专利名称：一种无模成形装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工领域，具体是一种无模成形装置。
二背景技术：
通常在传统生产中，制造复杂曲面形状的钣金零件需要采用凸模和凹模进行加工。 但凸模和凹模的设计制造周期长，成本高，所以这种装置适应于大批量生产，不适合 单件小批量零件的生产以及新产品原型系统的试制。同时，传统模具成形零件的种类 和复杂性都有很大的局限性。而且，由于回弹在板料成形过程中是不可避免的，为了 补偿回弹对成形零件精度产生的影响，实际生产中还需要花费大量时间和人力对凹模
和凸模进行反复修正。因而，为了减少成本、縮短生产周期，需要一种即不需要模具， 同时又能有效地补偿回弹的新的成形装置。
在公开号为CN1320497的发明专利中，提出了一种渐进成形方法及设备。在该发 明中，将切成预定形状的板料安装在模具上方，板料底部为底座支承的状态，板料在 上方受到成形工具头的逐点不断挤压，最终使材料渐进成形。，在公开号为CN2439348 的实用新型专利中，提出了一种多功能数控成型加工机。其是将被加工板料架在一个 芯模上方，在板料四周用压板夹紧。该压板可沿导柱上下滑动。加工时，将该装置固 定在三轴铣床上，用事先编制的加工程序控制一个成形工具头以走零件截面等高线的 方式将板料逐步压靠在芯模上，最终成形为一个零件。这种单头渐近成形装置存在一 定局限性，只能加工仅包含内凸或外凹形状的金属板料零件，而且需要配备专用阴模。 《机械工程学报》2005年第11期上，毛峰等提出了一种用若干个固定的顶杆代替芯 模在关键部位支撑板料的点支撑加工装置。这种工艺能实现一定意义上的无模成形。 但在这种点支撑成形装置有一定的局限性，容易出现成形零件失稳和变形现象，且能 成形零件的形状较为简单。
三、 发明内容
为克服现有装置存在的成形的零件形状简单、需要芯模及结构复杂的缺点，本发 明提出了一种无模成形装置。
本发明是一种无模成形装置，包括两部分。 一部分包括固定平台、两个工业机器 手及其控制系统、两个成形工具头。另一部分为板料夹持架，包括板料夹持框和底板平台的台面上均匀分布有平行的标准T形槽，槽的方向垂直于板料夹持架。板料
夹持架外形尺寸同所成形板料的外形尺寸；该板料夹持架被固定在平台的中部。两台 工业机器手分列在板料夹持架的两侧。
成形工具头的直径为所成形板料厚度的7 10倍。成形工具头的一端与工业机器 手连接，另一端与板料接触，并且与板料接触端的端部为表面光滑的半圆弧面。
板料夹持架包括矩形底板和板料夹持框。底板与固定平台连接。
板料夹持框位于底板的中部；板料夹持框为回字形边框，其外形尺寸同所成形的 板料的外形尺寸。沿板料夹持框周边均布有固定板料的螺钉孔，待成形板料固定在板 料夹持框上。板料夹持框垂直于底板，并被焊接固定在底板上。
本发明所说的渐进成形装置的优点在于
(1) 本装置在工作过程中由于两个成形工具头分别作用于板料的两侧，通过两个 成形工具头的进给配合逐点使板料不断发生塑性变形，从而不需要凹凸模便可制造出 各种同时含有凸起和凹陷曲面的金属板料零件，因而本装置较传统的凹凸成形模具有 更大'的加工柔性；
(2) 本衾置在板料成形过程中，通过控制工业机ii手带动成形头的运动，既可以
实现对整块板料的成形，又可以实现对板料局部小区域的成形或校形；
(3) 由于本装置在板料成形过程中不需要传统的凹凸模具，因而避免了在生产过 程中传统模具需要花费大量的人力和物力进行反复修模的过程，因而可以实现更低的 加工成本和更少的生产准备时间，适用于具有各种复杂曲面的汽车覆盖件、航空航天 飞行器外壳等小批量零件的成形加工；
(4) 此装置利用现有成熟的工业机器手，因而较其他成形设备结构更简单，组建 和维护成本更低。
四以下结合附图对本发明做进一步的说明； 附
图1是无模成形装置的前视图； 附图2是无模成形装置的俯视图； 附图3是无模成形装置的侧视附图4是两个成形工具头在成形过程中作用于板料两侧时的状态。其中l.平台 2.工业机器手 3.成形工具头 4.板料夹持框
5.底板 6.固定螺栓 7.板料夹持架
五具体实施方式实施例一
本实施例是一种无模成形装置，包括两部分。 一部分由平台1、两个工业机器手2 及其控制系统、两个成形工具头3组成。另一部分为由板料夹持框4.和底板5组成的 板料夹持架7。如附
图1、附图2和附图3所示。平台1为矩形平板，板料夹持架7 通过螺栓固定在平台1长度方向的中部。两台工业机器手2分列在板料夹持架7的两 侧，并通过固定螺栓被安装在平台1上。本实施例中所描述的无模渐进成形的装置成 形lmm厚的2A12退火铝合金板材，该板料的外形尺寸为300mm*500mm。
本实施例中，平台1的台面上均匀分布有平行的标准T形槽，槽的分布方向垂直 于板料夹持框4。
