質（聚氨酯橡膠）的沖壓優勢和傳統的滾彎原理相結合，成為鈑金成形領域的一個新的發展方向。與傳統的滾彎相比較，二軸柔性滾彎技術實現了工件進給和彎曲的統一；它的滾彎能力變得更大，可成功用于高強度、大回彈材料的彎曲成形；工件在滾彎過程中是局部漸進屈服后成形，所需的成形力小，由于板料變形區窄，在板料進入和離開滾輪和聚氨酯橡膠的接觸區時，只有很窄的部分不能完成彎曲變形，相比傳統滾彎成形技術，二軸柔性滾彎技術大大提高了成形件的質量；由于有聚氨酯橡膠彈性層的保護，可以對帶有保護層及表面拋光的工件進行滾彎成形，不會產生工件表面的劃傷和壓痕，成形后工件表面質量好，且板料在成形時不易發生起皺和開裂現象。

但是，由于二軸柔性滾彎的剛性滾和彈性滾的接觸面積相對較小，因而二軸柔性滾彎的分布載荷的范圍也相對較小，當系統軸向尺寸、進給量較大時，會導致工件成形的精度不是很高；對于曲率非連續變化的工件成形能力較低，需要多次滾彎才能達到要求同時也影響該工件的成形精度。

發明內容

本發明針對上述問題的不足，提出一種可精確控制成形精度、能加工不同曲率的型材柔性滾彎成形裝置及其成形方法。

本發明為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種型材柔性滾彎成形裝置，包括機床，該機床的主軸剛性連接有滾輪進給機構，而機床的工作臺上安裝有工件承接機構；滾輪進給機構與工件承接機構相對設置，工件承接機構上方置放待加工工件；所述工件承接機構包括容框以及置于容框內的聚氨酯橡膠塊，該聚氨酯橡膠塊面向滾輪進給結構的一側呈平面設置；所述機床的NC加工控制器根據待加工工件的成型曲面需求控制工作臺的運動軌跡和速度、滾輪進給結構的下壓量和下壓位置。

優選的：滾輪進給機構包括剛性連接在主軸上的滾輪架，滾輪架上安裝有主動滾輪組件，該主動滾輪組件包括滾輪，該滾輪套裝在中心軸上，所述中心軸通過軸承安裝在滾輪架上。

再優選的：主動滾輪組件還設有擋輪，該擋輪分別與滾輪6和中心軸之間有空隙，該主動滾輪組件兩端還設有端蓋，該端蓋位于滾輪架的外側，所述擋輪通過螺栓組件與滾輪架、端蓋固定在一起。

該型材柔性滾彎成形裝置的成形方法，包括以下步驟：首先，編制NC加工程序，該NC加工程序用于控制工作臺運動軌跡和速度、滾輪進給機構的下壓量和下壓位置。其次，根據欲加工工件的曲面形狀，通過計算機建模程序模擬出所需加工工件的應力場分布情況，據此獲取作用在欲加工工件上的壓力和軌跡的優化參數，根據壓力和軌跡的優化參數確定出滾輪進給機構的下壓量和下壓位置，以及確定出工作臺所走的軌跡和速度。最后利用滾輪進給機構進行置于工作臺上的欲加工工件對刀，對刀之后根據編制好的NC加工程序控制滾輪進給機構的下壓量、下壓位置以及工作臺所走的軌跡和速度，從而使欲加工工件彎曲成加工工件。

優選的：工作臺的移動速度小于等于50mm/min。

再優選的：滾輪進給機構的下壓量小于等于聚氨酯橡膠塊厚度的30%。

本發明的型材柔性滾彎成形裝置及其成形方法，不僅具有二軸柔性滾彎成形的工件成形質量好、直邊量小、回彈少、精度高、表面質量好等優點，還設計了通過調節主動滾輪組件的下壓量、下壓位置以及工作臺所走的軌跡和速度來完成工件的成形，相比二軸柔性滾彎成形技術，具有以下有益之處：能加工不同曲率的工件、并且所加工出的工件精度高。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的型材柔性滾彎成形裝置及其成形方法作進一步說明。

圖1是本發明實施例的型材柔性滾彎成形裝置及其成形方法結構示意圖；

圖2是圖1中的主動滾輪組件5的結構示意圖；

圖3是圖1的彎曲成形原理示意圖；