本申请涉及机械加工领域，尤其涉及用于对毛坯件进行拉伸弯曲处理的拉伸弯曲装置和方法。
背景技术：
在机械加工领域，在很多工况下需要对毛坯件(例如具有预定横截面形状的长条状毛坯件)拉伸弯曲为具有预定的几何参数的工件，例如汽车结构的a柱或b柱等。
对于传统的拉伸弯曲装置，通常在对毛坯件进行拉伸过程中，利用凸轮来实现弯曲处理。然而，随着生产制造个性化的程度越来越高，拉伸弯曲装置需要面对各种不同的工况，以用于不同类型毛坯件的拉伸弯曲操作。例如，在不同工况中，毛坯件可能具有不同的材料、不同的横截面形状、和/或拉伸弯曲后不同的几何参数等。但是，由于传统的拉伸弯曲装置通常只能对凸轮的轮廓廓形进行微调，因此不能适应于拉伸弯曲制造过程柔性化的要求。
有鉴于此，如何提供一种具有适应于柔性化制造的拉伸弯曲的技术方案，成为本领域需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本申请提出了拉伸弯曲装置和方法，以适应于柔性化要求较高的工况。
根据本申请的一个方面，提出了一种拉伸弯曲装置，该拉伸弯曲装置包括：工作台，该工作台设置有引导部件；和一对夹具装置，该对夹具装置分别位于所述引导部件两侧，该对夹具装置中的至少一个为活动式夹具装置，该活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的自由度。
优选地，所述一对夹具装置中的一个夹具装置为固定式夹具装置，另一个为所述活动式夹具装置；或者所述一对夹具装置均为活动式夹具装置。
优选地，所述活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和竖直方向平移以及围绕横向方向、纵向方向和竖直方向旋转的自由度。
优选地，所述活动式夹具装置包括：底座；和夹具，该夹具通过驱动装置而安装于所述底座上，所述夹具通过所述驱动装置而具有所述自由度。置而安装于所述底座上，所述夹具通过所述驱动装置而具有所述自由度。
优选地，所述驱动装置包括：滑动块，该横向滑动块通过第一驱动器而可横向平移地安装于所述底座，所述滑动块通过第二驱动器而可纵向平移地安装于所述底座；竖直导轨件，该竖直导轨件通过第四驱动器而围绕竖直方向可旋转地安装于所述滑动块；安装座，该安装座通过第三驱动器可竖直移动地安装于所述竖直导轨件并通过第五驱动器和第六驱动器而分别围绕纵向方向和横向方向可旋转地支撑所述夹具。
优选地，所述第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器以及第四驱动器、第五驱动器和第六驱动器为伺服电机。
优选地，所述底座支撑所述工作台。
优选地，所述引导部件具有符合所述活动式夹具装置的拉伸弯曲轨迹的引导曲面。
优选地，所述引导曲面为对称设置的；和/或所述引导曲面为多个。
优选地，所述一对夹具装置均为活动式夹具装置，在初始位置，所述两个活动式夹具装置相对于所述引导部件对称设置。
此外，本申请还提供了一种拉伸弯曲方法，该拉伸弯曲方法包括：将毛坯件的两端夹持住；将该毛坯件的一端保持不动，使该毛坯件的中部靠在引导部件上，通过活动式夹具装置对所述毛坯件的另一端进行拉伸和弯曲，或者所述毛坯件的两端均通过活动式夹具装置进行拉伸和弯曲；其中，所述活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的移动。
优选地，在进行拉伸和弯曲时，通过由所述活动式夹具装置夹持的端部沿与所述毛坯件的延伸方向相同的横向方向将所述毛坯件拉伸至第一预定程度，沿所述纵向方向和/或竖直方向将所述毛坯件弯曲至第二预定程度。
优选地，该拉伸弯曲方法还包括围绕横向方向、纵向方向和竖直方向中的至少一者扭转所述毛坯件至第三预定程度。
优选地，在进行拉伸和弯曲时，在拉伸至所述第一预定程度后，再弯曲至第二预定程度和/或扭转至所述第三预定程度；或者在进行拉伸和弯曲时，在拉伸至所述第一预定程度的同时，弯曲至第二预定程度和/或扭转至所述第三预定程度。
