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CN113020387B - 一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机 - Google Patents

一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机 Download PDF

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CN113020387B CN202110172384.5A CN202110172384A CN113020387B CN 113020387 B CN113020387 B CN 113020387B CN 202110172384 A CN202110172384 A CN 202110172384A CN 113020387 B CN113020387 B CN 113020387B
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程军周
浦文杰
张康武
任玉成
屈黎明
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

本发明属于拉伸成形技术领域，具体提供了一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，包括固定机架、左拉伸单元和右拉伸单元，左拉伸单元和右拉伸单元结构相同，二者左右对称连接在固定机架上；左拉伸单元包括水平驱动分支、夹钳、后垂直驱动分支和前垂直驱动分支，水平驱动分支的数量为2个，夹钳纵向设置且夹钳的下端自前向后依次通过前垂直驱动分支、后垂直驱动分支连接固定机架，夹钳的左侧自前向后依次通过2个水平驱动分支连接固定机架，用于实现横向曲率较小的单曲率或曲率变化平缓的蒙皮类零件拉伸成形。

Description

一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机
技术领域
本发明属于拉伸成形技术领域，具体涉及一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机。
背景技术
蒙皮拉伸成形工艺是指利用拉伸机夹钳夹持板材两端，依靠模具与拉伸机夹钳之间的相对运动，使板材在拉力和弯矩的联合作用下产生塑性变形并与模具逐渐贴合，最终获得所需形状零件的成形工艺。
拉伸机是蒙皮类零件拉伸成形的专用设备，现阶段主要应用于飞机制造领域。伴随着大型三维曲面拉伸件被广泛应用于高速铁路、汽车、现代建筑等领域中，拉伸机在很多重要行业中均有大量需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，实现横向曲率较小的单曲率或曲率变化平缓的蒙皮类零件拉伸成形。
为此，本发明提供了一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，包括固定机架、左拉伸单元和右拉伸单元，左拉伸单元和右拉伸单元结构相同，左拉伸单元和右拉伸单元左右对称连接在固定机架上；左拉伸单元包括2条结构相同的水平驱动分支、夹钳、后垂直驱动分支和前垂直驱动分支，夹钳纵向设置且夹钳的下端自前向后依次通过前垂直驱动分支、后垂直驱动分支连接固定机架，夹钳的左侧自前向后依次通过2个水平驱动分支连接固定机架。
所述水平驱动分支包括第一球铰、第一移动副和第一万向铰，第一移动副一端通过第一球铰连接固定机架，另一端通过第一万向铰连接夹钳。
所述第一万向铰包括第一转动副和第二转动副，第一移动副另一端依次通过第二转动副和第一转动副连接夹钳。
所述第一转动副轴线与夹钳纵向轴线平行，第一移动副、第一转动副和第二转动副轴线相互垂直；2个水平驱动分支中的第一球铰的中心连线与固定机架横向轴线平行。
所述后垂直驱动分支包括第二移动副、第三转动副和第二球铰，第二移动副的一端通过第三转动副连接固定机架，另一端通过第二球铰连接夹钳。
所述前垂直驱动分支包括第三移动副、第三球铰和第四转动副，第三移动副的一端通过第三球铰连接固定机架，另一端通过第四转动副连接夹钳。
所述第四转动副轴线与夹钳纵向轴线平行，第三球铰中心与第四转动副轴线共线，第二球铰中心与第三转动副轴线共线。
所述第一移动副、第二移动副和第三移动副均采用液压缸驱动式。
所述夹钳包括柱塞缸、钳口体、柱塞、上钳口条、下钳口条，柱塞缸、柱塞、上钳口条和下钳口条的数量均为多个，钳口体的右侧自前向后开设有凹槽，多个柱塞缸自前向后依次等间距连接在凹槽上部，每个柱塞缸内安装1个柱塞，柱塞的下端连接上钳口条，凹槽下部连接下钳口条且上钳口条和下钳口条相对设置。
