[發(fā)明專利]異形截面金屬空心構(gòu)件六軸自由彎曲成形裝備及工藝解析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710148463.6
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106862330B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭訓(xùn)忠;馬燕楠;王輝;陶杰;熊昊;靳凱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B21D7/00
• 分類號: B21D7/00
• 代理公司: 北京恒創(chuàng)益佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11556
• 代理人: 柴淑芳

本發(fā)明公開了一種異形截面金屬空心構(gòu)件六軸自由彎曲成形裝備及工藝解析方法，包括以下多軸運動系統(tǒng)：X軸運動系統(tǒng),包括X軸電機(9)、X軸運動機構(gòu)(7)；Y軸運動系統(tǒng)，包括Y軸電機(5)、Y軸運動機構(gòu)(6)；Z軸送料系統(tǒng)，包括Z軸電機(12)、導(dǎo)向機構(gòu)(10)、送料機構(gòu)(11)；彎曲模繞Y軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，包括Y軸轉(zhuǎn)動電機(4)；彎曲模繞Z軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，包括繞Z軸轉(zhuǎn)動電機(8)、繞Z軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(3)；彎曲模繞自身軸線俯仰擺動系統(tǒng)，包括彎曲模(1)、彎曲模擺動電機(2)。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述六軸異形截面空心構(gòu)件自由彎曲成形裝備的成形方法。本發(fā)明能實現(xiàn)異形截面空心構(gòu)件的高尺寸精度、小截面畸變的高質(zhì)量成形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬復(fù)雜構(gòu)件先進制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種異形截面空心構(gòu)件六軸自由彎曲成形裝備及工藝解析方法。

背景技術(shù)

矩形截面或者異形截面空心構(gòu)件主要作為承力構(gòu)件用于航空、航天或者汽車領(lǐng)域，如汽車的排氣系統(tǒng)異形管件、汽車副車架、儀表盤支架、車身框架和空心軸類件、復(fù)雜管件等。該類零件的傳統(tǒng)成形方法主要包括：內(nèi)高壓成形、拉彎、壓彎、滾彎等。在采用內(nèi)高壓成形的方法成形上述零件時，由于需要開模，反復(fù)的試模，修模等過程，因此造成生產(chǎn)效率較低，且費用高昂。而在應(yīng)用拉彎、壓彎、滾彎等方法成形上述零件時，一方面所能成形出的零件空間幾何構(gòu)型較簡單，難以滿足復(fù)雜三維軸線空間零件的成形要求，另一方面，成形出的零件容易產(chǎn)生截面扁平化的缺陷，成形質(zhì)量難以控制。因此，目前在成形異形截面空心構(gòu)件時，大多基于人工試錯法，耗費了極大的人力物力。

五軸自由彎曲成形設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)圓形截面管材的空間自由彎曲成形，但是由于其自由度的限制，無法實現(xiàn)異形截面空心構(gòu)件的自由彎曲成形。

發(fā)明內(nèi)容

由于異形截面空心構(gòu)件與管材、棒材、線材在截面形狀上存在的不同，從而導(dǎo)致適用于管材、棒材、線材的三軸及五軸自由彎曲成形設(shè)備無法實現(xiàn)異形截面空心構(gòu)件的高精度自由彎曲成形。

一種異形截面金屬空心構(gòu)件六軸自由彎曲成形裝備，包括：X軸運動系統(tǒng)、Y軸運動系統(tǒng)、Z軸送料系統(tǒng)、彎曲模繞Y軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、彎曲模繞Z軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、彎曲模繞自身軸線俯仰擺動系統(tǒng)；

X軸運動系統(tǒng),包括X軸電機(9)、X軸運動機構(gòu)(7)；X軸電機(9)的作用在于驅(qū)動X軸運動機構(gòu)(7)沿X軸方向直線運動，進而帶動彎曲模(1)在X軸方向產(chǎn)生偏心距；

Y軸運動系統(tǒng)，包括Y軸電機(5)、Y軸運動機構(gòu)(6)；Y軸電機(5)的作用在于驅(qū)動Y軸運動機構(gòu)(6)在Y軸方向直線運動，進而帶動彎曲模(1)在Y軸方向產(chǎn)生偏心距；

Z軸送料系統(tǒng)，包括Z軸電機(12)、導(dǎo)向機構(gòu)(10)、送料機構(gòu)(11)；Z軸電機(12)的作用在于驅(qū)動送料機構(gòu)(11)沿Z軸方向送料；

彎曲模繞Y軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，包括Y軸轉(zhuǎn)動電機(4)；Y軸轉(zhuǎn)動電機(4)的作用在于驅(qū)動彎曲模(1)繞Y軸轉(zhuǎn)動一定的角度；

彎曲模繞Z軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，包括繞Z軸轉(zhuǎn)動電機(8)、繞Z軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(3)；繞Z軸轉(zhuǎn)動電機(8)的作用在于驅(qū)動繞Z軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(3)繞Z軸轉(zhuǎn)動，進而帶動彎曲模(1)繞Z軸轉(zhuǎn)動；

彎曲模繞自身軸線俯仰擺動系統(tǒng)，包括彎曲模擺動電機(2)；彎曲模擺動電機(2)的作用在于帶動彎曲模(1)繞其和X軸平行的軸線做俯仰擺動。

所述的裝備，X軸運動機構(gòu)(7)及Y軸運動機構(gòu)(6)各自的運動范圍不超過所彎曲的空心構(gòu)件截面方向的最大長度；Z軸送料機構(gòu)(11)的運動范圍為所彎曲的空心構(gòu)件的長度；彎曲模(1)在Y軸轉(zhuǎn)動電機(4)的驅(qū)動作用下繞Y軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動角度為-90°—90°；繞Z軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(3)在繞Z軸轉(zhuǎn)動電機(8)的驅(qū)動作用下，繞Z軸的轉(zhuǎn)動角度為-90°—90°；彎曲模(1)繞自身軸線擺動的角度為-90°—90°。