专利名称：三维曲面柔性卷板装置的制作方法
技术领域：
三维曲面柔性卷板装置是用于板材塑性成形的设备，属于机械工程领域。
背景技术：
目前，板材成形主要采用各种压力机通过模具来实现。每一种成形件都需要一套或数套模具才能完成成形过程；设计、制造与调试这些模具，要消耗大量的人力、物力和时间。传统的板材成形装置自动化程度较低，其成形效率无法满足现代工业生产的需要。手工成形主要用于成形大尺寸、小批量的成形件。手工成形方法成形质量差、生产效率低，而且劳动强度大。
发明内容
本发明的目的在于改变传统的利用模具成形板材的加工方式，提供一种以柔性辊成形技术为基础的板材多辊成形装置。
本发明的上述目的是这样实现的，结合
如下。
一种三维曲面柔性卷板装置，它由工作辊、机架、驱动机构及调整机构组成，所述的工作辊至少有两个，工作辊中至少有一个轴线可弯曲、可调整的柔性工作辊。
所述的柔性工作辊由钢丝软轴、螺旋弹簧、钢丝、聚氨酯橡胶等弹性元件中的一种或数种组成，所述的柔性工作辊上设置用于支承、调节其轴线位置与弯曲度的若干个支点。
所述的工作辊之间的相对位置和工作辊的轴线变形由调整机构调整，并可在任意位置定位。
所述的工作辊可以采用钢丝软轴、弹簧、钢丝软轴-聚氨酯、弹簧-聚氨酯、聚氨酯等弹性材料。工作辊又分主动辊、被动辊和制动辊。主动辊通过自身旋转，带动板料通过工作辊之间；被动辊是靠板料带动旋转；制动辊需要制动时不能旋转，当不制动时就象被动辊一样靠板料带动旋转，上下辊夹住板料起到对板料增加张力的作用，有利于板料成形。
三维曲面柔性卷板装置借鉴了多点成形技术的柔性可变思想，把传统的卷板装置或多辊校平装置的工作辊柔性化，使工作辊沿纵向柔性变形。工作辊变形可以是手动(在成形前调好，成形过程中不变)或由计算机自动控制调整(在成形前或成形过程中工作辊自动调形)，工作辊调形程度依据三维曲面零件的形状所决定。这种成形方式可以实现板材三维曲面的连续成形；与传统整体模具成形方式相比，不用设计、制造、调试模具，节省大量的人力、物力和时间。
下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。
图1a是三辊式三维曲面柔性卷板装置的示意图；
图1b是图1a的p-p向视图。
图2a是两辊式三维曲面柔性卷板装置的示意图；图2b是图2a的p-p向视图。
图3a是一辊的轴线可变，另一辊的轴线不变的两辊式三维曲面柔性卷板装置的示意图；图3b是图3a的p-p向视图。
图4a是四辊式三维曲面柔性卷板装置的示意图；图4b是图4a的p-p向视图。
图5a是五辊式三维曲面柔性卷板装置的示意图；图5b是图5a的p-p向视图。
图6是由螺旋弹簧组成的柔性工作辊的示意图；图7是由螺旋弹簧与聚氨酯橡胶套组成的柔性工作辊的示意图；图8是钢丝软轴工作辊的示意图；图9是钢丝软轴与聚氨酯橡胶套组成的柔性工作辊的的示意图；图10聚氨酯橡胶柔性工作辊的示意图。
图中1.小工作辊 2.成形件 3.工作辊的调整机构4.大弹性工作辊 5.轴线不变的大弹性工作辊 6.弹簧工作辊 7.弹簧工作辊端轴 8.弹簧工作辊上的聚氨酯套(或其它弹性材料) 9.钢丝软轴 10.由钢丝构成的软轴芯轴 11.软轴工作辊上的聚氨酯套。
具体实施例方式
下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。
三维曲面柔性卷板装置是采用数个(至少两个)按一定规则排列的工作辊，靠工作辊的相对位置变化实现板料纵向的不同曲率成形，靠工作辊的轴线调形实现板料横向的不同曲率成形；如果在工作辊的相对位置变化的同时其轴线也调形，就具备了三维板类件卷板成形的条件，之后靠主动辊旋转带动板材通过工作辊之间达到板材成形的目的。工作辊的相对位置变化和工作辊的轴线弯曲都可以通过机械、液压驱动等装置实现，工作辊的相对位置变化和工作辊的轴线调形程度不同就可以成形出曲率不同的工件。依据不同的三维板类件，既可以机械调控工作辊的相对位置变化和工作辊的轴线弯曲，也可以通过计算机控制使工作辊的相对位置变化和轴线调形，取代传统的模具成形来实现板类件的柔性成形。
以下是实施本发明的具体方式，但不仅仅局限于这几种。