所述钳口体和柱塞缸为一体式结构。
本发明的有益效果：本发明提供的这种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，包括固定机架、左拉伸单元和右拉伸单元，左拉伸单元和右拉伸单元呈左右对称结构，单侧两个水平驱动分支为六自由度分支，两个垂直驱动分支(前垂直驱动分支、后垂直驱动分支)为五自由度分支，约束了夹钳的两个移动自由度，使得蒙皮拉伸机具有三个转动自由度和一个移动自由度，拉伸时左拉伸单元和右拉伸单元分别通过两个水平驱动分支和两个垂直驱动分支的作用使夹钳夹持板材沿着模具切向贴紧模具，实现横向曲率较小的单曲率或曲率变化平缓的蒙皮类零件拉伸成形。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是具有三转一移特性的蒙皮拉伸机结构立体图；
图2是具有三转一移特性的蒙皮拉伸机结构主视图；
图3是具有三转一移特性的蒙皮拉伸机结构俯视图；
图4是具有三转一移特性的蒙皮拉伸机结构左视图；
图5是夹钳结构横向剖视图。
附图标记说明：1、固定机架；2、第三球铰；3、第三移动副；4、第四转动副；5、第二球铰；6、第一球铰；7、第一移动副；8、第一万向铰；9、第二转动副；10、第一转动副；11、第三转动副；12、第二移动副；13、钳口体；14、柱塞；15、上钳口条；16、下钳口条；17、柱塞缸；Ⅰ、水平驱动分支；Ⅱ、后垂直驱动分支；Ⅲ、前垂直驱动分支；Ⅳ、夹钳。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，包括固定机架1、左拉伸单元和右拉伸单元，左拉伸单元和右拉伸单元结构相同，左拉伸单元和右拉伸左右对称连接在固定机架1上；左拉伸单元包括2条结构相同的水平驱动分支Ⅰ、夹钳Ⅳ、后垂直驱动分支Ⅱ和前垂直驱动分支Ⅲ，夹钳Ⅳ纵向设置且夹钳Ⅳ的下端自前向后依次通过前垂直驱动分支Ⅲ、后垂直驱动分支Ⅱ连接固定机架1，夹钳Ⅳ的左侧自前向后依次通过2个水平驱动分支Ⅰ连接固定机架1。
本发明左拉伸单元和右拉伸单元左右对称连接在固定机架1上，呈左右对称结构，单侧拉伸单元(左拉伸单元或右拉伸单元)中的两个水平驱动分支为六自由度分支，两个垂直驱动分支(前垂直驱动分支Ⅲ、后垂直驱动分支Ⅱ)为五自由度分支，约束了夹钳的两个移动自由度，使得蒙皮拉伸机具有三个转动自由度和一个移动自由度，拉伸时左拉伸单元和右拉伸单元分别通过两个水平驱动分支和两个垂直驱动分支的作用使夹钳夹持板材沿着模具切向贴紧模具，实现横向曲率较小的单曲率或曲率变化平缓的蒙皮类零件拉伸成形，主要用于成形横向曲率较小的蒙皮类工件。
实施例2：
在实施例1的基础上，如图2所示，所述水平驱动分支Ⅰ包括第一球铰6、第一移动副7和第一万向铰8，第一移动副7一端通过第一球铰6连接固定机架1，另一端通过第一万向铰8连接夹钳Ⅳ。该结构使水平驱动分支Ⅰ具有6个自由度，结构简单。
进一步的，如图3所示，所述第一万向铰8包括第一转动副10和第二转动副9，第一移动副7另一端依次通过第二转动副9和第一转动副10连接夹钳Ⅳ。第一转动副10和第二转动副9配合转动连接，使夹钳灵活转动，结构简单，操作方便。
进一步的，所述第一转动副10轴线与夹钳Ⅳ纵向轴线平行，第一移动副7、第一转动副10和第二转动副9轴线相互垂直；2个水平驱动分支Ⅰ中的第一球铰6的中心连线与固定机架1横向轴线平行。此种布置方式，确保两条水平驱动分支均为六自由度分支，不会约束夹钳沿各个方向的运动。
实施例3：
在实施例2的基础上，如图4所示，所述后垂直驱动分支Ⅱ包括第三转动副11、第二移动副12和第二球铰5，第二移动副12的一端通过第三转动副11连接固定机架1，另一端通过第二球铰5连接夹钳Ⅳ。该结构使垂直驱动分支有5个自由度，结构简单。
进一步的，所述前垂直驱动分支Ⅲ包括第三球铰2、第三移动副3和第四转动副4，第三移动副3的一端通过第三球铰2连接固定机架1，另一端通过第四转动副4连接夹钳Ⅳ。进一步的，所述第四转动副4轴线与夹钳Ⅳ纵向轴线平行，第三球铰2中心与第四转动副4轴线共线，第二球铰5中心与第三转动副11轴线共线。通过此种布置方式，后垂直驱动分支Ⅱ和前垂直驱动分支Ⅲ均为五自由度分支，约束了夹钳的两个移动自由度。
进一步的，所述第一移动副7、第二移动副12和第三移动副3均采用液压缸驱动。液压缸驱动能很方便地实现无级调速，调速范围大，能使夹钳Ⅳ的运动均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击，在相同功率条件下，装置体积小、重量轻、结构紧凑，操作简单，调整控制方便。
