一种外调形式多点可重构模具

本技术涉及柔性成形制造，具体为一种外调形式多点可重构模具。

背景技术：

1、柔性多点成形是将整体模具离散化，通过控制分散规则排列的基本体(或冲头)的z方向的位置坐标，进行板料快速成形的方法。经过多年发展，柔性多点成形技术与数字化制造技术相结合，利用计算机控制分散规则排列的基本体形成上、下成型面，通过对各基本体运动的实时控制，自由地构造出成型面，实现板材的三维曲面成型。

2、现有技术中，结合板料成形的特点，“板材多点成形装置(zl 02273508.9)”、“基于多点可重构模具的复合材料曲面热压成型方法(zl 201510102729.4)”以及“一种便携式单模柔性成形设备(zl 201911263521.5)”等公开的技术方案实现了从金属板料到复合材料板件的柔性加工，成形方式也得到较大改进。

3、但是，由于上述现有技术中，多点成形设备的成形模具均采用内置电机，在驱动成形单元调形过程中存在以下技术问题：

4、无法进行复合材料的加工；采用内置电机的成形设备加工复合材料的过程中，由于复合材料成形过程中需要加热，需要将成形设备放置于高温环境；而长时间的加热会使电机出现丢磁、损坏的问题，影响成形精度，甚至影响设备正常使用；

5、无法独立完成调平功能，需要借助其他工具实现调平功能；由于刀具和成形单元齿合之前存在一定程度的空转，单一调形过程中，这种空转引起的误差可以忽略，但随着调形次数的增加，便需要进行模面调平。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种外调形式多点可重构模具，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种外调形式多点可重构模具，包括可重构模具和调形机构，所述可重构模具包括箱体和若干个成形单元，所述成形单元设于箱体内部，且成形单元顶部延伸至箱体上方，所述调形机构包括刀具移动控制组件和柔性刀具，所述柔性刀具与刀具移动控制组件输出端连接，所述柔性刀具包括刀头、腔体结构、弹簧和卡簧；所述刀头的底部外壁设有第一花纹，所述刀头的顶部通过卡簧安装于腔体结构内，所述弹簧套设于刀头的杆状端外壁，且弹簧两端分别与刀头和腔体结构内壁固定连接；所述成形单元顶部外壁设有与第一花纹相匹配的第二花纹。

3、进一步的，所述刀头底部为筒状，所述刀头的筒状结构外径与成形单元的顶部外径相等；所述刀头顶部为杆状，所述刀头杆状结构为正六边形杆。

4、进一步的，所述腔体结构包括上腔体和下腔体，所述下腔体固定设于上腔体底部，所述刀头的杆状结构活动套设于下腔体内部，所述上腔体顶部设有连接杆，所述连接杆通过联轴器与刀具移动控制组件输出端连接。

5、进一步的，所述成形单元包括冲头单元、z向移动杆、固定杆、加热棒、固定螺帽和垫片，所述第二花纹设于z向移动杆外壁顶部，所述z向移动杆与固定杆螺纹连接，且z向移动杆套设于固定杆外侧，所述固定杆通过固定螺帽与箱体固定连接，所述加热棒设于固定杆内部，所述垫片滑动套设于固定杆外壁，且垫片设于z向移动杆和固定螺帽之间。

6、进一步的，所述冲头单元为摆动冲头，所述摆动冲头的支撑头外径小于z向移动杆外径，所述摆动冲头的支撑头通过螺纹安装于z向移动杆顶部中心。

7、进一步的，所述冲头单元为球形冲头，所述球形冲头包括大球帽和小球帽，所述小球帽具有磁性，并通过螺纹连接于z向移动杆顶部中心，所述大球帽内径和小球帽外径相等，所述大球帽外径与z向移动杆外径相等。

8、进一步的，所述刀具移动控制组件为多轴机械臂，所述柔性刀具通过联轴器与机械臂输出端连接。

9、与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：

10、1、本实用新型在成形单元内部设置加热棒，可实现对金属、复合材料和其他可加热材料的加工，丰富了多点可重构模具加工的材料种类；可更换的冲头单元可根据可模面形状的要求拥有更好的成形效果；通过设计柔性刀具，替代原刚性刀具，能减轻刀具和成形单元之间刚性碰撞带来的伤害；通过外置调形，并基于柔性刀具具有过盈伸缩量的特点，通过上述模面调平方法，可实现单设备模面调平功能，相对于传统多点模具定期通过其他设备辅助调平模面更便捷，并且由于消除了多次调形引起的累计误差，成形精度的大幅提高；采用外置调形，通过刀具移动控制组件对刀具驱动，刀具对成形单元进行调形处理，刀具移动控制组件与成形单元距离较远，可有效避免成形单元调形的驱动部件受到高温成形加工的影响。

