金属厚板材全自动液压压力矫形机的制作方法

本发明涉及冶金机械，特别涉及一种金属厚板材全自动液压压力矫形机。

背景技术：

金属加工企业在加工过程中，毛坯材料如：坯料、棒料、板料等因加热、轧制、热处理、焊接、运输等因素造成弯曲、扭曲、凸起等变形，使得这类材料不能直接使用，需要进行矫形后才能使用。

目前对这些材料的矫形方法大多采用经验法，即人工用平尺检查弯曲度，凭借经验选取压下量，采用行车起吊工件移动，需要多次反复操作才能达到要求，特别是对金属板材的矫形更加困难，费时、费工、效率低下。

目前的矫形方法大多采用三点矫直法，而且对工件只能进行单一方向矫直，对于平面类弯曲的板类零件矫直，只能是横移工件或者旋转工件，才能对平面类弯曲的板类零件进行全方位矫直。对于金属厚板材的矫形，矫形压机的吨位大，主要采用框架式结构，此时工件基本上不能旋转，对平面类弯曲的金属厚板材全方位矫正显得无能为力，只能采用最原始的人工操作矫正。

技术实现要素：

为克服现有矫形设备对金属厚板材进行全方位矫形的不足，本发明开发了一种金属厚板材全自动液压压力矫形机，技术方案为：左移料平台1，右移料平台6，位于在矫形主机3左右两侧并固定安装在同一基础平面上，矫形主机3中配置有旋转式上砧装置和旋转式下砧装置；旋转式上砧装置中包括上砧3-1，上砧移动及锁紧装置3-8，上砧座3-3，上砧座旋转机构3-2，上砧座锁紧装置3-5；旋转式下砧装置中包括右下砧3-9，右下砧移动及锁紧装置3-10，右下砧旋转及锁紧装置3-16，左下砧3-14，左下砧移动及锁紧装置3-13，左下砧旋转及锁紧装置3-17，下砧座3-11，下砧座旋转机构3-15；工件工件测量及数据处理系统5固定在右移料平台6之上。

上述金属厚板材全自动液压压力矫形机组成部件和机构用于实现如下运动：

一、上下砧的旋转

1.上砧3-1的旋转：旋转式上砧装置中的上砧3-1连同上砧座3-3可以正向或者反向转动；旋转到所需位置后由上砧座锁紧装置3-5将其锁紧定位。上砧座旋转机构3-2的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式；也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。上砧座锁紧装置3-5的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式，也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。

2.下砧的旋转：旋转式下砧装置中的右下砧3-9可以转动，左下砧3-14可以转动，右下砧3-9及左下砧3-14连同下砧座3-11可以转动。右下砧3-9旋转由右下砧旋转及锁紧装置3-16完成，旋转到所需位置后由右下砧旋转及锁紧装置3-16将其锁紧定位；左下砧3-14旋转由左下砧旋转及锁紧装置3-17完成，旋转到所需位置后由左下砧旋转及锁紧装置3-17将其锁紧定位。左下砧旋转及锁紧装置（3-17）、右下砧旋转及锁紧装置（3-16）的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式，也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。

3.下砧座3-11旋转由下砧座旋转机构3-15完成，旋转到所需位置后由下砧座锁紧装置3-12将其锁紧定位。下砧座旋转机构3-15和下砧座锁紧装置3-12的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式，也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。

4.所述的旋转式上砧装置中的上砧3-1连同上砧座3-3与旋转式下砧装置中的左下砧3-14、右下砧3-9连同下砧座3-11可以同向同步转动，同向非同步转动，也可以异向同步转动，还可以各自独立转动。

二、上下砧的移动

1.上砧3-1的移动：所述的旋转式上砧装置中的上砧3-1可以沿板材宽度方向、沿上砧座3-3的下表面移动；上砧3-1移动到所需位置后由上砧移动及锁紧装置3-8锁紧定位。所述的上砧3-1沿板材宽度方向的移动及定位由上砧移动及锁紧装置3-8驱动。所述的上砧移动及锁紧装置3-8可以采用液压缸驱动方式、气压缸驱动方式、丝杠螺母驱动方式、或者齿轮齿条驱动及链轮链条方式。

