專利名稱：板材拉形機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
板材拉形機(jī)是用于板類件三維曲面成形的塑性加工設(shè)備，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
拉形機(jī)是使板材產(chǎn)生拉伸變形的設(shè)備，主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域中雙曲率蒙皮零件的成 形。傳統(tǒng)的拉形機(jī)可分為橫向拉形機(jī)和縱向拉形機(jī)。拉形可以使板材的內(nèi)外層在拉伸方向產(chǎn) 生拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，從而減少工件的回彈量。由于傳統(tǒng)拉形機(jī)的夾鉗夾持住板材后在拉形模 的配合下使板材的各個(gè)部分沿縱向同步拉伸，在成形雙曲率蒙皮零件時(shí)零件的拉應(yīng)力和拉應(yīng) 變分布明顯不均勻。因此，在拉形時(shí)坯料往往需要較大的工藝余量，導(dǎo)致材料的利用率很低。 另外，目前常用的拉形機(jī)采用了復(fù)雜的控制系統(tǒng)，導(dǎo)致其制造費(fèi)用昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種板材拉形機(jī)，其目的在于拉形時(shí)使板材的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布更加均 勻，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面件的拉形，提高拉形件的成形質(zhì)量，提高材料利用率，并降低拉形機(jī)的制 造成本。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合


如下-
一種板材拉形機(jī)，主要由機(jī)架l、位于機(jī)架1左右兩側(cè)的夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)組成；所 述的機(jī)架1支撐左右兩側(cè)的夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)；所述的夾持機(jī)構(gòu)又分為上、下部分，各部 分均由多個(gè)夾持裝置排列成一排；所述的下壓機(jī)構(gòu)由多個(gè)下壓裝置排列成一排或多排。
所述的位于機(jī)架1左側(cè)夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)與位于機(jī)架1右側(cè)夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)之間 的距離可以調(diào)整。
所述的夾持裝置主要由夾料板2、液壓缸4、銷子8和支架9組成，所述的夾料板2通 過(guò)支架9與液壓缸4聯(lián)接，夾料板2通過(guò)銷子8聯(lián)接在支架9上，并相對(duì)支架9擺動(dòng)。
所述的下壓裝置主要由輥輪3、液壓缸4、銷子8和支架9組成，所述的輥輪3通過(guò)支 架9與液壓缸4聯(lián)接，輥輪3通過(guò)銷子8聯(lián)接在支架9上，并相對(duì)支架9擺動(dòng)。
所述的下壓裝置主要由輥輪3、液壓缸4、輥輪支架ll、銷子8和支架9組成，所述的 輥輪3裝在輥輪支架11上，并能繞輥輪支架11轉(zhuǎn)動(dòng)，輥輪支架11通過(guò)銷子8聯(lián)接在支架9 上，并相對(duì)支架9擺動(dòng)，輥輪3通過(guò)擋板12和螺釘13進(jìn)行軸向限位。
所述的夾料板2做成咬緊板料式結(jié)構(gòu)或板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)，所述的咬緊板料式結(jié)構(gòu)采用鋸
3齒狀凸起的結(jié)構(gòu)；所述的板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)采用上下配合的凹槽和凸起結(jié)構(gòu)。
在所述的夾料板2和支架9之間加裝使夾料板2復(fù)位的彈性元件14，所述的彈性元件 14采用螺旋彈簧或彈簧片。
在所述的輥輪3和支架9之間或輥輪支架11和支架9之間加裝使輥輪3復(fù)位的彈性元 件14，所述的彈性元件14采用螺旋彈簧或彈簧片。
通過(guò)在夾料板2和支架9之間的間隙內(nèi)穿裝鋼絲軟軸15，將各個(gè)夾持裝置聯(lián)接起來(lái)。 通過(guò)在輥輪3和支架9之間的間隙內(nèi)或在輥輪支架11和支架9之間的間隙內(nèi)穿裝鋼絲 軟軸15，將各個(gè)下壓裝置聯(lián)接起來(lái)。