优选地，在对所述毛坯件进行拉伸和弯曲之前，根据毛坯件的原始参数和目标参数，计算所述活动式夹具装置需要沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的值，以达到上述第一预定程度、第二预定程度和/或第三预定程度。
优选地，在进行拉伸和弯曲时，所述毛坯件的所述第一预定程度、第二预定程度和/或第三预定程度超过所述毛坯件的目标参数，以弥补毛坯件的弹性恢复量。
根据本申请的技术方案，在利用活动式夹具装置进行拉伸和弯曲处理时，由于可以具有沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的自由度，因此可以根据不同工况条件，而在六个自由度内进行组合选择，从而能够满足柔性化制造的要求，实现本申请的目的。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
图1为根据本申请的一种实施方式的拉伸弯曲装置的示意图；
图2为根据本申请的另一种实施方式的拉伸弯曲装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及各个实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。如图1和图2所示，本申请提供了一种拉伸弯曲装置，该拉伸弯曲装置包括：
工作台12，该工作台12设置有引导部件8；和
一对夹具装置，该对夹具装置分别位于所述引导部件8的两侧，该对夹具装置中的至少一个为活动式夹具装置，该活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的自由度。
如图1所示，工作台12用于提供毛坯件10的操作工位。工作台12上设置有引导部件8，用于在对毛坯件进行拉伸弯曲操作时提供抵靠和支撑，以顺利地实现拉伸和弯曲。
毛坯件10可以具有多种材料(如铝材、铝合金、碳钢、不锈钢、覆盖有塑料材料的金属骨架等)和结构形式(如横截面形状)。通常情况下，毛坯件10为预定长度的长条状，相对较短规格的长度例如可以为0.6至2米，相对较长规格的长度例如可以为1.2至3.5米。在进行拉伸弯曲之前，将该毛坯件10放置于拉伸弯曲装置的预定位置，并由分别位于引导部件8的引导方向(通常与毛坯件的延伸方向相同)两侧的夹具装置所夹持住。该一对夹具装置中的至少一个为活动式夹具装置，从而能够带动毛坯件的端部进行移动，从而实现整个毛坯件的拉伸和弯曲。在本申请的技术方案中，由于活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的自由度，因此可以柔性化地适用于不同的工况场合中，能够拉伸弯曲不同的毛坯件。在本申请中，所谓横向方向是指毛坯件放置于该拉伸弯曲装置后的自然水平延伸方向，纵向方向是指在水平面内垂直于横向方向的方向，而竖直方向是指垂直于水平面(该水平面由横向方向和纵向方向的直线所限定)的方向。
在所述一对夹具装置中，如图1所示，一个夹具装置为固定式夹具装置9，另一个为所述活动式夹具装置。也可以如图2所示，一对夹具装置均为活动式夹具装置。在这里，所谓活动式夹具装置是指该夹具装置可以移动，从而在三维空间内具有不同的位置。而下文中所谓的固定式夹具装置通常是指该夹具装置具有可释放地夹持功能，但其三维空间内的位置是不可以移动的。
优选地，所述活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和竖直方向平移以及围绕横向方向、纵向方向和竖直方向旋转的自由度。然而，本申请并不限于此，在满足拉伸弯曲要求的前提下，也可以在该六个自由度的范围内选择所需的部分自由度。
