一种平面度整形机床及整形方法与流程

1.本发明涉及整形设备领域，具体涉及一种平面度整形机床及整形方法。


背景技术：

2.产品外壳在生产加工过程中，常因为不可控因素造成壳体本身结构产生平面度差异，因此需要对壳体进行平面度整形，特别是对于手机壳体、笔记本电脑壳体等电子设备来说，壳体是支撑整个电子设备内各零部件的基础，若壳体的平面度不达标，将严重影响该电子设备的外观和性能。
3.公开号为cn105499902a的发明专利申请作为本发明最接近的现有技术，采用上、下压板分别对壳体的两侧施压，并且设置高度可调的第一矫正柱体和第二矫正柱体，从而实现局部整形。但是在该方案中，在整形的过程中，各矫正柱体之间的相对高度始终保持不变，仅由驱动装置驱动上压板或下压板整体移动，无法针对被整形工件不同区域的不同变形进行整形，导致单次整形效果不明显，需要反复整形才能达到合格的标准，使整形效率低。


技术实现要素：

4.为了解决平面度整形过程中，无法在整形过程中对不同区域针对性整形的问题，本发明一方面提供了一种平面度整形机床，能够根据不同整形区域的变形量以及材料调整整形压力和整形行程，另一方面还提供了一种使用该整形机床的整形方法，其具体技术方案如下。
5.一方面，本发明所公开的一种平面度整形机床，包括整形装置；所述整形装置包括两个相对布置的整形组件；各整形组件分别包括一块安装板、以及多个整形元件；其特征在于：所述整形元件包括驱动装置和整形柱；各所述驱动装置分别与安装板连接，各整形柱分别一一对应的与各驱动装置连接，并由驱动装置调节整形柱的整形端面与安装板之间的距离。
6.进一步的，所述整形柱与被整形工件接触的一端设有橡胶头。
7.进一步的，还包括检测装置和控制装置；所述检测装置用于检测被整形工件的平面度信息；所述控制装置分别连接检测装置以及各整形元件，根据被整形工件不同区域的平面度信息，调整该区域内对应的整形元件。
8.进一步的，还包括转运装置，所述转运装置包括x轴运动组件、承载平台和夹持组件；所述承载平台安装于x轴运动组件上，所述夹持组件包括两个相对布置的夹头，且两个夹头分别夹持于被整形工件的两端；所述夹头通过y轴运动组件安装于承载平台上。
9.进一步的，每组整形组件分别包括一个z轴运动组件，各z轴运动组件分别与安装板连接，用于调整两块安装板之间的间距。
10.进一步的，两组整形组件之间的整形元件分别一一对齐地布置，且整形过程中始终与被整形工件相抵。
11.另一方面，本发明所公开的一种使用上述任一整形机床的整形方法，包括如下步骤：
12.将被整形工件的表面划分为多个整形区域，每个整形区域单独对应一组整形元件；
13.检测被整形工件的平面度信息，获取各个整形区域与标准平面之间的差值；
14.根据差值调整各整形元件内整形柱的整形端面与安装板之间的距离；
15.将被整形工件转运至两个整形组件之间，并由整形柱夹持；
16.各整形元件的驱动装置分别驱动各整形柱对各整形区域整形。
17.进一步的，所述各整形元件的驱动装置分别驱动各整形柱对各整形区域整形包括：
18.根据各个整形区域与标准平面之间的差值分别调整各个驱动装置的行程。
19.进一步的，所述根据各个整形区域与标准平面之间的差值分别调整各个驱动装置的行程包括：
20.对于同种材料，取若干个实验组，利用整形机床对实验组进行施压，得到各驱动装置行程与实验组变形量的数据；
21.对数据进行拟合得到变形量-驱动装置行程对应关系；
22.根据变形量-驱动装置行程关系调整各个驱动装置的行程。
23.进一步的，所述各整形元件的驱动装置分别驱动各整形柱对各整形区域整形包括：
24.根据各整形区域的材料调整各整形柱整形过程中对整形区域施加的压力；所施加的压力位于屈服应力与极限应力之间。
25.有益效果：本发明所公开的一种平面度整形机床，通过在安装板上设置多个整形元件，而每个整形元件单独对应一块整形区域，并由单独的驱动装置调节整形柱的进给量和加载力；能够根据不同整形区域的变形量以及材料调整相应的整形策略，从而实现单次整形即可达到合格的标准，提高整形的效率。本发明所公开的一种利用上述任一整形机床的整形方法，在整形过程中分别测量各个整形区域与标准平面的差值，再根据差值以及整形区域的材料，从而施加相应的压力使整形柱行走对应的行程进行整形，保证了整形过程中根据每个整形区域材质、以及与标准平面的差值进行单独整形，提高了整形的效率。
附图说明
26.图1a为实施例1中整形机床去除罩盖后的结构示意图；
27.图1b为实施例1中整形机床的外观示意图；
28.图2为实施例1中两个整形组件的结构示意图；