本發(fā)明所述的板材拉形機(jī)主要由機(jī)架和左右兩側(cè)的夾持機(jī)構(gòu)、下壓機(jī)構(gòu)組成。夾持機(jī)構(gòu) 又分為上下部分，各部分可由多個(gè)夾持裝置排列成一排。夾持裝置由夾料板、液壓缸、銷子 和支架組成。下壓機(jī)構(gòu)由多個(gè)下壓裝置排列成一排或多排。下壓裝置由輥輪、液壓缸、銷子 和支架組成。在板材拉形過(guò)程中，由于板料各部分的不均勻變形，夾料板或輥輪可以以銷子 為軸心產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)角；為了使夾料板或輥輪在卸載之后自動(dòng)復(fù)位，可以在夾料板或輥輪和支 架之間安裝彈性元件，彈性元件可以采用螺旋彈簧或彈簧片。為了使夾持機(jī)構(gòu)的各個(gè)夾持裝 置以及下壓機(jī)構(gòu)的各個(gè)下壓裝置的動(dòng)作趨于同步，可以采用鋼絲軟軸將每排夾持裝置或下壓 裝置聯(lián)接在一起。夾持機(jī)構(gòu)的作用是夾持板材，并對(duì)板材施加一定的拉力。下壓機(jī)構(gòu)的作用 是在夾持機(jī)構(gòu)和拉形模的配合下對(duì)板材施加一定的拉力，并使板材最終成形。拉形件一般都 是雙曲率蒙皮零件，夾持機(jī)構(gòu)在夾持板材時(shí)以及下壓機(jī)構(gòu)在下壓板材時(shí)，能夠適應(yīng)拉形模的 曲率變化，因此本發(fā)明中的夾持裝置和下壓裝置均采用液壓傳動(dòng)方式，并且?jiàn)A料板和輥輪具 有擺頭功能。在成形板材時(shí)，上下夾持機(jī)構(gòu)和各排的下壓機(jī)構(gòu)的液壓力可以按排為單位進(jìn)行 調(diào)整，當(dāng)每排的夾持機(jī)構(gòu)或下壓機(jī)構(gòu)中多個(gè)液壓缸的液壓力相同時(shí)，每排的各個(gè)夾料板或每 排的各個(gè)輥輪沿拉形模的橫截面形狀產(chǎn)生不同的壓下量，從而使拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分 布更加均勻。
技術(shù)效果本發(fā)明的板材拉形機(jī)，與傳統(tǒng)的拉形機(jī)相比，通過(guò)每排下壓機(jī)構(gòu)中的多個(gè)下 壓裝置的運(yùn)用，使得拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布更加均勻，提高拉形件的成形質(zhì)量，減少 拉形件的工藝余量，提高材料利用率，并能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面件的拉形。該機(jī)摒棄了傳統(tǒng)拉形機(jī) 復(fù)雜的控制系統(tǒng)，釆用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)液壓力來(lái)柔性控制板材的變 形，從而使拉形機(jī)的制造成本顯著降低。

圖l是拉形機(jī)的示意圖，其中-
圖l(a)是主視圖l(b)是主視圖的A向視圖l(c)是主視圖的B-B截面剖視圖。圖2是機(jī)架帶有調(diào)整裝置的拉形機(jī)示意圖。
圖3是夾持機(jī)構(gòu)的示意圖，其中
圖30)是主視圖3(b)是主視圖的A向視圖。
圖4是下壓機(jī)構(gòu)的示意圖，其中
圖4(a)是主視圖4(b)是主視圖的A向視圖。
圖5是具有擺頭功能的夾持裝置的示意圖。
圖6是具有擺頭功能的下壓裝置的示意圖。
圖7是具有咬緊板料式結(jié)構(gòu)的夾料板結(jié)構(gòu)示意圖，其屮
圖7(a)是主視圖7(b)是主視圖A-A截面的剖視圖； 圖7(c)是三維圖。
圖8是具有板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)的夾料板結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖8(a)是主視圖8(b)是主視圖A-A截面的剖視圖。
圖9是與圖8成對(duì)使用的具有板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)的夾料板結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
圖9(a)是主視圖9(b)是主視圖A-A截面的剖視圖。
圖io是具有板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)的夾料板夾持板材的示意圖。
圖ll是具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的輥輪結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖ll(a)是主視圖ll(b)是主視圖A-A截面剖視圖ll(c)是圖ll(b)的B-B截面剖視圖。
