[發明專利]一種用并聯臂式結構控制的用于自由彎曲成形工藝的模具

有效

• 申請號: 202110045735.6
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112845733B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 吳建軍;張宗彩;高昇;宋朝陽;楊俊宙;梁波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D7/08
• 分類號: B21D7/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

本發明一種用并聯臂式結構控制的用于自由彎曲成形工藝的模具，屬于金屬管件塑性加工領域；包括球碗、球模、固定模、底座、控制機構和固定架；固定模的一端設置有外螺紋，通過螺母與底座固定連接；球模通過球碗與固定模的另一端轉動連接；球碗、球模、固定模和底座的中心孔連通，作為待加工管材的彎曲路徑；3組控制機構沿周向均布于底座的外圍，其一端均與固定架鉸接，另一端均與球碗的外周面鉸接，用于調節球碗的轉動角度；該并聯機構具有無累積誤差，精度高；運動部分重量輕，速度高，動態響應好；整體結構緊湊，剛度高，承載能力大，工作空間較小的特點。

技術領域

本發明屬于金屬管件塑性加工領域，具體涉及一種用并聯臂式結構控制的用于自由彎曲成形工藝的模具。

背景技術

管件自由彎曲成形工藝可實現復雜金屬管件(如螺旋管、變曲率管等)的加工成形。與傳統管件繞彎成形裝備相比，自由彎曲成形的管件彎曲半徑和彎曲角度可同時具有柔性，對模具的依賴性較低。從結構特征上看，管件自由彎曲成形模具主要由連接附件、活動模、固定模和控制機構組成。

中國專利CN111250575A中提供了一種雙球碗式模具，屬于金屬管件塑性加工領域；包括活動模、連接附件和固定模，通過所述連接附件將所述活動模和固定模可拆卸連接；固定模的階梯軸部分固定于機架上，通過螺母緊固。管材穿過固定模上的導向孔和活動模，活動模上的圓弧旋轉面朝向固定模。該結構的優點是推動阻力和管件表面磨損程度較低，精度較高。但是由于專利中連接電機和球碗的花鍵軸傳動機構同時要自轉，伸長或縮短，還要以球碗為中心，做空間小范圍的扭轉運動，才能實現球碗三自由度的小角度旋轉運動，所以造成球碗的周向旋轉被先限制在小角度內運動，失去了原有的靈活性，而且造成整個彎管加工機構臃腫、誤差大。

為了增大彎管折彎角度與球碗的周向運動范圍并提高彎管折彎角度的成形精度和實現球碗運動的靈活性，本發明提供了一種新型并聯臂式空間自由彎管加工模具。

發明內容

要解決的技術問題：

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種用并聯臂式結構控制的用于空間管自由彎曲成形工藝的模具，使用并聯臂結構作為動力來使管發生彎曲，在彎管時，通過并聯臂結構調整球碗的位置，同時球模產生主動旋轉完成管的彎曲，可以提高管的彎曲角度和范圍并提高彎管角度的控制精度和靈活性。

本發明的技術方案是：一種用并聯臂式結構控制的用于自由彎曲成形工藝的模具，包括球碗1、球模2、固定模3和底座4；固定模3的一端設置有外螺紋，通過螺母與底座4固定連接；球模2通過球碗1與固定模3的另一端轉動連接；球碗1、球模2、固定模3和底座4的中心孔連通，作為待加工管材的彎曲路徑；其特征在于：還包括控制機構5和固定架7；3組控制機構5沿周向均布于底座4的外圍，其一端均與固定架7鉸接，另一端均與球碗1的外周面鉸接，用于調節球碗1的轉動角度；

所述控制機構5包括螺桿8、第一光軸9、第二光軸10、電機11、滑塊12、固定塊13和連接架14，電機11的底端與固定架7鉸接；螺桿8一端與電機11的輸出軸同軸固定連接，另一端與固定塊13同軸轉動連接；兩個第一光軸9平行設置于螺桿8的兩側，一端固定于電機11上，另一端穿過滑塊12上的第一通孔并固定于固定塊13上，滑塊12沿中心軸開有螺紋孔，與螺桿配合安裝，電機11驅動螺桿8的同時帶動滑塊12沿第一光軸9位移；兩個第二光軸10對稱且平行設置于螺桿8的兩側，一端固定于滑塊12上，另一端穿過固定塊13上的第二通孔并通過連接架14連接，通過連接架14與球碗1鉸接；通過滑塊12的軸向位移實現控制機構5的長度變化；

所述固定架7為圓環平板結構，與底座4同軸，固定于機架上。

本發明的進一步技術方案是：三組所述控制機構5協同調節控制球碗1，使球碗1通過球面接觸在活動范圍為圓心角-45⁰—+45⁰的球面上繞著固定模3旋轉，實現折彎直管。