2.左下砧3-14和右下砧3-9可以相对移动，实现左下砧3-14和右下砧3-9之间的距离调整。左下砧3-14可以单独移动，右下砧3-9也可以单独移动，左下砧3-14和右下砧3-9可以同向或者反向同步移动，也可以左下砧3-14和右下砧3-9其中一个移动另一个不动。左下砧3-14的移动由左下砧移动及锁紧装置3-13驱动完成；右下砧3-9的移动由右下砧移动及锁紧装置3-10驱动完成；左下砧3-14移动到所需位置后由左下砧移动及锁紧装置3-13锁紧定位；右下砧3-9移动到所需位置后由右下砧移动及锁紧装置3-10锁紧定位。右下砧移动及锁紧装置3-10和左下砧移动及锁紧装置3-13采用液压缸驱动方式、气压缸驱动方式、丝杠螺母驱动方式、或者齿轮齿条驱动及链轮链条方式。

三、测量工件

所述的工件测量及数据处理系统5能够分别在工件板材的宽度方向和长度方向对工件板材的弯曲程度进行测量，采用自主研发的专用软件对测量数据进行分析处理，形成工件板材的三维弯曲数据。所述的工件测量及数据处理系统5的测量方式采用激光方式、超声波方式、红外线方式、雷达方式，以及电感、电容、电磁、光栅等其它接触或者非接触方式进行检测。

四、数据处理

所述的工件测量及数据处理系统5能够根据工件的弯曲数值、原始属性：包括几何尺寸、材料种类、热处理状态、最终产品要求等数据生成矫形工艺参数、矫形工艺过程及设备运行控制程序。

五、矫形压下量的控制

所述的加压行程检测装置4能够自动测量和显示上砧3-1的加压行程，根据实测的行程位移数值通过自动控制系统及控制软件实现压下量的位置闭环控制，实现矫形压下量的精确控制。

六、矫形机的结构

矫形机的主体结构为：矫形主机3为三梁四柱式液压机、或者整体框架式液压机、或者龙门框架式液压机、或者c形机身及其它形式机身的液压机。

七、矫形工件板材的移动

矫形工件板材的移动方法：矫形的工件板材可以分别沿板材的长度方向和宽度方向移动；其移动是在左移料平台1和右移料平台6上进行的；左移料平台1和右移料平台6为可升降式结构；右移料平台6具有上料、板料移动的功能，同时又是板料检测的承料工作台；左移料平台1具有承接出料和板料移动的功能；两个平台均处于高位时，移料机构移动板料；两个平台均处于低位时，矫形主机3对板材进行矫形压制；左移料平台1、右移料平台6的升降方法是气缸或者油缸直接驱动的方法、气缸或者油缸驱动的连杆机构、马达驱动的丝杠螺母方法、以及其他机械、液压、电磁等方式；板材在左移料平台1、右移料平台6上沿工件长度方向和宽度方向移动的方法包括主动旋转辊子法，移料平台移动法，使用链轮链条或钢丝绳驱动的挂钩或者推板等机构进行推动或者拉动的方法、使用丝杠螺母驱动的挂钩或者推板等机构进行推动或者拉动的方法、履带式移动法、气缸或者油缸推拉移动法，以及气缸或者油缸驱动的连杆机构移动法等。

八、移砧

移砧装置7承载有旋转式下砧装置；在矫形主机3停止矫形压下的情况下，移砧装置7可以沿板材长度或者宽度方向移动，将旋转式下砧装置和上砧3-1移动至矫形主机3之外，进行上下砧的更换。下砧座3-12移出换砧方法：矫形机非工作状态下，首先解除下砧座3-12的锁紧，下砧座3-12分别沿板材的长度方向和宽度方向移动。下砧座3-12分别沿板材的长度方向和宽度方向移动的方法包括主动旋转辊子及辊道移动法、链轮链条导轨及推板移动法气缸或者油缸推拉移动法，以及气缸或者油缸驱动的连杆机构移动法，还有一种是向外轨道倾斜自动滑出方法。