所述活动式夹具装置可以通过多种方式来实现。例如，活动式夹具可以为连接有机器人手臂的夹具，也可以通过不同部件的合成运动来实现。优选地，如图1和图2所示，所述活动式夹具装置包括：底座11；和夹具7，该夹具7通过驱动装置而安装于所述底座11上，所述夹具7通过所述驱动装置而具有所述自由度。如上所述，驱动装置可以为机器人手臂。但为了更可靠地适用于高负荷的工况下，优选地，所述驱动装置包括：
滑动块21，该滑动块21通过第一驱动器1而可横向平移地安装于所述底座11，所述滑动块21通过第二驱动器2而可纵向平移地安装于所述底座11；
竖直导轨件22，该竖直导轨件22通过第四驱动器4而围绕竖直方向可旋转地安装于所述滑动块21；
安装座03，该安装座03通过第三驱动器3可竖直移动地安装于所述竖直导轨件22并通过第五驱动器5和第六驱动器6而分别围绕纵向方向和横向方向可旋转地支撑所述夹具7。
滑动块21通过第一驱动器1和第二驱动器2而能够在底座11上平移滑动，从而实现在水平面内的移动。由于滑动块21支撑所述夹具7，从而带动夹具7在横向方向和纵向方向的平移移动。
通过第四驱动器4，竖直导轨件22可围绕竖直方向可转动地安装于滑动块21，以具有围绕竖直方向旋转的自由度。在竖直导轨件22上，可竖直移动地安装有安装座03，从而通过安装座03在竖直方向上的移动来实现夹具7在竖直方向的平移。此外，在安装座03和夹具7之间，通过第五驱动器5和第六驱动器6来实现分别围绕纵向方向和横向方向转动的自由度。
以上描述的驱动装置的一种形式，本申请并不限于此，在实现本发明目的的前提下，驱动装置可以具有其他的结构形式。在图1所示的实施方式中，旋转副可以通过旋转轴的方式来实现，例如旋转轴01和02。
上述各个驱动器可以为电机，如伺服电机或直线电机等。优选地，所述第一驱动器1、第二驱动器2和第三驱动器3以及第四驱动器4、第五驱动器5和第六驱动器6均为伺服电机。为了实现旋转运动和直线运动的转换，可以采用丝杠机构、连杆机构来实现，这里不再详细描述。
工作台12可以与活动式夹具装置分别独立安装，但优选情况下，所述底座11支撑所述工作台12。换句话说，底座11同时支撑放置引导部件8的工作台以及用于牵拉毛坯件10的夹具，具有相同的安装基础。因此，在参数检测和过程控制方面能够更为准确地实现毛坯件的拉伸弯曲操作，使毛坯件在拉伸弯曲处理后具有相对较高的参数准确性。
当利用夹具进行拉伸和弯曲时，毛坯件的端部被夹持住，同时毛坯件的中部抵靠在引导部件8上，并引导毛坯件的变形。为此，优选地，所述引导部件8具有符合所述活动式夹具装置的拉伸弯曲轨迹的引导曲面81。引导曲面81与夹具装置的移动轨迹相契合，从而有利于引导毛坯的变形。引导曲面81可以根据不同的工况而加以选择设计。
如图1所示，引导曲面81可以设置为从引导部件8朝向所述活动式夹具装置而偏斜。在设置有两个活动式夹具装置的实施方式中，引导曲面81可以为对称设置的，从而能够朝向两个方向实施拉伸弯曲操作。另外优选地，可以设置多个引导曲面81，以同时加工多根毛坯件。在该情况下，夹具装置可以具有多个夹具。
如图2所示，优选情况下，在所述一对夹具装置均为活动式夹具装置，在初始位置，所述两个活动式夹具装置相对于所述引导部件对称设置。因此，可以根据需要朝向不同的方向实施拉伸弯曲作业。
以上对跟根据本申请的拉伸弯曲装置进行了详细地描述。下面对本申请所提供的拉伸弯曲方法进行详细地描述。在相互冲突和矛盾的情况下，上述装置和方法的特征可以相互参考、借鉴和/或结合。
本申请还提供了一种拉伸弯曲方法，该拉伸弯曲方法包括：
将毛坯件的两端夹持住；
将该毛坯件的一端保持不动，使该毛坯件的中部靠在引导部件8上，通过活动式夹具装置对所述毛坯件的另一端进行拉伸和弯曲，或者所述毛坯件的两端均通过活动式夹具装置进行拉伸和弯曲；
其中，所述活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的移动。