29.图3为实施例1中整形装置、检测装置、转运装置的布置结构示意图；
30.图4为实施例1中转运装置的结构示意图；
31.图5为实施例2中整形方法的流程示意图；
32.图6为实施例2中手机中框壳体的整形区域划分示意图；
33.图7为实施例2中下凹的单独整形区域的整形示意图；
34.图8为实施例2中上凸的单独整形区域的整形示意图；
35.图9为实施例2中变形量-驱动装置行程对应关系的测试数据。
36.附图标记：1、机台；2、整形装置；3、检测装置；4、转运装置；5、机罩；6、被整形工件；21、第一整形组件；22、第二整形组件；23、第一z轴运动组件；24、第二z轴运动组件；211、第一安装板；212、第一整形元件；213、第一整形柱；214、第一驱动装置；215、橡胶头；221、第二安装板；222、第二整形元件；41、x轴运动组件；42、承载平台；43、夹头；44、y轴运动组件。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
40.实施例1
41.本实施例提供了一种平面度整形机床，参照图1a所示，该整形机床包括机台1、整形装置2、检测装置3、装运装置和控制装置。其中整形装置2、检测装置3、转运装置4均安装于机台1上方，且参照图1b所示，机台1上方还安装有机罩5，机罩5包围整形装置2、检测装置3、转运装置4并提供防护。其中，控制装置分别与整形装置2、检测装置3、转运装置4连接，并传递相应的控制信号，当检测装置3检测完被整形工件6的平面度信息后，控制转运装置4将被整形工件6转运至整形装置2内由整形装置2夹持，并由整形装置2同时对被整形工件6表面的不同整形区域进行针对性的整形。
42.具体来说，参照图2所示，该整形装置2包括第一整形组件21、第二整形组件22、以及用于安装第一整形组件21的第一z轴运动组件23、用于安装第二整形组件22的第二z轴运动组件24。第一整形组件21位于第二整形组件22的下方，第一z轴运动组件23和第二z轴运动组件24分别安装于机台1上，用于驱动第一整形组件21和第二整形组件22相对移动。所述第一整形组件21包括第一安装板211和若干个第一整形元件212。在整形之前，将被整形工件6的表面划分为若干个均匀分布的整形区域，第一整形元件212的数量与整形区域的数量相同，且每一个整形元件对齐一块整形区域。所述第一整形元件212包括第一驱动装置214和第一整形柱213，其中第一驱动装置214安装于第一安装板211远离被整形工件6的一侧，第一整形柱213穿过安装板并与第一驱动装置214连接，由第一驱动装置214驱动整形柱相对第一安装板211移动。所述第一整形柱213远离第一驱动装置214的一端连接有橡胶头
215，该橡胶头215与被整形工件6接触，使作用于被整形工件6的力为柔性力。第一驱动装置214可以采用液压活塞、气压活塞、电机等结构。所述第二整形组件22包括第二安装板221和若干个第二整形元件222，第二整形元件222的数量也与整形区域的数量相同，并且第二整形元件222与第一整形元件212一一对应，且互相对齐，在整形的过程中第一整形元件212、第二整形元件222始终与被整形工件6的两侧相抵，实现对被整形工件6的夹持与整形。第二整形组件22的结构与第一整形组件21的结构相同，因此不再进行过多的描述。
43.具体来说，所述检测装置3为3d结构光检测装置3，其位于被整形工件6的上方，通过3d结构光检测装置3扫描被整形工件6的表面，获取被整形工件6的平面度信息，该平面度信息包括各个整形区域与标准平面的差值信息。参照图4所示，所述转运装置4包括x轴运动组件41、承载平台42和夹持组件；其中，承载平台42安装于x轴运动组件41上，所述夹持组件包括两个相对布置的夹头43，两个夹头43通过y轴运动组件44安装于承载平台42上。参照图3所示，在检测时，通过两个夹头43夹持被整形工件6，使被整形工件6位于检测装置3的下方进行检测，并根据检测结果控制第一整形元件212与第一安装板211的相对位置、第二整形元件222与第二安装板221的相对位置。当检测完成后，由x轴运动组件41将夹持组件带动至整形装置2所处位置，使被整形工件6位于第一整形组件21和第二整形组件22之间，再由z轴运动组件驱动第一整形组件21、第二整形组件22移动，使得各个第一整形元件212分别与被整形工件6接触，从而对被整形工件6进行夹持。再由y轴运动组件44分别驱动两个夹头43移动，使夹头43脱离被整形工件6。