九、全自动矫形控制

一种金属厚板材全自动液压压力矫形机运行程序，通过工件测量及数据处理系统5的传感器对工件板材的弯曲状态进行测量；利用由专利权人自主专门研发设计的具有上位计算机和plc的自动控制系统和控制软件、程序对测量数据进行分析、处理；根据工件板材的特征，包括几何尺寸、材料种类、热处理状态、弯曲数值、最终产品要求等数据自动生成矫形工艺参数和矫形工艺过程；由电气控制系统9对金属厚板材全自动液压压力矫形机进行控制，在金属厚板材液压压力矫形过程中，自动进行板料的弯曲测量、板料的升降及纵向和横向移动、上下砧的旋转移动和锁紧、压下量数据的生成和控制，实现金属厚板材全自动液压压力矫形机生产。

本发明的突出优点：一种金属厚板材全自动液压压力矫形机，工件测量及数据处理系统5对工件板材的弯曲状态进行测量，分析、处理测量数据，并根据工件板材的特征，包括几何尺寸、材料种类、热处理状态、弯曲数值、最终产品要求等参数，自动生成矫形工艺数据和矫形工艺过程；由电气控制系统9对金属厚板材全自动液压压力矫形机进行智能矫形作业控制，使砧座自动旋转和移动、工件板材移动、矫形工艺数据给定及加压行程和过程自动完成，实现对金属厚板材的全自动矫形；矫形精度高、生产率高、自动化程度高，设备生产环保、高效节能。

附图说明

图1：金属厚板全自动液压压力矫形机主视图；

图2：金属厚板全自动液压压力矫形机俯视图

图3：上下砧旋转方位图

图4上下砧未旋转位置

图5上下砧旋转90°位置

图6上下砧旋转x°位置；

图7：下砧移动方位图

图8上下砧未移动位置；

图9上砧未偏离中心，下砧同时向左偏离y位置；

图10上砧未偏离中心，下砧同时向右偏离y位置。

图11：下砧移动+上下砧旋转方位图

图12下砧偏离中心y未旋转位置，

图13下砧偏离中心y+上下砧旋转90°位置，

图14下砧偏离中心y+上下砧旋转x°位置

1、左移料平台

2、工件

3、矫直主机

4、加压行程检测装置

5、工件测量及数据处理系统

6、右移料平台

7、换砧装置

8、液压系统

9、电气控制系统

1-1、左移动小车

1-2、左升降平台

1-3、左升降机构

3-1、上砧

3-2、上砧座旋转机构

3-3、上砧座

3-4、活动横梁

3-5、上砧座锁紧装置

3-6、液压缸

3-7、框架

3-8、上砧移动及锁紧装置

3-9、右下砧

3-10、右下砧移动及锁紧装置

3-11、下砧座

3-12、下砧座锁紧装置

3-13、左下砧移动及锁紧装置

3-14、左下砧

3-15、下砧座旋转机构

3-16、右下砧旋转及锁紧装置

3-17、左下砧旋转及锁紧装置

3-18、移砧锁紧装置

6-1、右移动小车

6-2、右升降平台

6-3、右升降机构

6-1、右移动小车

6-2、右升降平台

6-3、右升降机构。

具体实施方式

本发明研发一种重型金属厚板材全自动液压压力矫形机，实施方法步骤是：左移料平台1，右移料平台6，位于在矫形主机3左右两侧并固定安装在同一基础平面上，矫形主机3中配置有旋转式上砧装置和旋转式下砧装置；旋转式上砧装置中包括上砧3-1，上砧移动及锁紧装置3-8，上砧座3-3，上砧座旋转机构3-2，上砧座锁紧装置3-5；旋转式下砧装置中包括右下砧3-9，右下砧移动及锁紧装置3-10，右下砧旋转及锁紧装置3-16，左下砧3-14，左下砧移动及锁紧装置3-13，左下砧旋转及锁紧装置3-17，下砧座3-11，下砧座旋转机构3-15；工件工件测量及数据处理系统5固定在右移料平台6之上。

