半模曲面件成形装置及成形方法
【专利摘要】本发明涉及一种半模曲面件成形装置及成形方法，属于机械工程领域。包括一个机架、一个可以支撑和固定模具的支座、一个夹持系统和一个搅拌成形系统，该搅拌成形机构是将电机固定在盖板上，电机驱动转动轴转动，转动轴上安装一个带转盘，转盘和被加工件之间充满集群钢珠。在电机的带动下，转动轴带动转盘旋转，钢珠在转盘的带动下呈旋涡状飞转，同时给活动机架上方的驱动装置通电，驱动活动机架向下运动，带动内、外套筒夹持被加工件共同向下运动，被加工件在下方模具和上方旋转的钢珠的共同作用下成形。基于该装置的成形方法既运用了模具成形，又运用了优化了的多点成形，提高了成形精度，并且比单点成形效率更高，成形更均匀。
【专利说明】半模曲面件成形装置及成形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半模曲面件成形装置及其成形方法，用于加工小型曲面件，属于机械加工工程领域。
【背景技术】
[0002]在现代化国民生产和医用设备领域中，小型曲面件被广泛使用。常规的小型曲面件的加工方法主要为单点成形和普通多点成形。单点成形技术加工曲面效率低，各点受力不均匀，成形件质量较差；普通多点成形虽然效率高，受力较均匀，但由于加工点不能过于细小等缺点，成形件质量相对较差。本发明利用集群钢珠在工件表面的复合式运动来实现曲面件的成形，本发明有效的提高了加工精度，降低了设备的复杂程度，节约设备成本，因而本发明将有利于曲面件加工的快速发展。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种半模曲面件成形装置及成形方法，其目的在于简化成形机构，节约设备成本。
[0004]本发明采取的技术方案是:包括机架、支撑和固定模具的支座、夹持机构、搅拌成形机构和集群钢珠；
所述的机架结构是上活动机架与立柱滑动连接，立柱和底板固定连接，驱动机构的电机与该活动机架上部固定连接，该驱动机构的一个锥齿轮与立柱上部螺纹连接；
所述的夹持机构由外套筒、内套筒和弹簧构成、且位于活动机架内，支撑和固定模具的支座与底板固定连接，该弹簧位于该支撑和固定模具的支座的外部，内套筒置于该弹簧的上方、并套接在支座的外部，外套筒套接在该内套筒的外部，外套筒和内套筒的连接处用于夹持被加工件；
所述的搅拌成形机构包括电机、转动轴、转盘和盖板，电机与盖板上方固定连接，该电机与转动轴连接，转动轴与盖板转动连接，转盘与该转动轴下端固定连接；
所述的集群钢珠放置在由转盘、外套筒和被加工件构成的封闭空间中。
[0005]本发明一种实施方式是所述盖板与活动机架固定连接。
[0006]本发明一种实施方式是所述集群钢珠的直径为0.5mnT20mm。
[0007]本发明一种实施方式是所述内套筒与外套筒以及与支座相配合部分可以为圆形或方形。
[0008]本发明一种实施方式是所述转盘上安装多个螺柱或加工深沟槽。
[0009]本发明一种实施方式是所述所述的转盘带有磁性。
[0010]一种半模曲面件成形方法，包括下列步骤:
O安装被加工件:
首先，将弹簧放置在支撑和固定模具支座周围，将内套筒套在支座上，并将已制作好的下丰旲具固定在支座上； 其次，将被加工件放置于内套筒上，将外套筒套在内套筒外面，使被加工件处于被夹紧状态；
2)安装搅拌成形机构:
在外套筒与板材所构成的半封闭空间上方注入一定数量的集群钢珠，然后将搅拌成形机构通过盖板固定在活动机架上；
3)成形过程:
启动与转动轴相连接的电机，驱动转盘转动，从而带动集群钢珠转动；并且通过驱动机构驱动活动机架向下运动，带动夹持机构和搅拌成形机构一起向下运动，从而迫使钢珠压制被加工件变形，最终使被加工件贴合下模表面，形成所需的被加工件；
4)卸下成形件:
被加工件成形后，电机断电，抬起活动机架，卸掉盖板，取出搅拌成形机构并通过转盘上的磁性吸起集群钢珠，并且移除外套筒取出被加工件。
[0011]所述的外套筒与内套筒之间夹持被加工件，被加工件包含了钛合金、铝、钢及其相关的金属材料。