44.在整形的过程中，根据检测装置3所测量得到地各个整形区域与标准平面的高度差值信息，从而调整各整形柱的进给量，实现针对性的整形。并且，测量时可以仅扫描被整形工件6的一个平面，第一整形元件212根据扫描各整形区域的平面度信息进行调整，第二整形元件222根据各整形区域的厚度进行调整。
45.实施例2
46.本实施例提供了一种使用实施例1中所述的整形机床的整形方法，为了使本实施例更利于理解，以手机中框壳体作为本实施例中的被整形工件6，但是需要说明的是本实施例的应用范围并不仅仅局限于手机中框壳体，而是适用于需要平面度整形的工件。
47.具体来说，参照图5所示，该整形方法包括以下步骤：
48.第一步，将手机中框壳体划分为多个整形区域，使每个整形区域单独对应一组整形元件。
49.参照图6所示，该手机中框壳体被平均划分为60个整形区域，每个整形区域的尺寸为16mm*16mm，相应的，第一整形组件21和第二整形组件22中分别设有60个第一整形元件212和第二整形元件222，每个第一整形元件212、第二整形元件222分别对应一个整形区域。
50.第二步，检测手机中框壳体的平面度信息，获取各个整形区域与标准平面之间的差值。
51.在检测手机中框壳体的平面度信息时，可以采用3d结构光检测装置3对手机中框壳体的表面进行扫描，扫描后即可获取手机中框壳体的3d维度信息，根据整形后所要达到的平面度要求设置标准平面，从而可以计算出各个整形区域与标准平面之间的高度差值。
52.第三步，根据差值调整各整形元件内整形柱的整形端面与安装板之间的距离。
53.计算出各个整形区域与表面平面的之间的高度差值后，根据高度差值驱动各个整
形柱移动，从而使得各个整形柱的整形端面所形成的平面与手机中框壳体的平面相契合，使得整形之前，各个整形柱的整形端面能够全部与手机中框壳体的表面相抵。
54.第四步，将手机中框壳体转运至第一整形组件21与第二整形组件22之间，并由第一整形组件21、第二整形组件22上的整形柱进行夹持。
55.当测量完成后，有x轴运动组件41带动承载平台42移动，使手机中框壳体置于第一整形组件21与第二整形组件22之间，然后通过z轴运动组件驱动第一整形组件21、第二整形组件22移动，从而夹持手机中框壳体。由于在第三步中根据各整形区域与表面平面的高度差值，调整了各整形柱，从而使得各个整形柱与手机中框壳体相抵。最后通过y轴运动组件44驱动夹头43与手机中框壳体脱离，转换为整形柱对手机中框壳体进行夹持。
56.第五步，各整形元件的驱动装置分别驱动各整形柱对各整形区域整形。
57.需要说明的是，材料的变形分为弹性变形和塑性变形，而利用实施例1所提供的整形机床对手机中框进行整形时，各整形区域的受压部分发生塑性变形，而边缘未受压部分可能因为没有达到屈服强度而发生弹性变形，当整形完成后，弹性变形部分将产生回弹，从而导致整形装置的行程与整形区域的变形量没有完全保持线性关系，因此需要根据不同整形区域的变形量调整整形装置的行程，该变形量指的即是整形区域与标准平面之间的高度差值。
58.具体来说，在整形过程中需要根据各个整形区域与标准平面之间的差值分别调整各个驱动装置的行程，而具体的调整方法包括：
59.对于同种材料，取若干个实验组，利用整形机床对实验组进行施压，得到各驱动装置行程与实验组变形量的数据；
60.对数据进行拟合得到变形量-驱动装置行程对应关系；
61.根据变形量-驱动装置行程关系调整各个驱动装置的行程。
62.参照图9所示，该图示出了变形量与电机行程之间的关系。
63.需要进一步说明的是，在手机中框壳体中，某些不同的部位可能需要采用不同的材料制备，而针对不同材料进行整形时，所施加的力并不相同。一遍来说施加于整形区域的力位于屈服应力与极限应力之间，该应力称为许用应力，而许用应力则可以根据极限应力除以一定的安全系数进行计算。
64.因此，还需要根据各整形区域的材料调整各整形柱整形过程中对整形区域施加的压力；所施加的压力位于屈服应力与极限应力之间。而施加于整形区域的压力可以利用驱动装置进行调节，例如本实施例所采用的微型直流伺服电机，其分为位置模式、速度模式和转矩模式。在转矩模式下，微型直流伺服电机能够通过控制恒力的方式对整形区域施加恒定的力，故由微型直流伺服电机控制整形机构的许用应力。
65.需要进一步说明的是，参照图7和图8所示，手机中框壳体的变形包括下凹变形与上凸变形，本实施例所提供的整形方法，能够根据产品变形的类型调整整形柱的位置，从而在一次整形过程中同时对下凹变形和上凸变形进行整形。
66.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。