一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置

本实用新型涉及拉弯成型工艺技术领域，尤其涉及一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置。

背景技术：

随着航空航天、公路交通、轨道交通事业的飞速发展，铝合金蒙构件广泛的应用于飞机制造与高铁车身制造等领域，铝合金结构件制造的关键技术之一是铝合金型材的结构件成形问题。目前，拉弯成型工艺是铝合金蒙皮成型的主要加工方法，但由于结构件长度大、壁厚小，在板料成形过程中易出现起皱、截面形状畸变、轮廓形状精度超差、回弹量过大等缺陷，从而导致板料成形难度很大。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置，以克服上述技术问题。

本实用新型一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置，包括：左三维拉弯加载模块、右三维拉弯加载模块、左超声波振动夹钳模块、右超声波振动夹钳模块、顶升高频振动凸模模块、多根导轨连接杆、顶升高频振动模具模块基座、至少四个凸模顶升液压缸、左三维拉弯加载模块导轨以及右三维拉弯加载模块导轨；所述左三维拉弯加载模块导轨和右三维拉弯加载模块导轨之间通过所述导轨连接杆固定连接；所述导轨连接杆的下方设有顶升高频振动模具模块基座，所述凸模顶升液压缸的两端分别与所述顶升高频振动模具模块基座和顶升高频振动凸模模块固定连接；所述左三维拉弯加载模块、右三维拉弯加载模块分别滑动连接于所述左三维拉弯加载模块导轨、右三维拉弯加载模块导轨上；所述左超声波振动夹钳模块、右超声波振动夹钳模块分别设置于所述左三维拉弯加载模块、右三维拉弯加载模块朝向所述顶升高频振动凸模模块的一端。

进一步地，所述左三维拉弯加载模块和右三维拉弯加载模块均包括：x轴向运动组件、y轴向运动组件、z轴向运动组件及x轴旋转运动组件；所述x轴向运动组件、y轴向运动组件、z轴向运动组件，分别包括：动力装置和由所述动力装置控制的运动平台；所述x轴向运动组件、y轴向运动组件、z轴向运动组件的动力装置分别驱动各自控制的运动平台带动板料沿x轴、y轴、z轴运动；所述x轴旋转运动组件带动板料沿x轴旋转方向拉弯。

进一步地，所述x轴向运动组件，包括：x轴液压缸、x轴移动平台；所述y轴向运动组件，包括：y轴移动平台、y轴液压缸；所述z轴向运动组件，包括：z轴移动平台、z轴液压缸；所述x轴旋转运动组件，包括：x轴旋转平台、x轴旋转液压缸；两个所述x轴移动平台分别与所述左三维拉弯加载模块导轨和右三维拉弯加载模块导轨滑动连接；所述z轴移动平台固定在所述x轴移动平台上；所述z轴移动平台朝向所述顶升高频振动凸模模块的一端设有z轴滑轨，另一端与所述x轴液压缸固定连接，所述x轴液压缸固定于所述x轴移动平台上；所述y轴移动平台与所述z轴滑轨滑动连接，所述y轴移动平台上设有y轴滑轨，x轴旋转平台连接块与所述y轴滑轨滑动连接；所述y轴移动平台纵向设有y轴液压缸，所述y轴液压缸与所述x轴旋转平台连接块固定连接；所述x轴旋转平台与所述x轴旋转平台连接块通过x方向轴连接；所述x轴旋转液压缸在z轴方向与所述x轴旋转平台铰接，所述z轴液压缸穿过固定在z轴滑轨上的限位板与所述x轴旋转液压缸铰接。

进一步地，所述左超声波振动夹钳模块、右超声波振动夹钳模块均包括：周向设有多根传力杆、连接板、多个夹钳液压缸、夹钳钳口、变幅杆、超声波换能器、夹钳连接块；所述传力杆的一端与所述x轴旋转平台固定连接，另一端穿过所述连接板与所述夹钳连接块固定连接；所述夹钳钳口设置于所述夹钳连接块的另一端，所述夹钳钳口设有用于夹持板料的口部；所述夹钳液压缸固定连接于所述夹钳钳口上方，所述夹钳液压缸伸出穿入所述口部内压紧板料；所述连接板与所述夹钳连接块之间设有所述变幅杆，所述变幅杆穿过所述连接板与设置在x轴旋转平台与所述连接板之间的所述超声波换能器连接。

进一步地，所述顶升高频振动凸模模块，包括：凸模模具、模具安装平台、顶升模块支持板、至少四根顶升高频振动导向轴、顶升高频振动平台、顶升高频振动电机；所述凸模顶升液压缸与所述顶升模块支持板的底部固定连接，所述模具安装平台与所述顶升模块支持板的上表面固定连接；所述凸模模具与所述模具安装平台的上表面固定连接；所述顶升高频振动平台通过所述顶升高频振动导向轴与所述顶升模块支持板固定连接；所述顶升高频振动电机固定连接于所述顶升高频振动平台上；所述顶升高频振动电机产生沿所述凸模模具纵向的高频简谐振动，带动所述凸模模具上下简谐振动。