11、2、本实用新型中，外调形式多点可重构模具由可重构模具和调形机构组成；调形方法为，先利用刀头和成形单元的花纹匹配连接，再控制柔性刀具的旋转和移动，并实现调形功能；基于柔性刀具具有过盈伸缩量的特点，将柔性刀具与成形单元连接后，保持柔性刀具高度不变，给予柔性刀具过盈旋转量使刀头与成形单元脱离齿合，后续继续采用柔性刀具的空间高度，并对其他成形单元重复这个操作以实现模面调平功能；此外，衍生出了分层调形法和分区调形法；逐层调形法为逐层调节成形单元的高度，并最终调出待成形模面；分区调形法为分区域并逐层调节调形单元高度，加快调形速度；本实用新型通过利用外置柔性刀具调形，使多点可重构模具的功能更多样化，并消除了传统多点可重构模具中常见由刀具空转引起的误差。

技术特征：

1.一种外调形式多点可重构模具，包括可重构模具(1)和调形机构(2)，其特征在于：所述可重构模具(1)包括箱体(12)和若干个成形单元(11)，所述成形单元(11)设于箱体(12)内部，且成形单元(11)顶部延伸至箱体(12)上方，所述调形机构(2)包括刀具移动控制组件(22)和柔性刀具(21)，所述柔性刀具(21)与刀具移动控制组件(22)输出端连接，所述柔性刀具(21)包括刀头(213)、腔体结构、弹簧(214)和卡簧(215)；所述刀头(213)的底部外壁设有第一花纹，所述刀头(213)的顶部通过卡簧（215）安装于腔体结构内，所述弹簧(214)套设于刀头(213)的杆状端外壁，且弹簧(214)两端分别与刀头(213)和腔体结构内壁固定连接；所述成形单元(11)顶部外壁设有与第一花纹相匹配的第二花纹。

2.根据权利要求1所述的一种外调形式多点可重构模具，其特征在于：所述刀头(213)底部为筒状，所述刀头(213)的筒状结构外径与成形单元(11)的顶部外径相等；所述刀头(213)顶部为杆状，所述刀头(213)杆状结构为正六边形杆。

3.根据权利要求2所述的一种外调形式多点可重构模具，其特征在于：所述腔体结构包括上腔体(211)和下腔体(212)，所述下腔体(212)固定设于上腔体(211)底部，所述刀头(213)的杆状结构活动套设于下腔体(212)内部，所述上腔体(211)顶部设有连接杆，所述连接杆通过联轴器与刀具移动控制组件(22)输出端连接。

4.根据权利要求1所述的一种外调形式多点可重构模具，其特征在于：所述成形单元(11)包括冲头单元、z向移动杆(113)、固定杆(114)、加热棒(116)、固定螺帽(115)和垫片(117)，所述第二花纹设于z向移动杆(113)外壁顶部，所述z向移动杆(113)与固定杆(114)螺纹连接，且z向移动杆(113)套设于固定杆(114)外侧，所述固定杆(114)通过固定螺帽(115)与箱体(12)固定连接，所述加热棒(116)设于固定杆(114)内部，所述垫片(117)滑动套设于固定杆(114)外壁，且垫片(117)设于z向移动杆(113)和固定螺帽(115)之间。

5.根据权利要求4所述的一种外调形式多点可重构模具，其特征在于：所述冲头单元为摆动冲头(111)，所述摆动冲头(111)的支撑头外径小于z向移动杆(113)外径，所述摆动冲头(111)的支撑头通过螺纹安装于z向移动杆(113)顶部中心。

6.根据权利要求4所述的一种外调形式多点可重构模具，其特征在于：所述冲头单元为球形冲头，所述球形冲头包括大球帽(112)和小球帽(118)，所述小球帽(118)具有磁性，并通过螺纹连接于z向移动杆（113）顶部中心，所述大球帽(112)内径和小球帽(118)外径相等，所述大球帽(112)外径与z向移动杆(113)外径相等。

7.根据权利要求1所述的一种外调形式多点可重构模具，其特征在于：所述刀具移动控制组件(22)为多轴机械臂，所述柔性刀具(21)通过联轴器与机械臂输出端连接。

技术总结
本技术公开了一种外调形式多点可重构模具，涉及柔性成形制造技术领域。本技术中在成形单元内部设置加热棒，可实现对金属、复合材料和其他可加热材料的加工，丰富了多点可重构模具加工的材料种类；可更换的冲头单元可根据可模面形状的要求拥有更好的成形效果；通过外置调形，并基于柔性刀具具有过盈伸缩量的特点，通过上述模面调平方法，可实现单设备模面调平功能，消除了多次调形引起的累计误差，成形精度的大幅提高；采用外置调形，通过刀具移动控制组件对刀具驱动，刀具对成形单元进行调形处理，刀具移动控制组件与成形单元距离较远，可有效避免成形单元调形的驱动部件受到高温成形加工的影响。

技术研发人员：姜雨禾,魏轩宇,张思宇,王元昊,韩奇钢
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：20240520
技术公布日：2024/12/30