上述金属厚板材全自动液压压力矫形机组成部件和机构用于实现如下运动：

一、上下砧的旋转

1.上砧3-1的旋转：旋转式上砧装置中的上砧3-1连同上砧座3-3可以正向或者反向转动；旋转到所需位置后由上砧座锁紧装置3-5将其锁紧定位。上砧座旋转机构3-2的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式；也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。上砧座锁紧装置3-5的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式，也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。

2.下砧的旋转：旋转式下砧装置中的右下砧3-9可以转动，左下砧3-14可以转动，右下砧3-9及左下砧3-14连同下砧座3-11可以转动。右下砧3-9旋转由右下砧旋转及锁紧装置3-16完成，旋转到所需位置后由右下砧旋转及锁紧装置3-16将其锁紧定位；左下砧3-14旋转由左下砧旋转及锁紧装置3-17完成，旋转到所需位置后由左下砧旋转及锁紧装置3-17将其锁紧定位。左下砧旋转及锁紧装置（3-17）、右下砧旋转及锁紧装置（3-16）的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式，也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。

3.下砧座3-11旋转由下砧座旋转机构3-15完成，旋转到所需位置后由下砧座锁紧装置3-12将其锁紧定位。下砧座旋转机构3-15和下砧座锁紧装置3-12的驱动方式是齿条气缸及齿轮方式、齿条油缸及齿轮方式，也可以是液压马达驱动方式，还可以是电机或者其它电磁驱动方式。

4.所述的旋转式上砧装置中的上砧3-1连同上砧座3-3与旋转式下砧装置中的左下砧3-14、右下砧3-9连同下砧座3-11可以同向同步转动，同向非同步转动，也可以异向同步转动，还可以各自独立转动。

二、上下砧的移动

1.上砧3-1的移动：所述的旋转式上砧装置中的上砧3-1可以沿板材宽度方向、沿上砧座3-3的下表面移动；上砧3-1移动到所需位置后由上砧移动及锁紧装置3-8锁紧定位。所述的上砧3-1沿板材宽度方向的移动及定位由上砧移动及锁紧装置3-8驱动。所述的上砧移动及锁紧装置3-8可以采用液压缸驱动方式、气压缸驱动方式、丝杠螺母驱动方式、或者齿轮齿条驱动及链轮链条方式。

2.左下砧3-14和右下砧3-9可以相对移动，实现左下砧3-14和右下砧3-9之间的距离调整。左下砧3-14可以单独移动，右下砧3-9也可以单独移动，左下砧3-14和右下砧3-9可以同向或者反向同步移动，也可以左下砧3-14和右下砧3-9其中一个移动另一个不动。左下砧3-14的移动由左下砧移动及锁紧装置3-13驱动完成；右下砧3-9的移动由右下砧移动及锁紧装置3-10驱动完成；左下砧3-14移动到所需位置后由左下砧移动及锁紧装置3-13锁紧定位；右下砧3-9移动到所需位置后由右下砧移动及锁紧装置3-10锁紧定位。右下砧移动及锁紧装置3-10和左下砧移动及锁紧装置3-13采用液压缸驱动方式、气压缸驱动方式、丝杠螺母驱动方式、或者齿轮齿条驱动及链轮链条方式。

三、测量工件

所述的工件测量及数据处理系统5能够分别在工件板材的宽度方向和长度方向对工件板材的弯曲程度进行测量，采用自主研发的专用软件对测量数据进行分析处理，形成工件板材的三维弯曲数据。所述的工件测量及数据处理系统5的测量方式采用激光方式、超声波方式、红外线方式、雷达方式，以及电感、电容、电磁、光栅等其它接触或者非接触方式进行检测。

