专利名称：多压头板材成形装置的活络半球式压头基本体的制作方法
技术领域：
本发明涉及大型三维曲面板材构件的成形加工设备，具体涉及多压头板材成形装置，例如具有任意曲面形状的船体外板的成形加工设备，特别是多压头板材成形装置的基本体。
背景技术：
对于一些需要整体模具压制成形的板材构件，现在已有使用多压头板材成形装置来替代昂贵的模具加工，例如国内开发出的多点板材成形压力机等。现有的多压头板材成形装置包括可移动的上框架、与上框架连接的多个上基本体、下框架、与下框架连接的多个下基本体；各基本体包括支柱、压头，支柱与框架连接，压头与支柱连接。
现有的多压头板材成形装置基本体，其压头工作面分凸面和平面。
压头工作面为凸面的多压头板材成形装置，也称多点板材成形装置，其基本体的不足在于由于其压头模具是凸面形状，当模具与板进行压制成形时，压头与板是点接触，此时受集中力，容易使板产生压痕；另外在加工曲面板材时，板材的某些部位倾斜较大时(如图9所示)，由于压头工作面为凸面形状，上基本体压头6与板材18的接触点和下基本体压头6与板材18的接触点不在同一个位置点上，容易使板材18产生局部的凹凸压痕变形，故难以满足大型船体外板光顺和压痕小的造船质量要求。
压头工作面为平面基本体，如《船体建造工艺学》(人民交通出版社1980年12月第1版)141页图3-61公开的基本体，如图10所示，该基本体的压头6工作面为平面，压头6与支柱8通过压头底面的凹形球窝与支柱8一端的球形杆支撑座连接。该基本体的不足在于1、由于重心高，压头易处于不稳定状态，即压头总是容易处于倾斜状态；2、弯板时压头中心的高度在倾斜时有较大变化，使调节控制复杂，造成不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多压头板材成形装置的活络半球式压头基本体，该基本体的压头工作时不易倾斜，压出的板材板面光顺和压痕小。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是多压头板材成形装置的活络半球式压头基本体，它包括支柱、压头；支柱的一端与框架连接，另一端与压头连接；压头为半球体，压头的工作面为平面；支柱和压头之间设有凹形球面支撑座，压头的球面部分与凹形球面支撑座活络连接。
上述方案中，压头与支柱之间设有弹簧，压头的球面通过弹簧压在凹形球面支撑座上。
上述方案中，基本体为下基本体，下基本体还包括支撑螺杆、用于驱动支撑螺杆转动的动力机构；支柱为空心支柱；支柱的下端固定设有与支撑螺杆配合的支撑螺母，支撑螺杆穿过支撑螺母插入空心支柱；支撑螺杆与下框架的底面转动连接；凹形球面支撑座设置在支柱上端。
上述方案中，支柱与支撑螺杆之间设有位移传感器。
上述方案中，弹簧为拉簧，弹簧的两端分别与压头、支柱连接。
上述方案中，弹簧为压簧；压头与支柱之间还设有连杆、带孔挡板；带孔挡板与支柱(8)固定连接；连杆的一端与压头连接，另一端穿过带孔挡板；弹簧设置在带孔挡板与穿过带孔挡板部分的连杆之间。
上述方案中，位移传感器为磁致位移传感器，该传感器包括磁感应伸缩杆与磁环，磁感应伸缩杆与支柱的下端固定连接，磁环与支撑螺杆固定连接，磁感应伸缩杆从磁环的中心穿过。
上述方案中，支撑螺杆为空心螺杆，磁环设置在支撑螺杆的顶端，磁感应伸缩杆的一部分插入在空心的支撑螺杆内。
本发明与以往多点模具相比，其优点为1、板材在压制弯曲时，不是点接触，而是压力较均匀的面接触，故使板材的压痕显著减轻；2、无论活络半球式压头随板材的作何倾斜旋转，上基本体的半球体球心与下基本体半球体球心均在同一条垂直线上对应不变，即使在弯板时也不会使压头的球心产生错动，自然也不会产生如同多点成形的局部凹凸压痕变形；3、在进行板材加工曲面的倾斜状态调整时，活络半球式压头的球心高度也不会发生变化，有利于基本体高度的计算、设置和调整；4、活络半球式压头的重心总在支撑面内，另外，压头的球面通过弹簧压在支柱上，使压头始终处于稳定状态，不会任意倾斜，并方便于操作。
图1为具有本发明压头机构的多压头板材成形装置主视2为具有本发明压头机构的多压头板材成形装置侧视3为上基本体实施例的结构示意4为下基本体实施例的结构示意5、6、7为压头与支柱几种连接方式的结构示意8为本发明基本体压头工作状态示意9为现有压头工作面为凸面的基本体工作状态示意10为现有压头工作面为平面的基本体结构示意中1上框架、2上基本体、3下框架、4下基本体、5弹簧、6压头、7凹形球面支撑座、8支柱、9吊耳、10油缸、11支撑螺母、12支撑螺杆、13动力机构、14磁感应伸缩杆、15传感器磁环、16带孔挡板、17连杆、18板材。
具体实施例方式
如图1、2所示的具有本发明基本体的多压头板材成形装置，它包括可向下移动的上框架1、与上框架下部连接的多个上基本体2、下框架3、与下框架上部连接的多个下基本体4。加工板材18位于上基本体2与下基本体4之间。各基本体包括支柱8、压头6，支柱8的一端与框架连接，另一端与压头6连接；压头6为半球体，压头6的工作面为平面；支柱8与压头6的连接端为凹形球面支撑座7，压头6的球面部分与凹形球面支撑座7活络连接。
