柔性成型装置

1.本实用新型涉及一种机械工程中材料塑性成形设备,具体涉及一种柔性成型装置。


背景技术：

2.柔性成型是一种先进的金属成型技术，具有材料损耗小，无需模具，产品的灵活性和多样性高等特点，广泛应用于板材加工等方面，是先进制造技术的重要领域。
3.现有的柔性成型设备大多体型巨大，刀具臂或者旋轮臂大且长，刀具或者旋轮的轨迹复杂。例如莫健华等人设计的单点渐进成型设备。


技术实现要素：

4.本实用新型是要提供一种柔性成型装置，用于克服现有的柔性加工设备，设备巨大，刀具臂或者旋轮臂大且长，刀具或者旋轮的轨迹复杂的缺点，将刀具的复杂运动，拆分成简单刀具和主轴运动，完成坯料的加工。
5.为实现如上目的，本实用新型采取了如下的方案
6.一种柔性成型装置，包括刀具运动机构和主轴运动机构，所述刀具运动机构上连接旋轮部件，由所述刀具运动机构驱动旋轮刀具部件，实现在垂直轴z方向和水平轴y方向上的运动，从而实现旋轮刀具部件在y-z平面上的运动；所述主轴运动机构上安装有主轴托台，由主轴运动机构带动主轴托台及其主轴托台上的坯料在纵向轴x方向上运动，从而使旋轮刀具部件相对于坯料实现空间运动。
7.进一步，所述刀具运动机构由垂直轴z方向和水平轴y方向上的运动部件组成，所述垂直轴z方向运动部件上连接水平轴y方向上的运动部件。
8.进一步，所述垂直轴z方向运动部件中的z轴壳体固定在支架上，z轴壳体内安装有z轴丝杠，z轴丝杠的一端通过联轴器连接z轴步进电机，z轴壳体上安装有z轴滑块，z轴滑块上固定有水平轴y方向上的运动部件。
9.进一步，所述水平轴y方向上的运动部件中的电机导轨固定在支架上，电机导轨上安装有y轴步进电机，使y轴步进电机可以在电机导轨上滑动，y轴步进电机通过联轴器连接y轴丝杠，y轴丝杠外有y轴壳体，y轴壳体前端内设有连接y轴丝杠的y轴滑块，y轴滑块上固定连接纵向壳体，纵向壳体上上固定连接旋轮刀具部件，由y轴步进电机带动y轴丝杠转动，从而实现旋轮刀具部件中在y轴方向上运动。
10.进一步，所述旋轮刀具部件旋轮中的旋轮安装在旋轮臂上，随着旋轮臂一同运动，旋轮上安装有无刷电机，实现旋轮额定转速转动。
11.进一步，所述主轴运动机构中的x轴壳体上安装有主轴托台，主轴托台通过轴承座安装主轴，主轴后端安装有步进电机，前端安装有通用芯模，固定在后端的轴承座固定连接气动装置，所述气动装置与通用芯模接触将坯料固定，由所述步进电机控制主轴旋转角度精确，从而实现坯料旋转角度的精确控制。
12.进一步，所述气动装置与主轴处于同一轴心线上。
13.本实用新型的有益效果：
14.本实用新型克服了现有的柔性加工设备，设备巨大，刀具臂或者旋轮臂大且长，刀具或者旋轮的轨迹复杂的缺点，完成坯料的加工。
附图说明
15.图1为本实用新型总体结构的示意图；
16.图2为本实用新型y轴部分，z轴部分，旋轮臂及旋轮结构的示意图；
17.图3为本实用新型x轴部分，主轴部分结构的示意图；
18.图中，支架1，z轴步进电机2，联轴器3，z轴壳体4，z轴滑块5，z轴丝杠6，y轴壳体7，y轴丝杠8，y轴滑块9，旋轮臂10，无刷电机11，旋轮12，y轴联轴器13，y轴步进电机14，电机导轨15。x轴步进电机16，联轴器17，x轴丝杠18，直流减速电机19，轴承座20，x轴壳体21，主轴22，通用芯模23，主轴托台24，气动装置25，托台导轨26。
具体实施方式
19.下面结合附图，具体说明本实用新型的实施例。
20.如图1至图3所示，一种柔性成型装置，主要有五部分组成，首先是z轴壳体4部分，z轴壳体4固定在支架1上，z轴壳体4内安装有z轴丝杠6，z轴丝杠6的一端则安装有联轴器3和z轴步进电机2，z轴壳体4上安装有z轴滑块5，z轴滑块5上固定有y轴壳体7部分。当z轴步进电机2工作时，将会带动z轴丝杠6旋转，z轴丝杠6旋转，则带动z轴滑块5滑动，实现控制y轴壳体7在z方向上的运动。
21.其次是y轴壳体部分，支架1上固定有电机导轨15，电机导轨15上安装有y轴步进电机14，使y轴步进电机14可以在电机导轨15上滑动，y轴步进电机14上连接有y轴联轴器13和y轴丝杠8，y轴丝杠8外有y轴壳体7，y轴壳体7前端内设有连接y轴丝杠8的y轴滑块9，y轴滑块9上固定连接纵向壳体，纵向壳体上上固定连接旋轮臂10。y轴步进电机14工作时将会带动y轴丝杠8转动，从而实现旋轮12在y轴方向上运动。从而实现旋轮在y-z平面上是运动。
22.接着是x轴壳体部分，支架1上固定有x轴壳体21，x轴壳体21内设有x轴丝杠18，x轴丝杠18与x轴步进电机16通过联轴器相连。x轴壳体21上安装有主轴托台24，主轴托台24通过x轴滑块与x轴丝杠18连接。当x轴步进电机19工作时，将会带动主轴托台24及其轴托台24上各种零件在x轴方向上运动。从而实现旋轮相对于坯料实现空间运动。
23.接着是旋轮部分，旋轮12固定在旋轮臂10上，随着旋轮臂10一同运动，旋轮12上安装有无刷电机11，实现旋轮12额定转速转动。旋轮转动部分有无刷电机11，旋轮12，实现旋轮的定速转动。本实验定速转动只有旋轮，提供加工压力。
24.最后是主轴部分，x轴壳体21上安装有主轴托台24，主轴托台24上固定有三个相同的轴承座20，前部两个轴承座20内安装有主轴22，主轴22后端安装有直流减速电机19，前端安装有通用芯模23，气动装置25固定在后端的轴承座20上，气动装置25与主轴22同轴心，气动装置25与通用芯模23接触将坯料固定。支架1上固定有托台导轨26，托台导轨26同主轴托台24相连。直流减速电机19可以实现主轴旋转角度精确控制，从而实现坯料旋转角度的精确控制。最后实现坯料的柔性成型。
25.当z轴步进电机2与电机导轨15工作时，带动壳体上滑块运动，实现旋轮臂的y-z平面的运动，x轴步进电机16工作时，带动主轴托台在x轴方向上运动，实现旋轮相对于坯料的空间运动。本实验需要给三个步进电机指令，就能实现旋轮相对于坯料某一面的加工。
26.本实验需要电机精确控制旋转角度，当旋轮需要加工坯料的不同位置时，可以给电机指令，带动坯料旋转到需要的角度。再结合上述结构就可以实现旋轮对坯料任意面的加工。


