一种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置,包括基座、柔性钢条、离散调节单元。离散调节单元位于基座上，基座为矩形体结构,沿纵向平行设有多条T型安装槽，多个离散调节单元与基座通过螺栓连接，两柔性钢条两端通过螺栓固定在离散调节单元的前面，柔性钢条的内侧面与离散调节单元的成形块表面配合。通过在各离散调节单元与型材零件之间添加柔性钢条构成单向连续的模具型面，由于沿着型材拉伸方向模具型面连续，并且柔性钢条具有较好的刚度和强度，从而消除了各离散调节单元之间的间隙，既提高了加工件的表面质量，又可保证成形精度。柔性拉弯成形装置适用多种不同截面形状的型材进行拉弯成形，应用面广，实用性较强。
【专利说明】—种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属型材拉弯成形【技术领域】，具体是一种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置。
【背景技术】
[0002]型材零件应用于建筑、机械制造、交通运输及日常用品制造的各个领域时，考虑到结构力学、空气动力学以及产品结构、产品外观方面的要求，型材通常都需要弯曲成一定的弧度。例如，在飞机制造中，发动机短舱以及机身前后段的长桁作为组成飞机骨架的主要受力零件，直接影响飞机的气动力外形，均都采用变曲率挤压型材弯曲件。拉弯成形的原理是对型材施加切向拉力,通过改变内部中性层的位置,从而使型材发生弯曲。拉弯工艺对于屈服强度比较大的弯曲零件具有很好的成形效果，并且弯曲质量高、回弹量小。型材拉弯成形在飞机制造中得到了非常广泛的应用，主要用于成形机身、隔框、肋条、发动机架的连接件，采用拉弯工艺可以使零件获得合理的校形余量，提高零件的制造精度，降低零件的制造成本。传统的拉弯成形采用整体式模具，但对于多品种、小批量甚至是单件生产的零部件，短周期、低成本要求与大量的工作准备时间形成了极大的矛盾，传统的实体模具缺点凸显。在多点拉弯成形中，传统模具形面被多个离散的基本体表面构成，通过调节基本体的位置和活动自由度，可实现不同拉弯形状模具的快速调形与重复使用，降低生产成本，实现柔性制造。
[0003]针对柔性拉弯工艺问题，中国专利CN102240711A “多点控制三维拉弯扭转成形模具”公开了一种由模具底座和若干个控制单元组成的多点控制三维拉弯扭转成形模具，每个控制单元均安装在一个标准的独立支架上，控制单元由支架、成形面滑块、导向滑块、垂直导轨、限位元件组成，成形模具可实现三维拉弯扭转制件在垂直面方向的弯曲曲线的调整，从而实现三维拉弯扭转件的空间三维曲线构型精确控制。但不足之处在于，型材直接与控制单元的成形面滑块接触，会造成各控制单元之间的间隙无法消除，无法改善各个离散控制单元中成形面滑块工作面之间的凹陷间隙对工件形状连续性的影响，会造成型材零件的腹板在间隙处出现明显的凸凹不平，引起腹板面出现严重的不平整。因此，需要设计一种适合于飞机型材的柔性拉弯成形装置，并且可以消除各控制单元之间的间隙，保证型材零件形状的连续性，使得型材零件的腹板面较为平整。
【发明内容】
[0004]为克服现有柔性拉弯成形技术中各离散调节单元之间凹陷间隙对工件形状连续性的影响，避免型材零件在间隙处出现明显的凸凹不平，改善型材零件在间隙处的平整性的问题，本发明提出一种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置。通过在各离散调节单元与型材零件之间添加柔性钢条构成单向连续的模具型面，由于沿着型材拉伸方向模具型面连续，并且柔性钢条具有较好的刚度和强度，从而消除了各离散调节单元之间的间隙，改善各离散调节单元之间的间隙对工件形状连续性的影响，既提高了加工件的表面质量，又可保证成形精度。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括拉弯机夹头，其特征在于还包括离散调节单元、柔性钢条、基座，离散调节单元固定在基座上面，柔性钢条位于离散调节单元的前面，柔性钢条内侧面与离散调节单元形成的弧面配合，型材的两端固定在拉弯机夹头上，位于基座上离散调节单元的前面；
[0006]所述基座为矩形体，沿纵向平行设有多条T型安装槽；
[0007]所述柔性钢条为两条，柔性钢条两端部内侧有带孔的耳片，用于柔性钢条与离散调节单元上的成形块固连；