在进行拉伸弯曲时，先将预定的毛坯件10装载到拉伸弯曲装置的预定工位上，并利用夹具将毛坯件的两端夹持住。毛坯件的原始参数(比如几何尺寸、材料的物理参数等)是可以预先知道的。在此原始参数的基础上，根据毛坯件拉伸弯曲后的目标参数(尤其是几何参数)来计算拉伸弯曲的程度或值。
在进行拉伸和弯曲时，可以将该毛坯件的一端保持不动，使该毛坯件的中部靠在引导部件8上，通过活动式夹具装置对所述毛坯件的另一端进行拉伸和弯曲(例如可通过图1所示的实施方式来实现)；或者也可以所述毛坯件的两端均通过活动式夹具装置进行拉伸和弯曲(可通过图2所示的实施方式来实现)。在拉伸和弯曲过程中，由于所述活动式夹具装置具有沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的自由度，因此能够在上述自由度的预定范围内移动，从而适用于不同的工况场合，能够满足柔性化制造的要求。
根据工况的需要和上述预先计算的拉伸弯曲程度或值，在进行拉伸和弯曲时，通过由所述活动式夹具装置夹持的端部沿与所述毛坯件的延伸方向相同的横向方向将所述毛坯件拉伸至第一预定程度(优选使毛坯件达到塑性变形的程度，或者克服长条状毛坯件的悬垂程度而使其平直)，沿所述纵向方向和/或竖直方向将所述毛坯件弯曲至第二预定程度(优选使毛坯件达到塑性变形)。也就是说，第一预定程度和第二预定程度均通为三个维度上的平移而实现的。
进一步优选地，根据工况需要，该拉伸弯曲方法还包括围绕横向方向、纵向方向和竖直方向中的至少一者扭转所述毛坯件至第三预定程度(优选使毛坯件达到塑性变形)。
上述第一预定程度、第二预定程度和第三预定程度可以通过几何参数来设定和判断，也可以根据活动式夹具装置的位置或位移来设定和判断。
在进行拉伸和弯曲过程中，在将毛坯件拉伸至所述第一预定程度后，再弯曲至第二预定程度和/或扭转至所述第三预定程度。也就是说，可以根据需要先后操作拉伸、弯曲和扭曲。或者，在进行拉伸和弯曲时，在拉伸至所述第一预定程度的同时，弯曲至第二预定程度和/或扭转至所述第三预定程度。也就是说，同时操作拉伸、弯曲和扭曲。本申请并不限于此，根据工况也可以选择将各个工序进行倒换。
举例说明，可将1.5米长的毛坯件的左端由固定式夹具装置夹紧，右端由活动式夹具装置夹紧。首先活动式夹具装置将毛坯件沿长度方向拉伸预紧(第一预定程度)，以使毛坯件保持平直，然后活动式夹具装置通过平移和旋转合成的连续运动实现对毛坯件的拉伸，达到产品的成形要求(第二/三预定程度)，将拉伸成形后的零件取下，完成一个工作循环。上述预定程度的控制参数可以为活动式夹持装置所运动轨迹曲线中选取若干点的坐标值，也可以是毛坯件几何参数的数值。
为了对毛坯件更为柔性地进行拉伸弯曲处理，适应于不同类型和参数的毛坯件，在对所述毛坯件进行拉伸和弯曲之前，根据毛坯件的原始参数(如几何尺寸、材料的物理参数、结构力学性能等)和目标参数(尤其是拉伸弯曲后的几何参数)，计算所述活动式夹具装置需要沿着横向方向、纵向方向和/或竖直方向平移以及/或者围绕横向方向、纵向方向和/或竖直方向旋转的值，以达到上述第一预定程度、第二预定程度和/或第三预定程度。在移动过程中，可以实时监测毛坯件的变形情况以及活动式夹具装置的位置情况，并反馈至控制器，从而通过控制器控制例如上述驱动器(如伺服电机)的动作。
在优选情况下，对于某些材料来说，在完成变形后具有一定程度的恢复趋势，如果不能将该恢复趋势控制在许可范围内，有可能会影响拉伸弯曲后产品精度，因此，在进行拉伸和弯曲时，所述毛坯件的所述第一预定程度、第二预定程度和/或第三预定程度超过所述毛坯件的目标参数，以弥补毛坯件的弹性恢复量。
通过以上描述可知，在本申请的技术方案内，利用活动式夹具装置的多自由度，实现拉伸弯曲的柔性化，以适应于更多类型的毛坯件的拉伸弯曲作业。
以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。