[0012]本发明优点是结构新颖，基于该装置的成形方法既运用了模具成形，借鉴了多点成形技术和单点成形技术，又运用优化了的多点成形，并突破了传统的多点成形技术的受力点不能太细小的缺点，利用旋转的钢珠实现多点成形的受力点的细化。成形时，不仅转动搅拌成形机构而且通过驱动活动机架迫使钢珠做旋转运动和向下进给复合运动，从而实现板材的终成形。采用本发明装置比多点成形制造成本低，而且可以将每个和板材接触的小球的直径减小到0.5皿，从而增大与板材接触的点数，改善了多点成形的作用点不能太细小的缺点，从而提高了成形精度，并且比单点成形效率更高，使板材受力更加均匀。其次，钢球除了压制板材外，还使接触点与板材产生滑动，不仅减小了小球与板材接触应力，而且集群式钢珠的反复滚动还减少了板材的回弹，使成形精度得到大大提高，特别对于钛合金薄板的成形精度的提高非常明显。实现批量化生产，降低加工成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明装置的剖视图和工作过程初始图；
图3是本发明半模曲面件成形装置的工作过程中间图；
图4是本发明半模曲面件成形装置的工作过程结束图；
图5是本发明半模曲面件成形装置的机架结构示意图；
图6是本发明半模曲面件成形装置的夹持机构结构示意图；
图7是本发明半模曲面件成形装置的搅拌成形机构结构示意图；
图如是本发明半模曲面件成形装置的搅拌装置中转盘的示意图；
图油是本发明半模曲面件成形装置的搅拌装置中转盘的示意图；
图8^是本发明半模曲面件成形装置的搅拌装置中转盘的示意图；
图8(1是本发明图8。的剖视图；
图中:1.机架2.上活动机架3.支座4.夹持机构5.搅拌成形机构6.底板7.立柱8.外套筒9.内套筒10.弹簧11.电机12.转动轴13.转盘14.集群钢珠15.盖板16.被加工件17.模具18.驱动装置。
【具体实施方式】
[0014]包括机架1、支撑和固定模具的支座3、夹持机构4、搅拌成形机构5和集群钢珠14；
所述的机架I结构是上活动机架2与立柱7滑动连接，立柱7和底板6固定连接，驱动机构18的电机与该活动机架上部固定连接，该驱动机构的一个锥齿轮与立柱上部螺纹连接;
所述的夹持机构4由外套筒8、内套筒9和弹簧10构成、且位于活动机架2内，支撑和固定模具的支座3与底板6固定连接，该弹簧10位于该支撑和固定模具的支座3的外部，内套筒9置于该弹簧的上方、并套接在支座3的外部，外套筒8套接在该内套筒的外部，夕卜套筒8和内套筒9的连接处用于夹持被加工件16 ；
所述的搅拌成形机构5包括电机11、转动轴12、转盘13和盖板15，电机11与盖板15上方固定连接，该电机11与转动轴12连接，转动轴12与盖板15转动连接，转盘13与该转动轴12下端固定连接；
所述的集群钢珠14放置在由转盘13、外套筒8和被加工件16构成的封闭空间中。
[0015]本发明一种实施方式是所述盖板15与活动机架2固定连接。
[0016]本发明一种实施方式是所述集群钢珠14的直径为0.5mnT20mm。
[0017]本发明一种实施方式是所述内套筒9与外套筒8以及与支座3相配合部分可以为圆形或方形。
[0018]本发明一种实施方式是所述转盘13上安装多个螺柱或加工深沟槽。
[0019]本发明一种实施方式是所述所述的转盘13带有磁性。
[0020]一种半模曲面件成形方法，其特征在于包括下列步骤:
O安装被加工件:
首先，将弹簧10放置在支撑和固定模具支座3周围，将内套筒9套在支座3上，并将已制作好的下模具17固定在支座3上；
其次，将被加工件16放置于内套筒9上，将外套筒8套在内套筒9外面，使被加工件16处于被夹紧状态；
2)安装搅拌成形机构:
在外套筒8与被加工件16所构成的半封闭空间上方注入一定数量的集群钢珠14，然后将搅拌成形机构5通过盖板15固定在活动机架2上；
3)成形过程:
启动与转动轴12相连接的电机11，驱动转盘13转动，从而带动集群钢珠14转动；并且通过驱动机构18驱动活动机架2向下运动，带动夹持机构4和搅拌成形机构5 —起向下运动，从而迫使钢珠压制被加工件16变形，最终使被加工件16贴合下模表面，形成所需的被加工件16 ；
4)卸下成形件:
被加工件16成形后，电机I断电，抬起活动机架2，卸掉盖板15，取出搅拌成形机构5并通过转盘13上的磁性吸起集群钢珠14，并且移除外套筒8取出被加工件16。
[0021]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0022]如图5所示，本发明半模曲面件成形装置，所述的机架包含了上活动机架、底板和立柱以及驱动机构，所述的驱动机构可以由任意驱动件构成，只要可以驱动活动机架上下运动的都可采用。