本实用新型中的一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置，将超声波振动和高频简谐振动与三维伺服液压拉弯装置结合起来，超声波振动夹钳模块对工件施加超声波振动载荷，使板料在拉弯加载过程中产生材料软化效应，改善材料流动性能，同时可降低工件与成型凸模模具间的接触摩擦系数，降低零件成形阻力。模具的纵向高频振动加载，使板料在拉弯的过程中不断的释放残余应力，减少板料成形回弹率，从而大大降低板料的变形抗力，提高成型精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置的结构示意图；

图2为一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置的正视图；

图3为本实用新型中三维拉弯加载模块的结构示意图；

图4为本实用新型中超声波振动夹钳模块的结构示意图；

图5为本实用新型中超声波振动夹钳模块的正视图；

图6为本实用新型顶升高频振动凸模模块结构示意图；

图7为本实用新型顶升高频振动凸模模块的正视图。

附图标号说明：

1、左三维拉弯加载模块；2、左超声波振动夹钳模块；3、左三维拉弯加载模块导轨；4、顶升高频振动凸模模块；5、导轨连接杆；6、顶升高频振动模具模块基座；7、凸模顶升液压缸；8、右三维拉弯加载模块导轨；9、右三维拉弯加载模块；10、右超声波振动夹钳模块；11、x轴液压缸；12、z轴移动平台；13、x轴移动平台；14、x轴旋转平台；15、x轴旋转液压缸；16、z轴液压缸；17、y轴移动平台；18、y轴液压缸；19、传力杆；20、连接板；21、夹钳液压缸；22、夹钳钳口；23、变幅杆；24、超声波换能器；25、凸模模具；26、模具安装平台；27、顶升模块支持板；28、顶升高频振动导向轴；29、顶升高频振动平台；30、顶升高频振动电机；31、x轴旋转平台连接块；32、夹钳连接块。

图1中所示的x、y、z方向分别为x轴方向、y轴方向、z轴方向。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于高频复合振动的辅助拉弯装置，包括：左、右对称设置的三维拉弯加载模块和超声波振动夹钳模块，顶升高频振动凸模模块4、导轨连接杆5、顶升高频振动模具模块基座6、凸模顶升液压缸，以及左、右对称设置的三维拉弯加载模块导轨；左、右的三维拉弯加载模块分别设置于左、右的三维拉弯加载模块导轨上，以实现三维拉弯加载模块沿导轨在x轴方向上做直线运动。超声波振动夹钳模块设置于三维拉弯加载模块相对的端面上，超声波振动夹钳模块上安装有超声波换能器，其主要作用是使超声波振动夹钳模块在对板料提供夹持力的同时，对板料加载超声波振动，使板料产生软化效应，改善材料的流动性能，同时横向超生振动可降低板料与顶升高频振动凸模模块4间的接触摩擦系数，降低零件成形阻力。顶升高频振动凸模模块4位于左、右的超声波振动夹钳模块之间，通过凸模顶升液压缸支撑固定在顶升高频振动模具模块基座6上，左、右的三维拉弯加载模块导轨之间有多根导轨连接杆5固定连接。顶升高频振动凸模模块4的作用是，产生纵向高频简谐振动，带动顶部模具上下简谐振动，实现成型零件加载-卸载-再加载的循环加载模式，在成型的过程中释放残余应力，降低成型板料的回弹率。

本实施例中，如图1所示，左、右的三维拉弯加载模块包括：x轴向运动组件、y轴向运动组件、z轴向运动组件及x轴旋转运动组件；x轴向运动组件、y轴向运动组件、z轴向运动组件分别包括：动力装置和由动力装置控制的运动平台；动力装置驱动三个运动平台带动板料沿x轴、y轴、z轴运动；x轴旋转运动组件带动板料沿x轴旋转方向拉弯，从而可根据控制终端预先设计的板料成型轨迹，匹配三维运动度，使得板料根据需求拉弯，提高拉弯精度和成型效率。