如图5所示，进一步的，所述夹钳Ⅳ包括柱塞缸17、钳口体13、柱塞14、上钳口条15、下钳口条16，柱塞缸17、柱塞14、上钳口条15和下钳口条16的数量均为多个，钳口体13的右侧自前向后开设有凹槽，多个柱塞缸17自前向后依次等间距连接在凹槽上部，每个柱塞缸17内安装1个柱塞14，柱塞14的下端连接上钳口条15，凹槽下部连接下钳口条16且上钳口条15和下钳口条16相对设置。根据坯料的厚度，通过液压驱动柱塞缸17内柱塞14的上下移动位置，进而实现上钳口条15和下钳口条16夹紧坯料或松开坯料，便于根据需要夹紧材料，适应性强，结构简单，夹持稳定。
进一步的，所述钳口体13和柱塞缸17为一体式结构。一体式结构结构紧凑，夹紧力大。
本发明的具有三转一移特性的蒙皮拉伸机的工作原理为：首先，拉伸机通过左拉伸单元和右拉伸单元的夹钳夹持住板料两侧，并根据需要进行预拉伸，此后，由于拉伸机构具有三个转动自由度和一个移动自由度，通过分别控制左拉伸单元和右拉伸单元中的两个水平驱动分支、后垂直驱动分支和前垂直驱动分支使夹钳顺应模具曲面形状做出相应的摆动与转动，达到板料完全贴合拉伸模具的目的，实现横向曲率较小的单曲率或曲率变化平缓的蒙皮类零件拉伸成形。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，其特征在于：包括固定机架（1）、左拉伸单元和右拉伸单元，左拉伸单元和右拉伸单元结构相同，左拉伸单元和右拉伸单元左右对称连接在固定机架（1）上；左拉伸单元包括2条结构相同的水平驱动分支（Ⅰ）、夹钳（Ⅳ）、后垂直驱动分支（Ⅱ）和前垂直驱动分支（Ⅲ），夹钳（Ⅳ）纵向设置且夹钳（Ⅳ）的下端自前向后依次通过前垂直驱动分支（Ⅲ）、后垂直驱动分支（Ⅱ）连接固定机架（1），夹钳（Ⅳ）的左侧自前向后依次通过2个水平驱动分支（Ⅰ）连接固定机架（1）；所述后垂直驱动分支（Ⅱ）包括第三转动副（11）、第二移动副（12）和第二球铰（5），第二移动副（12）的一端通过第三转动副（11）连接固定机架（1），另一端通过第二球铰（5）连接夹钳（Ⅳ）；所述前垂直驱动分支（Ⅲ）包括第三球铰（2）、第三移动副（3）、和第四转动副（4），第三移动副（3）的一端通过第三球铰（2）连接固定机架（1），另一端通过第四转动副（4）连接夹钳（Ⅳ）；所述水平驱动分支（Ⅰ）包括第一球铰（6）、第一移动副（7）和第一万向铰（8），第一移动副（7）一端通过第一球铰（6）连接固定机架（1），另一端通过第一万向铰（8）连接夹钳（Ⅳ）。
2.如权利要求1所述的具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，其特征在于：所述第一万向铰（8）包括第一转动副（10）和第二转动副（9），第一移动副（7）另一端依次通过第二转动副（9）和第一转动副（10）连接夹钳（Ⅳ）。
3.如权利要求2所述的具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，其特征在于：所述第一转动副（10）轴线与夹钳（Ⅳ）纵向轴线平行，第一移动副（7）、第一转动副（10）和第二转动副（9）轴线相互垂直；2个水平驱动分支（Ⅰ）中的第一球铰（6）的中心连线与固定机架（1）横向轴线平行。
4.如权利要求3所述的具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，其特征在于：所述第四转动副（4）轴线与夹钳（Ⅳ）纵向轴线平行，第三球铰（2）中心与第四转动副（4）轴线共线，第二球铰（5）中心与第三转动副（11）轴线共线。
5.如权利要求4所述的具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，其特征在于：所述第一移动副（7）、第二移动副（12）和第三移动副（3）均采用液压缸驱动。
6.如权利要求1所述的具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，其特征在于：所述夹钳（Ⅳ）包括柱塞缸（17）、钳口体（13）、柱塞（14）、上钳口条（15）、下钳口条（16），柱塞缸（17）、柱塞（14）、上钳口条（15）和下钳口条（16）的数量均为多个，钳口体（13）的右侧自前向后开设有凹槽，多个柱塞缸（17）自前向后依次等间距连接在凹槽上部，每个柱塞缸（17）内安装1个柱塞（14），柱塞（14）的下端连接上钳口条（15），凹槽下部连接下钳口条（16）且上钳口条（15）和下钳口条（16）相对设置。
7.如权利要求6所述的具有三转一移特性的蒙皮拉伸机，其特征在于：所述钳口体（13）和柱塞缸（17）为一体式结构。
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