圖12是不具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的輥輪結(jié)構(gòu)示意圖，其中
圖12(a)是主視圖12(b)是主視圖A-A截面剖視圖12(c)是圖12(b)的B-B截面剖視圖。
圖13是將螺旋彈簧安裝在夾料板和支架之間的示意圖。
圖14是將彈簧片安裝在夾料板和支架之間的示意圖，其中
圖14(a)是剖視圖14(b)是圖14(a)的A-A截面剖視圖15是將螺旋彈簧安裝在輥輪支架和支架之間的示意圖，其中 圖15(a)是剖視圖；圖15(b)圖15(a)的A-A截面剖視圖。
圖16是采用鋼絲軟軸將多個(gè)夾持裝置聯(lián)接在一起的示意圖，其中
圖16(a)是主視圖16(b)是主視圖的A向視圖。
圖17是采用鋼絲軟軸將多個(gè)下壓裝置聯(lián)接在一起的示意圖，其中
圖17(a)是主視圖17(b)是主視圖的A向視圖。
圖中1.機(jī)架，2.夾料板，3.輥輪，4.液壓缸，5.板材，6.拉形模，7.調(diào)整裝置8. 銷子，9支架，10.螺釘，11.輥輪支架，12.擋板，13.螺釘，14.彈性元件，15.鋼絲軟 軸
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體內(nèi)容和工作過(guò)程。
圖1是拉形機(jī)示意圖，拉形機(jī)由機(jī)架1與左右兩側(cè)夾持機(jī)構(gòu)、下壓機(jī)構(gòu)組成，機(jī)架1支
撐左右兩側(cè)夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)。在圖1中，夾料板2和輥輪3均由液壓缸4來(lái)提供動(dòng)力， 夾持機(jī)構(gòu)通過(guò)夾料板2來(lái)夾持板材并施加一定的拉力，下壓機(jī)構(gòu)通過(guò)輥輪3來(lái)接觸板材5， 并在拉形模6的配合下對(duì)板材5施加一定的拉力，并使板材5最終成形。圖2與圖1的區(qū)別 是，機(jī)架1上帶有調(diào)整裝置7來(lái)調(diào)整左右兩側(cè)夾持機(jī)構(gòu)、下壓機(jī)構(gòu)之間的距離，以適應(yīng)不同 尺寸板材的成形。圖3是夾持機(jī)構(gòu)的示意圖，其分上下部分，各部分分別由多個(gè)夾持裝置排 列成一排。圖4是下壓機(jī)構(gòu)的示意圖，其由多個(gè)下壓裝置排列成一排或多排，此實(shí)施例中采 用兩排。上下夾持機(jī)構(gòu)和每排的下壓機(jī)構(gòu)的液壓力按排為單位進(jìn)行調(diào)整，在成形板材時(shí)，每 排夾持機(jī)構(gòu)或下壓機(jī)構(gòu)中多個(gè)液壓缸4中的液壓力相同，使得每排夾持機(jī)構(gòu)的各個(gè)夾料板2 或每排下壓機(jī)構(gòu)的各個(gè)輥輪3沿拉形模橫截面形狀產(chǎn)生不同的壓下量，從而使拉形件的拉應(yīng) 力和拉應(yīng)變的分布更加均勻。
圖5是具有擺頭功能的夾持裝置的示意圖，其由夾料板2、液壓缸4、銷子8和支架9 組成。夾料板2和支架9通過(guò)銷子8來(lái)聯(lián)接，這樣使得夾料板2具有了擺頭的功能，從而使 得夾料板2在夾持板材5時(shí)能夠適應(yīng)板材5的曲率變化。液壓缸4和支架9通過(guò)螺釘10來(lái) 聯(lián)接。圖6是具有擺頭功能的下壓裝置的示意圖，其由輥輪3、液壓缸4、銷子8和支架9 組成。輥輪3和支架9通過(guò)銷子8來(lái)聯(lián)接，這樣使得輥輪3具有了擺頭的功能，從而使得輥 輪3對(duì)板材5施加作用力時(shí)能夠適應(yīng)板材5的曲率變化。圖7是具有咬緊板料式結(jié)構(gòu)的夾料 板示意圖，這種夾料板2具有鋸齒狀凸起的結(jié)構(gòu)，上下兩個(gè)夾料板2夾住板材時(shí)可以將板材 咬緊，使得板材不能發(fā)生流動(dòng)。圖8是具有板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)的夾料板結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是與 圖8成對(duì)使用的具有板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)的夾料板示意圖，這種夾料板2具有凹槽狀的結(jié)構(gòu)，上 下兩個(gè)夾料板2夾住板材后，板料可以在兩個(gè)夾料板2之間流動(dòng)。圖10是使用具有板f斗流動(dòng)式結(jié)構(gòu)的夾料板夾持板材的示意圖。每排夾持機(jī)構(gòu)也可以僅由兩個(gè)夾持裝置組成，夾料板 2則采用整體結(jié)構(gòu)，用于減少液壓缸4的數(shù)量；當(dāng)使用板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)的夾料板2時(shí)，還能