[0023]如图7所示，本发明半模曲面件成形装置，所述的搅拌成形机构5包含了电机11、转动轴12、转盘13和盖板15。所述的转盘13可以由多种形式构成，如图8^818(^转盘可以是锥齿轮形状的，也可以是在圆形盘上安装多个螺栓构成，也可以是由带沟槽的圆形盘构成。转盘的作用是通过自身转动，并带动集群钢珠14在立体空间中旋转、下压。以上对于转盘的描述只是示例性的，并非对转盘的结构进行了限定。
[0024]参阅图3:成形过程中，机架1中的底板6和立柱7固定不动，立柱上端的驱动装置18带动活动机架2和盖板15向下滑动，并且带动夹持机构4和搅拌成形机构5 —起向下运动，从而通过转盘13带动集群钢珠14压制被加工件16与下模接触，同时，启动与转动轴12相连接的电机11，驱动转盘13转动，从而带动集群钢珠14转动，使被加工件16变形。
[0025]参阅图4:成形结束时，驱动装置18断电，使内套筒9和外套筒8夹持被加工件16停留在某一位置不动。电机11断电，转盘停止转动，集群钢珠14迫使被加工件16完全贴合下模表面，形成所需的被加工件(16)。完成成形过程。
[0026]以上结合【具体实施方式】对本发明进行了详细描述。半模曲面件成形装置只需要将被加工件16安放在内套筒9和外套筒8之间夹持住，给电机11通电，同时给驱动装置18通电，即可以实现被加工件16的冲压成形。
[0027]很明显，以上描述以及附图中所示的内容均应被理解为是示例性的，而非意味着对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，显然可以在本发明的基础上对其进行各种变形或修改。显然，这些变形或修改均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种半模曲面件成形装置，其特征在于包括:机架、支撑和固定模具的支座、夹持机构、搅拌成形机构和集群钢珠； 所述的机架结构是上活动机架与立柱滑动连接，立柱和底板固定连接，驱动机构的电机与该活动机架上部固定连接，该驱动机构的一个锥齿轮与立柱上部螺纹连接； 所述的夹持机构由外套筒、内套筒和弹簧构成、且位于活动机架内，支撑和固定模具的支座与底板固定连接，该弹簧位于该支撑和固定模具的支座的外部，内套筒置于该弹簧的上方、并套接在支座的外部，外套筒套接在该内套筒的外部，外套筒和内套筒的连接处用于夹持被加工件； 所述的搅拌成形机构包括电机、转动轴、转盘和盖板，电机与盖板上方固定连接，该电机与转动轴连接，转动轴与盖板转动连接，转盘与该转动轴下端固定连接； 所述的集群钢珠放置在由转盘、外套筒和被加工件构成的封闭空间中。
2.根据权利要求1所述的半模曲面件成形装置，其特征在于，盖板与活动机架固定连接。
3.根据权利要求1所述的半模曲面件成形装置，其特征在于，集群钢珠的直径为0.5mnT20mmo
4.根据权利要求1所述的半模曲面件成形装置，其特征在于，内套筒与外套筒以及与支座相配合部分为圆形或方形。
5.根据权利要求1所述的半模曲面件成形装置，其特征在于，所述转盘上安装多个螺柱或加工深沟槽。
6.根据权利要求1或5所述的半模曲面件成形装置，其特征在于，所述转盘带有磁性。
7.一种采用如权利要求1所述半模曲面件成形装置的成形方法，其特征在于包括下列步骤: 1)安装被加工件: 首先，将弹簧放置在支撑和固定模具支座周围，将内套筒套在支座上，并将已制作好的下丰旲具固定在支座上； 其次，将被加工件放置于内套筒上，将外套筒套在内套筒外面，使被加工件处于被夹紧状态； 2)安装搅拌成形机构: 在外套筒与被加工件所构成的半封闭空间上方注入一定数量的集群钢珠，然后将搅拌成形机构通过盖板固定在活动机架上； 3)成形过程: 启动与转动轴相连接的电机，驱动转盘转动，从而带动集群钢珠转动；并且通过驱动机构驱动活动机架向下运动，带动夹持机构和搅拌成形机构一起向下运动，从而迫使钢珠压制被加工件变形，最终使被加工件贴合下模表面，形成所需的被加工件； 4)卸下成形件: 被加工件成形后，电机断电，抬起活动机架，卸掉盖板，取出搅拌成形机构并通过转盘上的磁性吸起集群钢珠，并且移除外套筒取出被加工件。
8.根据权利要求7所述的半模曲面件成形方法，其特征在于，被加工件包含了钛合金、铝、钢及其相关的金属材料。
【文档编号】B21D11/20GK104368659SQ201410656131
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】胡志清, 付晓, 刘昆 申请人:吉林大学