[0008]所述离散调节单元包括底座、导向滑轨、导向滑块、高度调节螺杆、盖板、成形块、成形块后板，底座为T型结构，导向滑轨位于底座前面两侧通过螺栓固连，导向滑轨与底座前侧形成T型槽，导向滑块两侧有凸块与导向滑轨配合，盖板位于底座上方，且与底座通过螺栓固连，高度调节螺杆一端穿过盖板上凸台螺孔与导向滑块的上凸块固连，高度调节螺杆另一端端部为方型结构，用于调节导向滑块的高度位置；所述成形块前侧面为圆弧形面，中间横向开有弧形凹槽，成形块的上下端面有螺孔，成形块后板位于导向滑块与成形块之间，成形块后板侧面的双耳与导向滑块前凸块通过螺栓连接，且成形块后板以螺栓为转轴相对导向滑块转动，成形块后板另一侧面的凸台与成形块后侧面中心方槽配合。
[0009]所述离散调节单元为多个。
[0010]所述柔性钢条形成弧长与离散调节单元所构成离散圆弧面长l_2mm。
[0011]有益效果
[0012]本发明提出的用于飞机型材的柔性拉弯成形装置，通过柔性拉弯装置代替传统的整体式拉弯模具，通过调节离散调节单元的位置，实现不同拉弯形状模具的快速调形与重复使用，降低了生产成本，提高了生产效率，实现柔性制造，同时，本发明柔性拉弯成形装置的成形块可根据零件截面特征进行更换，可针对多种不同截面形状的型材进行拉弯成形，适用面较广，实用性较强。
[0013]本发明通过在多个离散调节单元与型材零件之间添加柔性钢条构成单向连续的模具型面；由于沿着型材拉伸方向模具型面连续，并且柔性钢条具有较好的刚度和强度，从而消除了各离散调节单元之间的间隙，改善各离散调节单元之间的间隙对工件形状连续性的影响，既提高了加工件的表面质量，又可保证成形精度。本发明柔性拉弯成形装置结构简单、方便实用、易于加工制造。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和实施方式对本发明一种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置作进一步详细说明。
[0015]图1为本发明柔性拉弯成形装置结构示意图。
[0016]图2为本发明柔性拉弯成形装置主视图。
[0017]图3为本发明柔性拉弯成形装置的离散调节单元轴测图。
[0018]图4为本发明柔性拉弯成形装置的离散调节单元主视图。
[0019]图5为本发明柔性拉弯成形装置的离散调节单元俯视图。
[0020]图6为本发明柔性拉弯成形装置的离散调节单元的各零件连接示意图。
[0021]图7为本发明的离散调节单元的高度调节螺杆与成形块连接位置示意图。
[0022]图8为本发明的离散调节单元的底座结构示意图。
[0023]图9为本发明的离散调节单元的底座侧视图。
[0024]图10为本发明柔性拉弯成形装置的柔性钢条示意图。
[0025]图中:
[0026]1.拉弯机夹头2.型材3.离散调节单元4.柔性钢条5.基座6.导向滑轨7.盖板8.高度调节螺杆9.底座10.导向滑块11.成形块12.成形块后板
【具体实施方式】
[0027]本实施例是一种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置。
[0028]参阅图1?图10，本实施例中，柔性拉弯成形装置用于T型截面的铝合金型材柔性拉弯成形。柔性拉弯成形装置由拉弯机夹头I和离散调节单元3、柔性钢条4、基座5组成；基座5为矩形体固定不动，基座5上沿纵向平行设置有多条T型安装槽，离散调节单元3通过螺栓紧固在基座5上。柔性钢条4安装在离散调节单元3的前部，柔性钢条4内侧面与离散调节单元3的成形块11形成的弧面配合。拉弯机夹头I固定在型材2的两端，型材位于基座5上离散调节单元3的前部。柔性钢条4为两条，每条柔性钢条4两端部内侧有带孔的耳片，用于柔性钢条4与离散调节单元3上的成形块11固定连接；由于采用柔性钢条4，使得沿着型材2拉伸方向离散调节单元3构成的模具型面变得连续，消除了各离散调节单元3之间的间隙，改善各离散调节单元3之间的间隙对工件形状连续性的影响。离散调节单元3的数量根据具体要成形的零件的长度及成形精度决定。
[0029]本实施例中，离散调节单元3由底座9、导向滑轨6、导向滑块10、高度调节螺杆8、盖板7、成形块11、成形块后板12组成；底座9为T型结构，两块导向滑轨6安装在底座前部两侧通过螺栓固定连接，导向滑轨6与底座9前侧形成T型凹槽，导向滑块10的两侧有凸块与导向滑轨6配合。盖板7安装在底座9的上面与底座9通过螺栓固定连接，高度调节螺杆8 —端穿过盖板7上凸台螺孔与导向滑块10的上凸块固定连接，高度调节螺杆8另一端端部为方形结构，用于调节导向滑块10的高度位置。成形块11前侧面为圆弧形面，中间横向开有弧形凹槽，成形块11的上端面、下端面各有一螺孔，用于与柔性钢条4两端的固定安装。成形块后板12安装在导向滑块10与成形块11之间，成形块后板12侧面的双耳与导向滑块10前凸块通过螺栓连接，而且成形块后板12以螺栓为转轴相对导向滑块10转动，成形块后板12另一侧面的凸台与成形块11后侧面中心方槽配合，防止成形块11在拉弯过程中发生转动。成形块11用于特定截面形状型材的拉弯成形，成形块11的圆弧面与柔性钢条4的内侧面贴合，成形块11尺寸根据具体的零件而定，根据零件截面特征更换成形块11。
