[发明专利]型材柔性滚弯成形装置及其成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种型材滚弯成形装置及其成形方法，属于工件加工技术领域。

背景技术

目前，弯曲成形技术是航空航天、汽车、化工、船舶等领域制造部门的重要加工方法之一，在机械制造业中占据着十分重要的地位。其中由型材的弯曲成形件是构成飞机骨架的主要结构件，在现代飞机上的应用比例相当大，其成形质量直接关系到飞机的装配精度和使用寿命，是影响飞机研制及保证飞机性能的重要因素。特别是现代飞行器由于气动性能的提高和外形的日益复杂，对型材成形件的准确度与表面质量提出了更高要求，加上高强度低塑性材料（如钛合金）的应用也在不断增加，传统的滚弯成形技术成形出的工件满足不了上述的要求，从而产生了一种新的滚弯成形方法——柔性滚弯。

利用弹性介质对型材进行二轴柔性滚弯成形是一种先进的钣金制造技术，它将弹性介质（聚氨酯橡胶）的冲压优势和传统的滚弯原理相结合，成为钣金成形领域的一个新的发展方向。与传统的滚弯相比较，二轴柔性滚弯技术实现了工件进给和弯曲的统一；它的滚弯能力变得更大，可成功用于高强度、大回弹材料的弯曲成形；工件在滚弯过程中是局部渐进屈服后成形，所需的成形力小，由于板料变形区窄，在板料进入和离开滚轮和聚氨酯橡胶的接触区时，只有很窄的部分不能完成弯曲变形，相比传统滚弯成形技术，二轴柔性滚弯技术大大提高了成形件的质量；由于有聚氨酯橡胶弹性层的保护，可以对带有保护层及表面抛光的工件进行滚弯成形，不会产生工件表面的划伤和压痕，成形后工件表面质量好，且板料在成形时不易发生起皱和开裂现象。

但是，由于二轴柔性滚弯的刚性滚和弹性滚的接触面积相对较小，因而二轴柔性滚弯的分布载荷的范围也相对较小，当系统轴向尺寸、进给量较大时，会导致工件成形的精度不是很高；对于曲率非连续变化的工件成形能力较低，需要多次滚弯才能达到要求同时也影响该工件的成形精度。

发明内容

本发明针对上述问题的不足，提出一种可精确控制成形精度、能加工不同曲率的型材柔性滚弯成形装置及其成形方法。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种型材柔性滚弯成形装置，包括机床，该机床的主轴刚性连接有滚轮进给机构，而机床的工作台上安装有工件承接机构；滚轮进给机构与工件承接机构相对设置，工件承接机构上方置放待加工工件；所述工件承接机构包括容框以及置于容框内的聚氨酯橡胶块，该聚氨酯橡胶块面向滚轮进给结构的一侧呈平面设置；所述机床的NC加工控制器根据待加工工件的成型曲面需求控制工作台的运动轨迹和速度、滚轮进给结构的下压量和下压位置。

优选的：滚轮进给机构包括刚性连接在主轴上的滚轮架，滚轮架上安装有主动滚轮组件，该主动滚轮组件包括滚轮，该滚轮套装在中心轴上，所述中心轴通过轴承安装在滚轮架上。

再优选的：主动滚轮组件还设有挡轮，该挡轮分别与滚轮6和中心轴之间有空隙，该主动滚轮组件两端还设有端盖，该端盖位于滚轮架的外侧，所述挡轮通过螺栓组件与滚轮架、端盖固定在一起。

该型材柔性滚弯成形装置的成形方法，包括以下步骤：首先，编制NC加工程序，该NC加工程序用于控制工作台运动轨迹和速度、滚轮进给机构的下压量和下压位置。其次，根据欲加工工件的曲面形状，通过计算机建模程序模拟出所需加工工件的应力场分布情况，据此获取作用在欲加工工件上的压力和轨迹的优化参数，根据压力和轨迹的优化参数确定出滚轮进给机构的下压量和下压位置，以及确定出工作台所走的轨迹和速度。最后利用滚轮进给机构进行置于工作台上的欲加工工件对刀，对刀之后根据编制好的NC加工程序控制滚轮进给机构的下压量、下压位置以及工作台所走的轨迹和速度，从而使欲加工工件弯曲成加工工件。

优选的：工作台的移动速度小于等于50mm/min。

再优选的：滚轮进给机构的下压量小于等于聚氨酯橡胶块厚度的30%。

本发明的型材柔性滚弯成形装置及其成形方法，不仅具有二轴柔性滚弯成形的工件成形质量好、直边量小、回弹少、精度高、表面质量好等优点，还设计了通过调节主动滚轮组件的下压量、下压位置以及工作台所走的轨迹和速度来完成工件的成形，相比二轴柔性滚弯成形技术，具有以下有益之处：能加工不同曲率的工件、并且所加工出的工件精度高。

附图说明

下面结合附图对本发明的型材柔性滚弯成形装置及其成形方法作进一步说明。

图1是本发明实施例的型材柔性滚弯成形装置及其成形方法结构示意图；

图2是图1中的主动滚轮组件5的结构示意图；

图3是图1的弯曲成形原理示意图；