[发明专利]一种复合式多点分布压紧装置及管材自由弯曲成型方法

说明书

本发明属于管材自由弯曲技术领域，特别涉及一种复合式多点分布压紧装置及管材自由弯曲成型方法。本技术方案的压紧装置中有若干个压紧机构配合，可实现对待成型管材的多点分布压紧，各压紧机构之间互相独立，可在不干扰推进装置正常推进的前提下，对待成型管材进行可靠压紧，避免管材构件因轴向失稳和周向异常旋转导致的返工、报废，显著提升三维自由弯曲设备成形能力和成形效率。

技术领域

本发明属于管材自由弯曲技术领域，特别涉及一种用于三维自由弯曲成形设备的复合式多点分布压紧装置以及基于该压紧装置的管材自由弯曲成型方法。

背景技术

近年来，军用飞机设计向着结构扁平化、空间紧凑化、整体轻量化方向迈进，对金属管路构件整体化、精确化以及可靠性提出了更高要求。由于此类构件通常具有三维复杂轴线、连续变曲率半径或复杂混合曲率半径等重要几何特征，采用传统弯曲成形技术存在模具成本高、成形范围窄、工艺灵活性差等突出问题，严重制约了复杂管路构件的研制和工程化应用。

三维自由弯曲成形是塑性成形领域一项重要技术变革，该技术借助数字化多轴控制系统，通过实时调整弯曲模在空间内的位置及姿态，配合轴向进给运动，实现三维复杂管路构件的整体精确成形，无需为了适应管材弯曲半径的变化频繁更换弯曲模具，同时能够克服传统成形技术频繁更换模具的问题，是一种典型柔性精确成形技术。随着三维自由弯曲成形技术的发展，在现有技术基础上发展出了三维自由弯曲成形设备（即三维自由弯曲成形弯管机），基于三维自由弯曲成形的原理，三维自由弯曲成形设备需至少具备控制、推进、压紧和弯曲功能，因此，在三维自由弯曲成形设备中设置了电气控制系统、推进装置、压紧装置和包括弯曲模具在内的成形机构。管材自由弯曲成形的过程中，在压紧装置对管材压紧的条件下，推进装置推动管材向前进给，弯曲模具空间姿态及偏离平衡位置的距离发生频繁变化，进而导致待成形管材所受的轴向附加压应力在短时间内急剧变化。此时，若压紧力不足，当轴向压应力超过管材刚度极限后将出现严重失稳现象；若压紧力过大，将产生过大推进负荷，进而阻碍管材的进给运动。然而，现有压紧装置压紧力施加不均匀，压紧行程和压紧力可调范围小，且对管材的规格和材料强度适应性差；此外，管材在进给过程中缺少周向压紧约束，容易出现异常旋转。因此，压紧问题可导致复杂结构导管成形稳定性差，严重降低了产品质量、设备成形能力和成形效率，限制了三维自由弯曲成形技术的发展与拓展应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种复合式多点分布压紧装置及管材自由弯曲成型方法，该装置由多组可相互独立运动且压紧行程和压紧力可调的压紧机构组成，可以根据待成形管材长度选择执行压紧动作的压紧机构数量，并实现对未成形管段的分段、柔性的高可靠性压紧。

本发明具体通过通过以下技术方案实现：

一种复合式多点分布压紧装置，包括机身框架和若干压紧机构，所有压紧机构在机身框架上沿管材进给方向排布；所述机身框架包括底座和架体，且架体固定连接于底座上；所述压紧机构包括安装座、上压紧块、下压紧块、上压紧轮组、下压紧轮组和至少一个气动机构；气动机构包括气缸、驱动连杆、气动控制回路和位置传感器；气缸与所述机身框架的架体固定连接，驱动连杆的顶端与气缸轴向活动连接，驱动连杆的底端连接于安装座的顶部；上压紧块与安装座的底部固定连接，下压紧块处于上压紧块的正下方，并与所述机身框架的底座固定连接；上压紧块的底部和下压紧块的顶部分别开设有压管槽；下压紧块的一端为进料端，另一端为出料端，位置传感器设置于下压紧块的出料端，并与所述机身框架的底座固定连接；上压紧轮组布设于上压紧块的两端，并与安装座的底部固定连接；下压紧轮组布设于下压紧块的两端，并与所述机身框架的底座固定连接；位置传感器与三维自由弯曲成形设备的中央控制器电性连接，气缸通过气动控制回路与三维自由弯曲成形设备中的电气控制系统电性连接。

进一步的，压紧机构中设置有两个同步运动的气动机构；所述安装座的顶部沿管材进给方向间隔设置有两个铰链Ⅰ，且两个铰链Ⅰ与安装座轴线中点的距离相等，两个气动机构的驱动连杆分别通过两个铰链Ⅰ与安装座可拆卸连接。