所述的卷板装置由两个柔性工作辊组成，其下辊带有聚氨酯橡胶套或由聚氨酯橡胶组成，且下辊直径大于上辊直径；上辊与下辊都做成主动辊，或其中的一个工作辊做成主动辊，另一个做成从动辊。
所述的卷板装置由两个工作辊组成，其上辊为柔性工作辊，下辊为圆柱形弹性辊，且下辊直径大于上辊直径；上辊与下辊都做成主动辊，或其中的一个工作辊做成主动辊，另一个做成从动辊。
所述的卷板装置由三个柔性工作辊组成，三个柔性工作辊都做成主动辊，或其中的任意一个或两个做成主动辊，其余做成从动辊；或从动辊中的至少一个做成制动辊。
所述的卷板装置由四个柔性工作辊组成，且所述的四个柔性工作辊都做成主动辊；或其中的两个前柔性工作辊做成主动辊，其余做成从动辊；或所述的从动辊中的至少一个做成制动辊。
所述的卷板装置由四个工作辊组成，其中的两个前工作辊做成所述的柔性工作辊，并做成主动辊；其余两个后工作辊做成刚性辊，并做成从动辊；或所述的从动辊中至少一个做成制动辊。
所述的卷板装置由五个柔性工作辊组成，并都做成主动辊；或其中的前两个或前三个柔性工作辊做成主动辊，其余做成从动辊；或所述的从动辊中的至少一个做成制动辊。
所述的卷板装置由五个工作辊组成，其中的前三个工作辊做成所述的柔性工作辊，并做成主动辊；后两个做成刚性辊，并做成从动辊；或所述的从动辊中至少一个做成制动辊。
所述的支点调节采用在卷板开始前预先调节或采用在卷板过程中随时连续调节的方式。
纵向变形以图1为例，图1b所示的板料变形为纵向变形。
横向变形以图1为例，图1a所示的板料变形为横向变形。
参阅图1板材三维曲面柔性卷板装置，是由三个工作辊1按图1b所示的规则排列，在成形过程中工作辊在调整机构作用下调整轴线，或在成形前工作辊在调整机构作用下调整轴线，成形过程中工作辊的轴线弯曲状态，当板料通过工作辊之间时，板料在工作辊轴线调形作用下沿横向变形(见图1a)；同时在三个工作辊(通过相对位置变化)的作用下产生纵向变形(见图1b)。
参阅图2板材三维曲面柔性卷板装置，是由两个工作辊1和4按图2b所示的规则排列，在成形过程中工作辊在调整机构作用下调整轴线，或在成形前工作辊在调整机构作用下调整轴线，成形过程中工作辊的轴线弯曲状态，当板料通过工作辊之间时，板料在工作辊轴线调形作用下沿横向变形(见图2a)；同时大工作辊4在另一个小辊1的作用下产生纵向变形，使板料的一部分紧贴在小辊的表面上产生变形(见图2b)。
参阅图3板材三维曲面柔性卷板装置，是由两个工作辊1和5按图3b所示的规则排列，在成形过程中小工作辊1在调整机构作用下调整轴线，或在成形前工作辊在调整机构作用下调整轴线，成形过程中工作辊的轴线弯曲状态；在小工作辊1的作用下，大工作辊5的外形产生变形，而其轴线不变形。当板料通过工作辊之间时，板料在小工作辊1的轴线调形和大工作辊5的外形轴向调形的作用下沿横向变形(见图3a)；同时在小工作辊1作用下大工作辊5径向变形而使板料纵向变形，使板料的一部分紧贴在大工作辊5的变形表面上产生变形(见图3b)。
参阅图4板材三维曲面柔性卷板装置，是由四个工作辊1按图4b的规则排列，在成形过程中工作辊在调整机构作用下调整轴线，或在成形前工作辊在调整机构作用下调整轴线，或成形过程中工作辊弯曲状态，当板料通过工作辊之间时，板料在工作辊轴线调形作用下沿横向变形(见图4a)；同时在四个工作辊(通过相对位置变化)的作用下产生纵向变形(见图4b)。
参阅图5板材三维曲面柔性卷板装置，是由五个工作辊1按图5b的规则排列，在成形过程中工作辊在调整机构作用下调整轴线，或在成形前工作辊在调整机构作用下调整轴线，或成形过程中工作辊弯曲状态，当板料通过工作辊之间时，板料在工作辊轴线调形作用下沿横向变形(见图5a)；同时在五个工作辊(通过相对位置变化)的作用下产生纵向变形(见图5b)。
板料2通过工作辊被压制成所需的形状。这种卷板装置不需要模具，在成形过程中通过调控工作辊按需求调整轴线就可以。工作辊1与工作辊4可以如图6、图7、图8、图9或图10；工作辊5可以如图10。
工作辊的数量越多成形效果越好，其排列规则除图1、图2、图3、图4、图5所示的以外还有许多种，可以依据实际需要排列。
工作辊可以是钢丝软轴、螺旋弹簧、钢丝、聚氨酯橡胶等弹性元件中的一种或数种组成。调整工作辊用的支点数越多，成形效果越佳。
权利要求