[0030]本实施例中，基座5的厚度为70mm，基座5沿纵向平行设有多条用于安装离散调节单元3的T型槽，槽的间距比离散调节单元3的宽度多出l_2mm，保证离散调节单元3沿槽的方向可顺利移动。离散调节单元3的底座9的底部有一个导向凸块，导向凸块宽度尺寸与基座5的T型槽尺寸一致，离散调节单元3沿基座5的T型槽做直线滑动。柔性钢条4为长条形，柔性钢条4的宽度由所要成形的T型截面型材2尺寸决定，在长度方向上，柔性钢条4形成的弧长与离散调节单元3所构成离散圆弧面长l_2mm。
[0031]本实施例柔性拉弯成形装置进行拉弯成形时，具体步骤如下:
[0032]第一步，拉弯成形装置的调形；根据目标零件形状特征得到拉弯成形所需的零件内型面，对所得到的型面进行离散处理，分割成若干段，每一段对应一个离散调节单元，离散调节单元的数量根据具体要成形的零件的长度及成形精度决定。根据得到的模具型面离散段位置信息确定离散调节单元的位置，将离散调节单元移动至确定位置后，紧固底座上的T型槽螺栓，完成离散调节单元的调整。用扳手调节高度调节螺杆，使得导向滑块所在的高度位置适中，并保证每个离散调节单元的导向滑块所在的高度一致，安装合适的成形块和柔性钢条。
[0033]第二步，零件拉弯成形过程；启动拉弯机，用拉弯机夹头夹紧待成形零件，设定拉弯机预拉伸量、补拉伸量及拉伸缸速度参数，在拉弯过程中始终保持所设定的拉弯机参数不变。进行型材预拉伸过程，当型材预拉伸量达到设定的预拉量后，进行零件的拉弯操作，拉弯操作结束后进行补拉伸过程，直到型材补拉伸量达到设定的补拉量后进行卸载。
[0034]第三步，零件成形精度检测；拉弯过程结束，拆卸零件，采用样板或数字化形状检测设备进行零件成形精度检测。若形状偏差在允许范围内，此得到的离散调节单元所构成的成形型面即为目标零件的成形型面，重复第二步进行批量生产；若型材形状与目标形状有较大的形状偏差时，根据形状偏差的大小和方向，对拉弯成形装置的成形块型面进行位移调整，通过整体前后移动离散调节单元完成，然后再次成形，重新进行零件成形精度检测，直至到得到的零件形状偏差在允许范围内，此时得到的离散调节单元所构成的成形型面即为目标零件的成形型面，重复第二步进行批量生产。
【权利要求】
1.一种用于飞机型材的柔性拉弯成形装置，包括拉弯机夹头，其特征在于:还包括离散调节单元、柔性钢条、基座，离散调节单元固定在基座上面，柔性钢条位于离散调节单元的前面，柔性钢条内侧面与离散调节单元形成的弧面配合，型材的两端固定在拉弯机夹头上，位于基座上离散调节单元的前面； 所述基座为矩形体，沿纵向平行设有多条T型安装槽； 所述柔性钢条为两条，柔性钢条两端部内侧有带孔的耳片，用于柔性钢条与离散调节单元上的成形块固连； 所述离散调节单元包括底座、导向滑轨、导向滑块、高度调节螺杆、盖板、成形块、成形块后板，底座为T型结构，导向滑轨位于底座前面两侧通过螺栓固连，导向滑轨与底座前侧形成T型槽，导向滑块两侧有凸块与导向滑轨配合，盖板位于底座上方，且与底座通过螺栓固连，高度调节螺杆一端穿过盖板上凸台螺孔与导向滑块的上凸块固连，高度调节螺杆另一端端部为方形结构，用于调节导向滑块的高度位置；所述成形块前侧面为圆弧形面，中间横向开有弧形凹槽，成形块的上下端面有螺孔，成形块后板位于导向滑块与成形块之间，成形块后板侧面的双耳与导向滑块前凸块通过螺栓连接，且成形块后板以螺栓为转轴相对导向滑块转动，成形块后板另一侧面的凸台与成形块后侧面中心方槽配合。
2.根据权利要求1所述的用于飞机型材的柔性拉弯成形装置，其特征在于:所述离散调节单元为多个。
3.根据权利要求1所述的用于飞机型材的柔性拉弯成形装置，其特征在于:所述柔性钢条形成弧长与离散调节单元所构成离散圆弧面长l_2mm。
【文档编号】B21D7/04GK104226751SQ201410369508
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】王永军, 孙宝龙, 刘天骄 申请人:西北工业大学