使板料更好的流動(dòng)。圖ll是具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的輥輪的結(jié)構(gòu)示意圖，輥輪3可以繞輥輪支架11 被動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以減少輥輪3和板材5之間的摩擦，輥輪3和輥輪支架11通過(guò)擋板12 和螺釘13來(lái)聯(lián)接。圖12是不具有轉(zhuǎn)動(dòng)功能的輥輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是將螺旋彈簧安裝 在夾料板2和支架9之間的示意圖，圖14是將彈簧片安裝在夾料板2和支架9之間的示意 圖，這樣夾料板2就具備了卸載后自動(dòng)復(fù)位的功能。圖15是將螺旋彈簧安裝在輥輪支架11 和支架9之間的示意圖，這樣輥輪3就具備了卸載后自動(dòng)復(fù)位的功能。同樣也可以將彈簧片 安裝在輥輪支架11和支架9支架來(lái)起到復(fù)位的作用。當(dāng)輥輪3采用不能自身轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)時(shí)， 螺旋彈簧或彈簧片可以直接安裝在輥輪3和支架9之間。圖16是采用鋼絲軟軸15將每排夾 持裝置聯(lián)接在一起的示意圖，圖17是采用鋼絲軟軸15將每排下壓裝置聯(lián)接在一起的示意圖， 這樣每排夾持裝置或下壓裝置的動(dòng)作可以趨于柔性同步。
下面舉例來(lái)說(shuō)明拉形機(jī)的工作過(guò)程。首先，上部的夾持機(jī)構(gòu)與下壓機(jī)構(gòu)所有液壓缸全部 縮回，下部的夾持機(jī)構(gòu)所有液壓缸全部伸出，將板材兩端放置在下部夾持機(jī)構(gòu)的夾料板上； 其次，上部夾持機(jī)構(gòu)的所有液壓缸伸出夾住板材；然后，通過(guò)下壓機(jī)構(gòu)對(duì)板材施加一定的作 用力，在夾持機(jī)構(gòu)和拉形模的配合下，使板材產(chǎn)生足夠的拉伸變形，最終貼模成形。在整個(gè) 成形過(guò)程中，都是通過(guò)控制液壓缸的液壓力來(lái)控制板材的成形，夾持機(jī)構(gòu)的夾料板和下壓禾幾 構(gòu)的輥輪具有擺頭功能以適應(yīng)板材的雙向曲率變化，每排夾持機(jī)構(gòu)或每排下壓機(jī)構(gòu)中各個(gè)液 壓缸具有相同的液壓力，使得每排夾持機(jī)構(gòu)的各個(gè)夾料板或每排下壓機(jī)構(gòu)的各個(gè)輥輪沿拉形 模橫截面形狀產(chǎn)生不同的下壓量，從而使拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變的分布更加均勻。如果需 要預(yù)拉伸量，可以在與模具接觸前用下壓機(jī)構(gòu)或距離調(diào)整機(jī)構(gòu)使板材產(chǎn)生一定的拉伸變形。
本發(fā)明的拉形機(jī)摒棄了傳統(tǒng)拉形機(jī)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，采用更加合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而使 拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布更加均勻，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面件的拉形，提高拉形件的質(zhì)量，提高 材料的利用率，并降低拉形機(jī)的制造成本。
權(quán)利要求
1、一種板材拉形機(jī)，主要由機(jī)架(1)、位于機(jī)架(1)左右兩側(cè)的夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)組成；其特征在于，所述的機(jī)架(1)支撐左右兩側(cè)的夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)；所述的夾持機(jī)構(gòu)又分為上、下部分，各部分均由多個(gè)夾持裝置排列成一排；所述的下壓機(jī)構(gòu)由多個(gè)下壓裝置排列成一排或多排。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的位于機(jī)架(1)左側(cè)夾持機(jī) 構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)與位于機(jī)架(1)右側(cè)夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)之間的距離可以調(diào)整。