本实施例中，如图3所示，x轴向运动组件，包括：x轴液压缸11、x轴移动平台13；y轴向运动组件，包括：y轴移动平台17、y轴液压缸18；z轴向运动组件，包括：z轴移动平台12、z轴液压缸16；x轴旋转运动组件，包括：x轴旋转平台14、x轴旋转液压缸15；两个x轴移动平台13分别与左三维拉弯加载模块导轨3和右三维拉弯加载模块导轨8滑动连接；z轴移动平台12固定在x轴移动平台13上；z轴移动平台12朝向顶升高频振动凸模模块4的一端设有z轴滑轨，另一端与x轴液压缸11固定连接，x轴液压缸11固定于x轴移动平台13上；y轴移动平台17与z轴滑轨滑动连接，y轴移动平台17上设有y轴滑轨，x轴旋转平台连接块31与y轴滑轨滑动连接；y轴移动平台17纵向设有y轴液压缸18，y轴液压缸18与x轴旋转平台连接块31固定连接；x轴旋转平台14与x轴旋转平台连接块31通过x方向轴连接；x轴旋转液压缸15在z轴方向与x轴旋转平台14铰接，z轴液压缸16穿过固定在z轴滑轨上的限位板与x轴旋转液压缸15铰接。通过上述的连接结构，三维拉弯加载模块可实现带动板料沿x轴、y轴、z轴运动，x轴旋转运动组件带动板料沿x轴旋转方向拉弯三维拉弯加载模块采用伺服液压缸驱动，液压缸运动到上述的三维拉弯。三维拉弯加载模块采用伺服液压缸驱动，液压缸运动到指定位置后自锁。根据拉弯工艺方案，在预拉和上下料阶段，三维拉弯加载模块可分别沿x轴、y轴、z轴直线方向和沿x轴旋转方向单独运动，其它轴保持自锁状态；在拉弯轨迹加载过程中，也可实现x轴、y轴、z轴直线方向和x轴旋转方向的同步运动，实现拉伸和弯曲载荷的联动加载，进一步提高板料的拉弯精度和成型效率。

本实施例中，如图4所示，左、右超声波振动夹钳模块包括：周向设有多根传力杆19，连接板20、多个夹钳液压缸21、夹钳钳口22、变幅杆23、超声波换能器24、夹钳连接块32；传力杆19的一端与x轴旋转平台14固定连接，另一端穿过连接板20与夹钳连接块32固定连接；夹钳钳口22设置于夹钳连接块32的另一端，夹钳钳口22设有用于夹持板料的口部；夹钳液压缸21固定连接于夹钳钳口22上方，夹钳液压缸21伸出穿入口部内压紧板料；连接板20与夹钳连接块32之间设有变幅杆23，变幅杆23穿过连接板20与设置在x轴旋转平台14与连接板20之间的超声波换能器(24)连接。通过在夹钳钳口22上方设置多个夹钳液压缸21，可确保对板料的夹紧稳固，防止在拉弯的过程中，板料因形变产生的反作用力导致从夹钳钳口22脱离。如图5所示，传力杆19的作用是在夹钳钳口22所加持的板料与三维拉弯加载模块之间传递荷载，增加二者之间的应力传递以防止二者局部受力较大造成损坏，使二者共同受力。变幅杆的作用是增大或减小超声波的振幅，另一个重要作用是在波节面/节点提供夹持位置。超声波换能器24的作用是对板料加载超声波振动，使其软化，易于产生形变。

本实施例中，如图6所示，顶升高频振动凸模模块4，包括：凸模模具25、模具安装平台26、顶升模块支持板27、至少四根顶升高频振动导向轴28、顶升高频振动平台29、顶升高频振动电机30；凸模顶升液压缸7与顶升模块支持板27的底部固定连接，模具安装平台26与顶升模块支持板27的上表面固定连接；凸模模具25与模具安装平台26的上表面固定连接；顶升高频振动平台29通过顶升高频振动导向轴28与顶升模块支持板27固定连接；顶升高频振动电机30固定连接于顶升高频振动平台29上；顶升高频振动电机30产生沿凸模模具25纵向的高频简谐振动，带动凸模模具25上下简谐振动。顶升高频振动凸模模块4整体由凸模顶升液压缸7支撑并驱动升降，顶升模块支持板27与凸模顶升液压缸7铰接，从而实现左右翻转，顶升模块支持板27的上面铺设模具安装平台26，凸模模具25设在模具安装平台26上，凸模模具25为可拆卸的，根据拉弯需求采用不同弧面顶部的凸模模具25。如图7所示，顶升高频振动平台29由四根顶升高频振动导向轴28固定连接于顶升模块支持板27上，顶升高频振动平台29主要用来放置顶升高频振动电机30，顶升高频振动电机30启动产生沿凸模模具25的纵向高频简谐振动，带动凸模模具25上下简谐振动，从而使板料在成型的过程中释放残余应力，降低成型板料的回弹率。

整体有益效果：

本实用新型将超声波振动和高频简谐振动与三维伺服液压拉弯装置结合起来，超声波振动夹钳模块对工件施加超声波振动载荷，使板料在拉弯加载过程中产生材料软化效应，改善材料流动性能，同时可降低工件与成型凸模模具间的接触摩擦系数，降低零件成形阻力。模具的纵向高频振动加载，使板料在拉弯的过程中不断的释放残余应力，减少板料成形回弹率，从而大大降低板料的变形抗力，提高成型精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。