(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810103020.X
(22)申请日 2018.02.01
(71)申请人 山东大学
地址 264209 山东省威海市文化西路180号
(72)发明人 岳振明 李玉森 曹可 高军
戚嘉硕
(74)专利代理机构 北京恩赫律师事务所 11469
代理人 赵文成
(51)Int.Cl.
B21D 7/08(2006.01)
(54)发明名称三维自由弯曲成形弯管机(57)摘要本发明公开了一种三维自由弯曲成形弯管机，属于金属复杂构件先进制造技术领域。所述三维自由弯曲成形弯管机固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，其中：所述推进机构包括第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠上设有夹紧装置，所述夹紧装置上设有第一管件通道，所述固定模上设有第二管件通道；所述弯头移动机构包括动平台，所述动平台上设有圆形透孔，所述动平台与固定架之间设有第一运动传递支链；所述弯头偏转机构包括偏转平台，所述偏转平台上设置有第三管道通道，所述偏转平台与动平台之间设有第二运动传递支链。本发明不需要更换弯曲模具，就可实现复杂空间弯管自由弯曲成形， 生产效率高。权利要求书2页 说明书5页 附图4页CN 108405679 A 2018.08.17
C N 108405679
A
1.一种三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，包括固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，其中：
所述推进机构包括设置在所述固定架中部的第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠的一端插接在所述固定架内，另一端延伸出所述固定架的外部，所述固定模设置在所述第一滚珠丝杠另一端的末端，所述第一滚
珠丝杠上设置有夹紧装置，所述夹紧装置上设置有夹紧管件的第一管件通道，所述固定模上设置有第二管件通道；
所述弯头移动机构包括设置在所述固定模外侧的动平台，所述动平台上设置有圆形透孔，所述动平台与固定架之间设置有可使所述动平台沿空间任意方向平移的第一运动传递支链；
所述弯头偏转机构设置在所述动平台的外侧，所述弯头偏转机构包括可使管件实现空间任意角度弯曲的偏转平台，所述偏转平台上设置有第三管道通道，所述偏转平台与动平台之间设置有可使所述偏转平台发生偏转的第二运动传递支链；
初始状态时所述第一管件通道、第二管件通道、圆形透孔和第三管件通道的轴线均在同一条直线上，所述固定模和动平台的外侧端面平齐。
2.根据权利要求1所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，所述第一运动传递支链包括3组并联的PUU运动支链，其中：
所述PUU运动支链包括设置在所述固定架侧面的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠的一端设置在所述固定架上，另一端与所述固定模连接，所述第二滚珠丝杠上设置有与所述第二滚珠丝杠相配合的移动滑块；
所述动平台与移动滑块之间设置有定长杆，所述定长杆的一端通过第一万向节与所述移动滑块连接，所述定长杆的另一端通过第二万向节与所述动平台连接。
3.根据权利要求2所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，每组PUU运动支链设置有2个所述第二滚珠丝杠，所述移动滑块上设置有两个与所述第二滚珠丝杠相配合的螺孔。
4.根据权利要求1所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，所述第二运动传递支链包括3组并联的RPS运动支链，其中：
所述RPS运动支链包括设置在所述偏转平台与动平台之间的第三滚珠丝杠，所述第三滚珠丝杠上设置有滑动杆；
所述第三滚珠丝杠的一端通过转动副与所述动平台连接，所述第三滚珠丝杠的另一端通过球副与所述偏转平台连接，所述球副包括设置在所述滑动杆端部的球头，所述偏转平台上设置有套接所述球头的球形凹槽。
5.根据权利要求1所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，所述夹紧装置包括与所述第一滚珠丝杠相配合的推进滑块，所述推进滑块上设置有压紧块，所述推进滑块与压紧块通过螺栓固定连接，所述推进滑块和压紧块上均设置有用于安装管件的凹槽，所述推进滑块与压紧块上的组合后形成所述第一管件通道。
6.根据权利要求1-5中任一所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，所述固定模内设置有可替换的用于套接管件的支撑套，所述偏转平台内设置有可替换的用于套接管件的弯曲套，所述支撑套和/或弯曲套的末端设置为弧面。
7.根据权利要求6所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，所述固定架上设置有
支撑架，所述支撑架上设置有用于对所述推进滑块起导向作用的导轨。
8.根据权利要求7所述的三维自由弯曲成形弯管机，其特征在于，所述固定模采用六棱柱。
三维自由弯曲成形弯管机
技术领域
[0001]本发明涉及金属复杂构件先进制造技术领域，特别是指一种三维自由弯曲成形弯管机。
背景技术