如图3所示，该基本体为上基本体2，上基本体2包括油缸10、支柱8、凹形球面支撑座7、压头6；油缸10的上端与上框架1的底面通过吊耳9连接，油缸10的下端通过吊耳9与支柱8连接，凹形球面支撑座7设置在支柱8下端。
如图4所示，该基本体为下基本体4，下基本体4包括支柱8、凹形球面支撑座7、压头6、支撑螺杆12、与支撑螺杆配套的支撑螺母11、用于驱动支撑螺杆12转动的动力机构13。动力机构13为油压马达或电机。支柱8为空心支柱。支撑螺母11设置在支柱8的下端，支撑螺杆12穿过支撑螺母11插入支柱8；支撑螺杆12与下框架3的底面转动连接；凹形球面支撑座7设置在支柱8上端。
空心支柱内，支柱8与支撑螺杆12之间设有位移传感器。位移传感器为磁致位移传感器，该传感器包括磁感应伸缩杆14与磁环15，磁感应伸缩杆14与支柱8的上端固定连接。支撑螺杆12为空心螺杆，磁环15设置在支撑螺杆12的顶端，磁感应伸缩杆14的一部分插入在空心的支撑螺杆12内。
如图5、6、7所示的压头6与支柱8的几种连接方式，压头6与支柱8之间设有弹簧5，压头6的球面通过弹簧5压在基本体上。
如图5、6所示，弹簧5为拉簧，弹簧5的两端分别与压头6、支柱8连接。
如图7所示，弹簧5为压簧；压头6与支柱8之间还设有连杆17、带孔挡板16；带孔挡板16与支柱8固定连接；连杆17的一端与压头6连接，另一端穿过带孔挡板16；弹簧5套在连杆17上，并处于带孔挡板16与穿过带孔挡板16部分的连杆17之间。
具有本发明压头机构的多压头板材成形装置的工作原理为下基本体4的压头6靠各自的动力机构13驱动升降螺杆的进行移动，并根据位移传感器的测量，使下基本体4的压头的工作面形成需要的曲面形状，之后，将待加工的板材18放在已形成曲面的下基本体4的压头6上。驱动上基本体2的油缸10，使上基本体2的压头6压下，板材18在上、下基本体的压头6之间受力而变形，获得要求的曲面形状。完成一段板材的成形之后，对下一段进行成形时，则将上基本体2的压头升起，对下基本体4的压头再次调节构造成需要的、新的曲面形状，之后再进行弯曲成形，往复上述操作直至完成整张板材的成形加工。
如图8所示，无论活络半球式压头随板材18的作何倾斜旋转，上基本体的压头6半球体球心与下基本体的压头6半球体球心均在同一条垂直线上对应不变，即使在弯板时也不会使压头的球心产生错动。
权利要求
1.多压头板材成形装置的活络半球式压头基本体，它包括支柱(8)、压头(6)；支柱(8)的一端与框架连接，另一端与压头(6)连接，其特征在于压头(6)为半球体，压头(6)的工作面为平面；支柱(8)和压头(6)之间设有凹形球面支撑座(7)，压头(6)的球面部分与凹形球面支撑座(7)活络连接。
2.如权利要求1所述的基本体，其特征在于压头(6)与支柱(8)之间设有弹簧(5)，压头(6)的球面通过弹簧(5)压在凹形球面支撑座(7)上。
3.如权利要求1所述的基本体，其特征在于它为下基本体(4)，下基本体(4)还包括支撑螺杆(12)、与支撑螺杆配套的支撑螺母(11)、用于驱动支撑螺杆(19)转动的动力机构(13)；支柱(8)为空心支柱；支撑螺母(11)固定设置在支柱(8)下端，支撑螺杆(12)穿过支撑螺母(11)插入支柱(8)；支撑螺杆(12)与下框架(3)的底面转动连接；凹形球面支撑座(7)设置在支柱(8)上端。
4.如权利要求3所述的基本体，其特征在于支柱(8)与支撑螺杆(12)之间设有位移传感器。
5.如权利要求2所述的基本体，其特征在于弹簧(5)为拉簧，弹簧(5)的两端分别与压头(6)、支柱(8)连接。
6.如权利要求2所述的基本体，其特征在于弹簧(5)为压簧；压头(6)与支柱(8)之间还设有连杆(17)、带孔挡板(16)；带孔挡板(16)与支柱(8)固定连接；连杆(17)的一端与压头(6)连接，另一端穿过带孔挡板(16)；弹簧(5)套在连杆(17)上，并处于带孔挡板(16)与穿过带孔挡板(16)的部分连杆(17)之间。。
7.如权利要求4所述的基本体，其特征在于位移传感器为磁致位移传感器，该传感器包括磁感应伸缩杆(14)与磁环(15)，磁感应伸缩杆(14)与支柱(8)的上端固定连接，磁环(15)与支撑螺杆(12)固定连接，磁感应伸缩杆(14)从磁环(15)的中心穿过。
8.如权利要求7所述的基本体，其特征在于支撑螺杆(12)为空心螺杆，磁环(15)设置在支撑螺杆(12)的顶端，磁感应伸缩杆(14)的一部分插入在空心的支撑螺杆(12)内。
全文摘要
本发明涉及多压头板材成形装置的活络半球式压头基本体，它包括支柱(8)、压头(6)；支柱(8)的一端与框架连接，另一端与压头(6)连接；压头(6)为半球体，压头(6)的工作面为平面；支柱(8)和压头(6)之间设有凹形球面支撑座(7)，压头(6)的球面部分与凹形球面支撑座(7)活络连接。本发明基本体的压头工作时不易倾斜，压出的板材板面光顺和压痕小。
文档编号B21D11/00GK101036926SQ200710052089
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者王呈方, 周祖德, 胡勇, 茅云生, 李培勇, 袁萍, 向祖权, 周永清, 刘光武 申请人:武汉理工大学