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的夾持裝置主要由夾料板(2)、 液壓缸(4)、銷子(8)和支架(9)組成，所述的夾料板(2)通過(guò)支架(9)與液壓缸(4) 聯(lián)接，夾料板(2)通過(guò)銷子(8)聯(lián)接在支架(9)上，并相對(duì)支架(9)擺動(dòng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的下壓裝置主要由輥輪(3)、 液壓缸(4)、銷子(8)和支架(9)組成，所述的輥輪(3)通過(guò)支架(9)與液壓缸(4) 聯(lián)接，輥輪(3)通過(guò)銷子(8)聯(lián)接在支架(9)上，并相對(duì)支架(9)擺動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的下壓裝置主要由輥輪(3)、 液壓缸(4)、輥輪支架(11)、銷子(8)和支架(9)組成，所述的輥輪(3)裝在輥輪支架(11)上，并能繞輥輪支架(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，輥輪支架(11)通過(guò)銷子(8)聯(lián)接在支架(9)上， 并相對(duì)支架(9)擺動(dòng)，輥輪(3)通過(guò)擋板(12)和螺釘(13)進(jìn)行軸向限位。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，所述的夾料板(2)做成咬緊板料 式結(jié)構(gòu)或板料流動(dòng)式結(jié)構(gòu)，所述的咬緊板料式結(jié)構(gòu)采用鋸齒狀凸起的結(jié)構(gòu)；所述的板料流動(dòng) 式結(jié)構(gòu)采用上下配合的凹槽和凸起結(jié)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，在所述的夾料板(2)和支架(9) 之間加裝使夾料板(2)復(fù)位的彈性元件(14)，所述的彈性元件(14)采用螺旋彈簧或彈簧 片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，在所述的輥輪(3)和支架(9) 之間或輥輪支架(11)和支架(9)之間加裝使輥輪(3)復(fù)位的彈性元件(14),所述的彈 性元件(14)采用螺旋彈簧或彈簧片。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，通過(guò)在夾料板(2)和支架(9) 之間的間隙內(nèi)穿裝鋼絲軟軸(15)，將各個(gè)夾持裝置聯(lián)接起來(lái)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的板材拉形機(jī)，其特征在于，通過(guò)在輥輪(3)和支架(9) 之間的間隙內(nèi)或在輥輪支架(11)和支架(9)之間的間隙內(nèi)穿裝鋼絲軟軸(15)，將各個(gè)下 壓裝置聯(lián)接起來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明的板材拉形機(jī)涉及一種用于板類件三維曲面成形的塑性加工設(shè)備，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。其目的是使拉形件的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變分布趨于均勻，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面件的拉形，提高拉形件的成形質(zhì)量，提高材料利用率，并降低拉形裝置的制造成本。該機(jī)主要由機(jī)架(1)和左右兩側(cè)夾持機(jī)構(gòu)、下壓機(jī)構(gòu)組成，所述的機(jī)架(1)支撐左、右兩側(cè)的夾持機(jī)構(gòu)和下壓機(jī)構(gòu)。所述的夾持機(jī)構(gòu)分為上、下部分，各個(gè)部分均由多個(gè)夾持裝置排列成一排，所述的下壓機(jī)構(gòu)由多個(gè)下壓裝置排列成一排或多排。
文檔編號(hào)B21C1/16GK101559442SQ20091006700
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者付文智, 馮朋曉, 劉純國(guó), 崔相吉, 李明哲, 蔡中義, 鄧玉山, 振 隋, 龔學(xué)鵬 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)