技术特征：
1.一种柔性成型装置，包括刀具运动机构和主轴运动机构，其特征在于：所述刀具运动机构上连接旋轮部件，由所述刀具运动机构驱动旋轮刀具部件，实现在垂直轴z方向和水平轴y方向上的运动，从而实现旋轮刀具部件在y-z平面上的运动；所述主轴运动机构上安装有主轴托台，由主轴运动机构带动主轴托台及其主轴托台上的坯料在纵向轴x方向上运动，从而使旋轮刀具部件相对于坯料实现空间运动。2.根据权利要求1所述的柔性成型装置，其特征在于：所述刀具运动机构由垂直轴z方向和水平轴y方向上的运动部件组成，所述垂直轴z方向运动部件上连接水平轴y方向上的运动部件。3.根据权利要求2所述的柔性成型装置，其特征在于：所述垂直轴z方向运动部件中的z轴壳体固定在支架上，z轴壳体内安装有z轴丝杠，z轴丝杠的一端通过联轴器连接z轴步进电机，z轴壳体上安装有z轴滑块，z轴滑块上固定有水平轴y方向上的运动部件。4.根据权利要求2所述的柔性成型装置，其特征在于：所述水平轴y方向上的运动部件中的电机导轨固定在支架上，电机导轨上安装有y轴步进电机，使y轴步进电机可以在电机导轨上滑动，y轴步进电机通过联轴器连接y轴丝杠，y轴丝杠外有y轴壳体，y轴壳体前端内设有连接y轴丝杠的y轴滑块，y轴滑块上固定连接纵向壳体，纵向壳体上固定连接旋轮刀具部件，由y轴步进电机带动y轴丝杠转动，从而实现旋轮刀具部件中在y轴方向上运动。5.根据权利要求1所述的柔性成型装置，其特征在于：所述旋轮刀具部件旋轮中的旋轮安装在旋轮臂上，随着旋轮臂一同运动，旋轮上安装有无刷电机，实现旋轮额定转速转动。6.根据权利要求1所述的柔性成型装置，其特征在于：所述主轴运动机构中的x轴壳体上安装有主轴托台，主轴托台通过轴承座安装主轴，主轴后端安装有步进电机，前端安装有通用芯模，固定在后端的轴承座固定连接气动装置，所述气动装置与通用芯模接触将坯料固定，由所述步进电机控制主轴旋转角度精确，从而实现坯料旋转角度的精确控制。7.根据权利要求6所述的柔性成型装置，其特征在于：所述气动装置与主轴处于同一轴心线上。

技术总结
本实用新型涉及一种柔性成型装置，包括刀具运动机构和主轴运动机构，所述刀具运动机构上连接旋轮部件，由所述刀具运动机构驱动旋轮刀具部件，实现在垂直轴Z方向和水平轴Y方向上的运动，从而实现旋轮刀具部件在Y-Z平面上的运动；所述主轴运动机构上安装有主轴托台，由主轴运动机构带动主轴托台及其主轴托台上的坯料在纵向轴X方向上运动，从而使旋轮刀具部件相对于坯料实现空间运动。本实用新型克服了现有的柔性加工设备，设备巨大，刀具臂或者旋轮臂大且长，刀具或者旋轮的轨迹复杂的缺点，完成坯料的加工。完成坯料的加工。完成坯料的加工。


技术研发人员：徐春 陈润豪 赵晋政
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2021.06.17
技术公布日：2022/9/19