工业机器手2采用ABB电器公司的IRB 660型工业机器人，其参数如下最大到 达距离3. 15m，承重能力180Kg，控制系统采用设备配套的IRC5型控制器。
如图4所示，成形工具头3为圆佳棒形，其直径为所成形板料厚度的7倍。本实 施例中，成形工具头3的直径为7mm。成形工具头的一端与工业机器手连接，另一端 与板料接触，并且与板料接触端的端部为表面光滑的半圆弧面。
板料夹持架7包括底板和板料夹持框4。底板5为矩形钢板，通过固定螺栓6将 该底板5与平台1固定连接。
板料夹持框4位于底板5的中部；板料夹持框4是用普通钢板焊接而成的回字形 边框，其外形尺寸同所成形的板料的外形尺寸。沿板料夹持框4周边均布有15个用于 固定板料的螺钉孔，待成形.板料固定在板料夹持框上。板料夹持框垂直于底板5，并 被焊接固定在底板5上。
本发明在工作时，将待成形的金属板料固定于板料夹持框4中。将两个成形工具 头3分别安装在板料的两侧的两个工业机器手2前端，并相对压于板料表面。通过工 业机器手2带动两个成形工具头3运动，压迫金属板料使之产生塑性变形直至成为所 需的形状。
实施例二本实施例是一种无模成形的装置，包括两部分。 一部分由平台1、两个工业机器 手2及其控制系统、两个成形工具头3组成。另一部分为由板料夹持框4和底板5组 成的板料夹持架7。如附
图1、附图2和附图3所示。平台1为矩形平板，板料夹持架 7通过螺栓固定在平台1长度方向的中部。两台工业机器手2分列在板料夹持架7的 两侧，并通过固定螺栓被安装在平台1上。本实施例中所描述的无模渐进成形的装置 成形1. 5面厚的7075铝合金板材，该板料的外形尺寸为400腿*600,。
本实施例中，平台1的台面上均匀分布有平行的标准T形槽，槽的分布方向垂直 于板料夹持框4。
工业机器手2采用ABB电器公司的IRB 7600型工业机器人，其参数如下最大到 达距离2.5m，承重能力500Kg，控制系统采用设备配套的IRC5型控制器。
如图4所示，成形工具头3为圆柱棒形，其直径为所成形板料厚度的10倍，本实 施例中，成形工具头3的直径为15mm。成形工具头的一端与工业机器手连接，另一端 与板料接触，并且与板料接触端的端部为表面光滑的半圆弧面。
板料夹持架包括底板和板料夹持框4。底板5为矩形钢板，底板上分布有两行与 平台1园定连接的fei栓孔，通过平台1上的T形槽与固定平台1连接。
板料夹持框4位于底板5的中部；板料夹持框4是用普通钢板焊接而成的回字形 边框，其外形尺寸同所成形的板料的外形尺寸。沿着边框周边均布有15个用于固定板 料的螺钉孔，待成形板料固定在板料夹持框上。板料夹持框垂直于底板5，并被焊接 固定在底板5上。
本发明在工作时，将待成形的金属板料固定于板料夹持框4中。将两个成形工具 头3分别安装在板料的两侧的两个工业机器手2前端，并相对压于板料表面。通过工 业机器手2带动两个成形工具头3运动，压迫金属板料使之产生塑性变形直至成为所 需的形状。
权利要求1.一种无模成形装置，包括工业机器手(2)及其控制系统和成形工具头(3)，其特征在于还包括板料夹持架(7)和平台(1)，并且工业机器手(7)为两台，所述的成形工具头(3)为两个；板料夹持架(7)固定在平台(1)的中部，两台工业机器手(2)分列在板料夹持架(7)的两侧；成形工具头(3)一端与工业机器手(2)连接，另一端与板料接触。
2. 如权利要求1所述无模成形装置，其特征在于成形工具头(3)的直径为所成形 板料厚度的7 10倍，并且该成形工具头(3)与板料接触端的端部为半圆弧面。
3. 如权利要求1所述无模成形装置，其特征在于板料夹持架(7)包括底板和板料夹持框(4);板料夹持框(4)被固定在底板的中部；底板与固定平台(1)连接。
专利摘要一种用于金属板料无模渐进成形的装置，包括两台工业机器手(2)、成形工具头(3)、板料夹持架(7)和平台(1)。板料夹持架固定在平台中部，两台工业机器手分列在板料夹持架(7)的两侧；两个成形工具头一端与工业机器手(2)连接，另一端与板料夹持架(7)上的板料接触。工作中，通过工业机器手(2)带动成形工具头(3)的运动分别作用于板料的两侧，既可以实现对整块板料的成形，又可以实现对板料局部小区域的成形或校形，无模具成形各种同时含有凸起和凹陷曲面的金属板料零件，具有更大的加工柔性。本实用新型结构简单，使用成本低，适用于具有各种复杂曲面的汽车覆盖件、航空航天飞行器外壳等小批量零件的成形加工。
文档编号B21D25/00GK201371194SQ200920032178
公开日2009年12月30日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者武伟超, 王永军 申请人:西北工业大学