[0002]由于管件结构具有较好的强度和刚度性能，并且同时具有较好的成形加工性能，因此复杂空间弯曲件在航空航天、核电、汽车、舰船、石化、建筑以及其他民用工业等诸多领域具有广泛的应用。目前，
金属弯曲件的空间构型也渐趋复杂，弯曲件的轴线形式从平面形式逐渐演变成空间形式，同一个弯曲件上所具有的弯曲半径数也逐渐增多，对传统的弯曲成形技术和装备形成了巨大的挑战。
[0003]传统的金属构件弯曲成形技术如弯压、拉弯、绕弯、推弯以及由上述基本工艺衍生出来的弯曲工艺等在弯曲变弯曲半径的弯管时需要根据弯曲半径不断更换弯曲模具，极大降低了生产效率。另外，采用以上传统弯管工艺弯曲空间弯时，空间弯的三维构型受到诸多限制，无法实现复杂金属工件的高精度弯曲成形，对于变弯曲半径、轴线为平面或空间曲线的复杂金属构件，以上传统弯管方法均无法实现一次性高精度成形。
[0004]综上，传统弯曲成形技术所能成形的弯曲件构型简单，不能加工复杂空间弯曲件，且需根据不同弯曲半径不断更换弯曲模，加工成形效率低、成本高。
发明内容
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种三维自由弯曲成形弯管机，其不需要更换弯曲模具，就可实现复杂空间弯管自由弯曲成形，生产效率高。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
[0007]一种三维自由弯曲成形弯管机，包括固定架、推进机构、固定模、弯头移动机构和弯头偏转机构，
其中：
[0008]所述推进机构包括设置在所述固定架中部的第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠的一端插接在所述固定架内，另一端延伸出所述固定架的外部，所述固定模设置在所述第一滚珠丝杠另一端的末端，所述第一滚珠丝杠上设置有夹紧装置，所述夹紧装置上设置有夹紧管件的第一管件通道，所述固定模上设置有第二管件通道；
[0009]所述弯头移动机构包括设置在所述固定模外侧的动平台，所述动平台上设置有圆形透孔，所述动平台与固定架之间设置有可使所述动平台沿空间任意方向平移的第一运动传递支链；
[0010]所述弯头偏转机构设置在所述动平台的外侧，所述弯头偏转机构包括可使管件实现空间任意角度弯曲的偏转平台，所述偏转平台上设置有第三管道通道，所述偏转平台与动平台之间设置有可使所述偏转平台发生偏转的第二运动传递支链；
[0011]初始状态时所述第一管件通道、第二管件通道、圆形透孔和第三管件通道的轴线均在同一条直线上，所述固定模和动平台的外侧端面平齐。
[0012]进一步的，所述第一运动传递支链包括3组并联的PUU运动支链，其中：
[0013]所述PUU运动支链包括设置在所述固定架侧面的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠的一端设置在
所述固定架上，另一端与所述固定模连接，所述第二滚珠丝杠上设置有与所述第二滚珠丝杠相配合的移动滑块；
[0014]所述动平台与移动滑块之间设置有定长杆，所述定长杆的一端通过第一万向节与所述移动滑块连接，所述定长杆的另一端通过第二万向节与所述动平台连接。
[0015]进一步的，每组PUU运动支链设置有2个所述第二滚珠丝杠，所述移动滑块上设置有两个与所述第二滚珠丝杠相配合的螺孔。
[0016]进一步的，所述第二运动传递支链包括3组并联的RPS运动支链，其中：
[0017]所述RPS运动支链包括设置在所述偏转平台与动平台之间的第三滚珠丝杠，所述第三滚珠丝杠上设置有滑动杆；
[0018]所述第三滚珠丝杠的一端通过转动副与所述动平台连接，所述第三滚珠丝杠的另一端通过球副与所述偏转平台连接，所述球副包括设置在所述滑动杆端部的球头，所述偏转平台上设置有套接所述球头的球形凹槽。
[0019]进一步的，所述夹紧装置包括与所述第一滚珠丝杠相配合的推进滑块，所述推进滑块上设置有压紧块，所述推进滑块与压紧块通过螺栓固定连接，所述推进滑块和压紧块上均设置有用于安装管件的凹
槽，所述推进滑块与压紧块上的组合后形成所述第一管件通道。
[0020]进一步的，所述固定模内设置有可替换的用于套接管件的支撑套，所述偏转平台内设置有可替换的用于套接管件的弯曲套，所述支撑套和/或弯曲套的末端设置为弧面。[0021]进一步的，所述固定架上设置有支撑架，所述支撑架上设置有用于对所述推进滑块起导向作用的导轨。
[0022]进一步的，所述固定模采用六棱柱。
[0023]本发明具有以下有益效果：
[0024]本发明的三维自由弯曲成形弯管机结构简单，操作方便，无需更换弯曲模即可改变弯曲半径，可以很容易地实现变弯曲半径弯曲、变弯曲角度弯曲、螺旋形弯曲、空间弯曲等多种空间复杂弯曲构件的成形，避免了传统弯曲成形技术需要更换弯曲模才能实现不同半径的缺陷，大大提高了加工弯曲复杂构件的效率，在航空航天、核电、汽车、舰船、石化、建筑以及其他民用工业等诸多领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。
附图说明
[0025]图1为本发明的三维自由弯曲成形弯管机的结构示意图；
[0026]图2为本发明的三维自由弯曲成形弯管机的固定模的结构示意图；
[0027]图3为本发明的三维自由弯曲成形弯管机的弯头偏转机构的结构示意图；[0028]图4为实施例为空间S形弯管的结构示意图；
[0029]图5为本发明的三维自由弯曲成形弯管机的管件弯曲成形原理的结构示意图；[0030]图6—图7为本发明的三维自由弯曲成形弯管机的加工空间S形弯管每步骤中弯头移动机构和弯头偏转机构对应的状态示意图。
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