变高度辊模成形装置、变高度辊模成形系统及成形方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工中的变高度辊模成形技术领域，具体涉及一种变高度辊模成形装置、变高度辊模成形系统及成形方法。
【背景技术】
[0002]近年来，变截面辊弯成形技术已成为辊弯成形领域的一个热点研究课题，特别是变高度辊弯成形技术，在成形深窄类钣金零件方面有着诸多优点。其中，深窄类钣金零件是指:高度较大、宽度较小的钣金零件。
[0003]目前，国内外已成功研制出了数个变高度辊弯成形样机，然而，现有的变高度辊弯成形技术面临着诸多问题，例如，由于零件变截面区和等截面区的回弹角不同，使得零件成形精度的控制变得非常复杂，目前，缺少有效的技术途径加以解决。
[0004]此外，世界范围内已有的变高度辊弯成形样机，涉及多轴的空时协同控制，轴数规模庞大，控制复杂，在实际生产过程中面临系统运行不稳定、可靠度低、成形精度有限以及维护复杂等诸多问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种变高度辊模成形装置、变高度辊模成形系统及成形方法，可有效解决上述问题。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
[0007]本发明提供一种变高度辊模成形装置，包括底模(4)、成形乳辊组(5)、成形乳辊组运动机构、底座(6)和上位机；
[0008]所述底模(4)固定于所述底座(6)上，所述底模(4)具有与被成形帽型零件底部形状相同的成形槽(4-1);并且，所述成形槽(4-1)的长度不小于2倍被成形帽型零件所需成形单元的长度；
[0009]此外，所述被成形帽型零件包括U型零件以及从所述U型零件的左右两竖边分别向外对称延伸的左压边和右压边；所述左压边和所述右压边具有相同的成形曲线；
[0010]则:所述成形槽(4-1)具有首尾相接的m个成形子槽，每个成形子槽的长度与被成形帽型零件所需成形单元的长度相同，每个成形子槽的槽外沿轨迹曲线与被成形帽型零件的成形曲线一致；其中，m值为所述成形槽(4-1)长度除以被成形帽型零件所需成形单元长度的整数值；
[0011]所述成形乳辊组(5)设置于所述底模(4)的正上方，设所述成形乳辊组(5)包括η道次的成形乳辊(5-1);其中，η为自然数；每个所述成形乳辊(5-1)均包括主成形乳辊(5-1-1)以及位于所述主成形乳辊(5-1-1)左右两侧、且高于所述主成形乳辊(5-1-1)的左辅助乳辊(5-1-2)和右辅助乳辊(5-1-3);所述成形乳辊(5-1)的成形角度指:所述左辅助乳辊(5-1-2)的外部径向曲面与所述主成形乳辊(5-1-1)轴向之间的夹角；同时，也为所述右辅助乳辊(5-1-3)的外部径向曲面与所述主成形乳辊(5-1-1)轴向之间的夹角；
[0012]所述成形乳辊组(5)的各道次成形乳辊(5-1)的成形角度从第一道次到最后道次逐次递增；
[0013]所述成形乳辊组运动机构包括X向运动机构和η个ζ向运动机构；上位机分别与所述X向运动机构和η个Z向运动机构连接；其中，X向为被成形零件的进料方向VL向为在加工平面内与X向垂直的方向；所述X向运动机构用于驱动所述成形乳辊组(5)整体在X向移动，即:在所述成形乳辊组(5)整体X向移动时，相邻成形乳辊(5-1)之间的道次间距为固定值，保持不变；每个ζ向运动机构唯一对应一个道次的成形乳辊(5-1)，用于独立调节该道次成形乳辊(5-1)的ζ值，即:独立调节该道次成形乳辊(5-1)与所述底模(4)之间的垂向距离。
[0014]优选的，当η为5时，所述成形乳辊组(5)由5个道次的成形乳辊(5_1)组成，所述成形乳棍(5-1)的成形角度从第一道次到第5道次依次为20°、40°、60°、80°和90°。
