一种三维曲面板类构件柔性辊压成形装置的制作方法

本实用新型涉及一种三维曲面板类构件柔性辊压成形装置，属于板材成形技术领域。

背景技术：

板材成形技术在现代工业生产中占有重要的地位，广泛应用在汽车、造船、航空航天、化工、城市建筑等诸多行业。目前，三维曲面板类件的成形主要通过模具来实现。因为每一种工件都需要一套或数套模具才能完成，模具的设计、制造、安装和调试需要消耗大量的人力、物力和时间。传统的卷板成形装置只能加工母线是直线的简单曲面件，如柱形件和锥形件，但在实际的生产中会需要相当数量的三维曲面件，例如船体的外板、飞机的蒙皮、火箭中的贮箱圆筒瓜瓣、城市建筑的三维曲面装饰物等，这些复杂的三维曲面单靠传统的卷板机是很难加工成形的，又因为这些曲面件属于单件或小批量生产，采用模具就更加得不偿失。虽然手工成形可以用于加工大尺寸、小批量的零件，但其成形质量差、生产效率低、劳动强度大。因此，开发一种简单实用，又具有柔性化的三维曲面板类构件成形装置就迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于改变传统卷板成形装置只能成形二维曲面的加工方式，提供一种用于三维曲面连续成形的柔性辊压成形装置。与传统的模具成形相比，其不仅能够大大降低制造成本，还能够提高生产效率以及实现柔性成形。

本实用新型的技术方案如下：一种三维曲面板类构件柔性辊压成形装置，包括机架和龙门架，龙门架包括左立柱、右立柱和横梁，左立柱和右立柱设置在机架的左、右两侧，横梁设置在机架的上方；在机架上设置至少两组纵向排列的下导辊，下导辊下方设置有若干个升降装置A；在龙门架的横梁下方设置有升降框，升降框与设置在横梁上方的升降装置B连接；升降框上设置至少一组横向排列的上短辊，每个上短辊通过升降装置C与升降框相连；下导辊的包络面与上短辊的包络面之间的空隙可容纳板材。

进一步的，所述的升降装置升降装置A、升降装置B、升降装置C均采用油缸驱动。

进一步的，所述升降装置C采用螺旋传动机构，包括电机、螺杆、螺母、推杆，螺杆通过联轴器与电机输出轴相连，螺杆与螺母配合连接，螺杆主动，螺母从动，两个推杆对称分布在螺母的两侧并与螺母固定连接；推杆的下端与上短辊转动连接。

进一步的，所述升降装置A和升降装置B采用电机驱动。

进一步的，在所述龙门架的左立柱和右立柱上还设置有纵向运动驱动装置。

进一步的，所述上短辊和下导辊外面都包覆有聚氨酯材料。

进一步的，所述下导辊的数量比横向排列的一组内上短辊的数量多一个，且下导辊与上短辊交错排布。

本实用新型的有益效果：本实用新型的三维曲面柔性辊压成形装置借鉴了多点成形技术的柔性可变思想，将传统卷板成形装置的刚性直辊离散为若干上短辊，同时将将传统的模具离散为若干下导辊，通过上短辊和下导辊的相互配合形成三维曲面的包络面，通过相互挤压来实现三维曲面板类件的柔性辊压成形。各个工作辊的高度可以在成形前通过计算机或手工调整，在成形过程中各个工作辊的高度保持不变，也可以在成形过程中通过计算机或手工实时地调整各个工作辊的高度；通过在升降框上设置多组横向排列的上短辊，结合龙门架的纵向移动，还可实现长幅面板件的多道次快速成型。因此本装置具有成形方式灵活多样，快速简单的特点，特别适合复杂薄壁板类件的柔性快速成形。

附图说明

图1为本实用新型的立体示意图。

图2是本实用新型的正视图。

图3是上短辊升降装置示意图（a、b为两个方向的视图）。

附图标记：1机架，2龙门架，21左立柱，22右立柱，23横梁，24升降装置B，25驱动装置，3升降框，4下导辊，41升降装置A，5上短辊，51升降装置C，511步进电机，512电机座，513电机输出轴，514联轴器，515螺杆，516螺母，517推杆，518连杆

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步说明，本文中的上、下、左、右的方向以观察者位置为参照物，正视图中水平方向为横向，与横向水平垂直的方向为纵向。

实施例1：一种三维曲面板类构件柔性辊压成形装置，其立体示意图如图1所示，正视图如图2所示，包括机架1和龙门架2，龙门架2包括左立柱21、右立柱22和横梁23，左立柱21和右立柱22设置在机架1的左、右两侧，横梁23设置在机架1的上方，在左立柱和右立柱上设置有驱动装置25，采用电机驱动，使龙门架2可沿着机架1的纵向方向移动；在机架1上设置八组纵向排列的下导辊3，下导辊4下方设置有四个升降装置A，采用电机驱动，可使下导辊3上下移动到合适位置；在龙门架的横梁23下方设置有升降框3，升降框3与设置在横梁23上方的升降装置B连接，采用电机驱动，可使升降框整体上下移动；升降框3上设置四组横向排列的上短辊5，每一组中上短辊5的数量为七个，上短辊5与下导辊3交错排布，构成三点辊压结构；每个上短辊5通过升降装置C与升降框3相连，升降装置C采用螺旋传动机构，利用螺杆主动螺母从动的原理，包括步进电机511、电机座512，螺杆515、螺母516、推杆517，螺杆515通过联轴器514与电机输出轴513相连，两个推杆517对称分布在螺母516的两侧并与螺母固定连接；推杆517的下端与上短辊5转动连接，可使上短辊5可在面内左右摆动一定幅度；为使推杆结构牢度在推杆中下部两个推杆之间还设置有连杆518。

升降装置C利用电机的旋转运动转化为推杆的上下运动，从而带动上短辊的升降，可精确控制每一组内的上短辊高低位置，组与组之间的上短辊高低位置也可不同，四组上短辊可构成四个辊压道次；下导辊4的包络面与上短辊3的包络面之间的空隙可容纳带加工板材。为了避免对板材产生压痕，上短辊和下导辊外面都包覆有聚氨酯材料。本装置中，所述的升降装置升降装置A、升降装置B、升降装置C均可采用油缸驱动，油缸驱动是常用的公知技术，该方案在图中不再示出。

该辊压装置工作时，根据待加工板材的材质、厚度和最终三维曲面的目标形状等，利用经验或者计算机模拟计算每一组下导辊的高度位置和每一组内的上短辊的高度位置，然后使下导辊运动到位，其包络面构成目标曲面形状，放上代加工板材，接着使每一组中的上短辊也运动到位，上短辊的包络面也构成目标曲面形状，最后驱动升降框带动全部上短辊向下运动，挤压板材，使板材在上短辊和下导辊组成的包络面空间内屈服变形，得到三维曲面。对于长幅面板材，可调整每一组上短辊的高度，使四组上短辊构成四个道次，工作时移动龙门架，带动四个道次的上短辊依次挤压板材，使板材逐步成形。