1.一种三维曲面柔性卷板装置，它由工作辊、机架、工作辊驱动机构及调整机构组成，其特征是所述的工作辊至少有两个，工作辊中至少有一个是轴线可弯曲、可调整的柔性工作辊。
2.根据权利要求1所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的柔性工作辊由钢丝软轴、螺旋弹簧、钢丝、聚氨酯橡胶等弹性元件中的一种或数种组成，所述的柔性工作辊上设置用于支承、调节其轴线位置与弯曲度的若干个支点。
3.根据权利要求1所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述柔性工作辊各由若干个带有万向节的子辊组成，并在所述子辊上各设置一个支点支承与调节所述子辊的轴线位置与角度。
4.根据权利要求1或2或3所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的工作辊由三个柔性工作辊组成，三个柔性工作辊都做成主动辊，或其中有一个或两个做成主动辊，其余的做成从动辊，或从动辊中有一个或两个做成制动辊。
5.根据权利要求1或2或3所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的工作辊由两个柔性工作辊组成，其下辊是由聚氨酯橡胶组成的或带有聚氨酯橡胶套的柔性辊，且下辊直径大于上辊直径；上辊与下辊都做成主动辊，或其中的任意一个工作辊做成主动辊，另一个做成从动辊。
6.根据权利要求1或2或3所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的工作辊由两个工作辊组成，其上辊为柔性工作辊，下辊为圆柱形弹性辊，且下辊直径大于上辊直径；上辊与下辊都做成主动辊，或其中的任意一个工作辊做成主动辊，另一个做成从动辊。
7.根据权利要求1或2或3所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的工作辊由四个柔性工作辊组成，且所述的四个柔性工作辊都做成主动辊；或其中的两个前柔性工作辊做成主动辊，其余的做成从动辊；或所述的从动辊中有制动辊。
8.根据权利要求1或2或3所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的工作辊由四个组成，其中的两个前工作辊做成所述的柔性工作辊，并做成主动辊；其余的两个后工作辊做成轴线不能弯曲的工作辊，并做成从动辊；或所述的从动辊中的至少一个做成制动辊。
9.根据权利要求1或2所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的工作辊由五个柔性工作辊组成，并都做成主动辊；或其中一个或几个柔性工作辊做成主动辊，其余的做成从动辊；或所述的从动辊中有制动辊。
10.根据权利要求1或2所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的工作辊由五个组成，其中的前三个工作辊做成所述的柔性工作辊，并做成主动辊；后两个做成刚性辊，并做成从动辊；或所述的从动辊中有制动辊。
11.根据权利要求2所述的三维曲面柔性卷板装置，其特征是所述的支点调节采用在卷板开始前预先调节或采用在卷板过程中随时连续调节的方式。
全文摘要
三维曲面柔性卷板装置是用于板材塑性成形的设备，属于机械工程领域。本发明的目的在于改变传统的利用模具成形板材的加工方式。三维曲面柔性卷板装置由工作辊、机架、工作辊调整机构及驱动机构组成，工作辊至少有两个，工作辊中至少有一个是轴线可弯曲、可调整的柔性工作辊。柔性工作辊由钢丝软轴、螺旋弹簧、钢丝、聚氨酯橡胶等弹性元件中的一种或数种组成。柔性工作辊上设置有支承、调节其轴线位置与弯曲度的若干个支点。本发明可以实现板材三维曲面的连续成形；与传统整体模具成形方式相比，不用设计、制造、调试模具，节省大量的人力、物力和时间。
文档编号B21D37/00GK1915550SQ20061001703
公开日2007年2月21日 申请日期2006年7月21日 优先权日2006年7月21日
发明者李明哲, 付文智, 蔡中义, 李湘吉, 邓玉山, 崔相吉, 隋振, 刘纯国, 孙刚, 严庆光, 苏世忠 申请人:吉林大学