[0015]优选的，所述成形乳辊组运动机构包括齿轮齿条副和丝杠副；所述齿轮齿条副作为所述X向运动机构，所述丝杠副作为所述ζ向运动机构。
[0016]优选的，还包括:开卷装置(I)、送料装置(2)、定截面辊弯成形装置(3)、切断装置、出料装置和码垛装置；
[0017]本发明还提供一种变高度辊模成形系统，包括:变高度辊模成形装置、开卷装置
(1)、送料装置(2)、定截面辊弯成形装置(3)、切断装置、出料装置和码垛装置；
[0018]在变高度辊模成形装置的前面，按板料输送方向，依次设置所述开卷装置(1)、所述送料装置(2)和所述定截面辊弯成形装置(3);
[0019]在变高度辊模成形装置的后面，按板料输送方向，依次设置所述切断装置、所述出料装置和所述码垛装置。
[0020]本发明还提供一种变高度辊模成形方法，包括以下步骤:
[0021 ] 步骤1:当需要将板材成形为宽度为nl、长度为L1、左右压边具有特定成形曲线的帽形截面的构件时，计算机读取被成形帽型零件左右压边的特定成形曲线图；其中，该特定成形曲线图为X和ζ的方程；x向为被成形零件的进料方向；z向为在加工平面内与X向垂直的方向；
[0022]步骤2:制作底模(4)，使底模(4)具有与被成形帽型零件底部形状相同的成形槽(4-1);其中，该成形槽(4-1)的宽度即为nl ;该成形槽(4-1)的长度为L2，则:L2不小于2倍LI ;SL2除以LI的整数为m，则使成形槽(4_1)具有首尾相接的m个成形子槽，每个成形子槽的长度为LI，每个成形子槽的槽外沿轨迹曲线与所述特定成形曲线一致；将物料输送方向，将m个成形子槽依次记为第I成形子槽、第2成形子槽…第m成形子槽；
[0023]步骤3:搭建变高度辊模成形系统，即:按板材输送方向，依次设置开卷装置(I)、送料装置(2)、定截面辊弯成形装置(3)、变高度辊模成形装置、切断装置、出料装置和码垛装置；
[0024]对于变高度辊模成形装置，在底模(4)的正上方设置成形乳辊组(5)，即:使每个成形乳辊(5-1)的主成形乳辊(5-1-1)位于底模的成形槽(4-1)的正上方，其中，主成形乳辊(5-1-1)的轴向长度与成形槽(4-1)的槽宽度相适配；设成形乳辊组(5)由η个成形乳辊(5-1)组成，其成形角度从第I道次到第η道次分别为:α 1、α 2...α η ；
[0025]步骤4:然后，首先由开卷装置⑴对成卷的板材进行开卷；，通过送料装置(2)，将开卷后的板材输送到定截面辊弯成形装置(3)进行定截面成形，所述定截面辊弯成形装置(3)依次将板材成形为首尾相接的多个U形构件，按成形先后顺序，依次记为第IU形构件、第2U形构件…;其中，每个U形构件均包括位于底部的横面以及位于所述横面左右两侧的左侧面和右侧面；U形构件的宽度即为nl，长度为LI ;
[0026]步骤5:上位机通过成形乳辊组运动机构而控制成形乳辊组(5)抬升，使所述成形乳辊组(5)与所述底模(4)分离；将经过步骤4后的第IU形构件输送至所述底模(4)的第I成形子槽中；
[0027]步骤6:上位机控制所述成形乳辊组(5)朝向第IU形构件运动，即:控制所述成形乳辊组(5)进行X向运动；当第I道次的成形乳辊运动到第IU形构件头部位置Pl的正上方时，上位机一方面，驱动所述成形乳辊组(5)沿所述第IU形构件进行X向运动，另一方面，上位机还开始对各个道次的成形乳辊在ζ轴的位置进行独立调节控制，使各个道次的成形乳辊向所述底模(4)靠拢，并在Xz平面内紧靠所述底模(4)的成形槽并沿着所述底模(4)的轨迹运动，将第IU形构件的对应位置折弯为符合特定成形曲线的帽型状态，具体折弯方式为:
[0028]假设对于任意第i道次的成形乳辊，当其运动到第IU形构件的Pi位置时，Pi为第i道次的成形乳棍运动到的X轴坐标；上位机实时读取到Pi值，同时，上位机读取所述特定成形