四、数据处理

所述的工件测量及数据处理系统5能够根据工件的弯曲数值、原始属性：包括几何尺寸、材料种类、热处理状态、最终产品要求等数据生成矫形工艺参数、矫形工艺过程及设备运行控制程序。

五、矫形压下量的控制

所述的加压行程检测装置4能够自动测量和显示上砧3-1的加压行程，根据实测的行程位移数值通过自动控制系统及控制软件实现压下量的位置闭环控制，实现矫形压下量的精确控制。

六、矫形机的结构

矫形机的主体结构为：矫形主机3为三梁四柱式液压机、或者整体框架式液压机、或者龙门框架式液压机、或者c形机身及其它形式机身的液压机。

七、矫形工件板材的移动

矫形工件板材的移动方法：矫形的工件板材可以分别沿板材的长度方向和宽度方向移动；其移动是在左移料平台1和右移料平台6上进行的；左移料平台1和右移料平台6为可升降式结构；右移料平台6具有上料、板料移动的功能，同时又是板料检测的承料工作台；左移料平台1具有承接出料和板料移动的功能；两个平台均处于高位时，移料机构移动板料；两个平台均处于低位时，矫形主机3对板材进行矫形压制；左移料平台1、右移料平台6的升降方法是气缸或者油缸直接驱动的方法、气缸或者油缸驱动的连杆机构、马达驱动的丝杠螺母方法、以及其他机械、液压、电磁等方式；板材在左移料平台1、右移料平台6上沿工件长度方向和宽度方向移动的方法包括主动旋转辊子法，移料平台移动法，使用链轮链条或钢丝绳驱动的挂钩或者推板等机构进行推动或者拉动的方法、使用丝杠螺母驱动的挂钩或者推板等机构进行推动或者拉动的方法、履带式移动法、气缸或者油缸推拉移动法，以及气缸或者油缸驱动的连杆机构移动法等。

八、移砧

移砧装置7承载有旋转式下砧装置；在矫形主机3停止矫形压下的情况下，移砧装置7可以沿板材长度或者宽度方向移动，将旋转式下砧装置和上砧3-1移动至矫形主机3之外，进行上下砧的更换。下砧座3-12移出换砧方法：矫形机非工作状态下，首先解除下砧座3-12的锁紧，下砧座3-12分别沿板材的长度方向和宽度方向移动。下砧座3-12分别沿板材的长度方向和宽度方向移动的方法包括主动旋转辊子及辊道移动法、链轮链条导轨及推板移动法气缸或者油缸推拉移动法，以及气缸或者油缸驱动的连杆机构移动法，还有一种是向外轨道倾斜自动滑出方法。

九、全自动矫形控制

一种金属厚板材全自动液压压力矫形机运行程序，通过工件测量及数据处理系统5的传感器对工件板材的弯曲状态进行测量；利用由专利权人自主专门研发设计的具有上位计算机和plc的自动控制系统和控制软件、程序对测量数据进行分析、处理；根据工件板材的特征，包括几何尺寸、材料种类、热处理状态、弯曲数值、最终产品要求等数据自动生成矫形工艺参数和矫形工艺过程；由电气控制系统9对金属厚板材全自动液压压力矫形机进行控制，在金属厚板材液压压力矫形过程中，自动进行板料的弯曲测量、板料的升降及纵向和横向移动、上下砧的旋转移动和锁紧、压下量数据的生成和控制，实现金属厚板材全自动液压压力矫形机生产。

本发明的突出优点：一种金属厚板材全自动液压压力矫形机，工件测量及数据处理系统5对工件板材的弯曲状态进行测量，分析、处理测量数据，并根据工件板材的特征，包括几何尺寸、材料种类、热处理状态、弯曲数值、最终产品要求等参数，自动生成矫形工艺数据和矫形工艺过程；由电气控制系统9对金属厚板材全自动液压压力矫形机进行智能矫形作业控制，使砧座自动旋转和移动、工件板材移动、矫形工艺数据给定及加压行程和过程自动完成，实现对金属厚板材的全自动矫形；矫形精度高、生产率高、自动化程度高，设备生产环保、高效节能。