許震，高建路，劉榮彬

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氣動板材成形裝置的研究與應(yīng)用

許震，高建路，劉榮彬

（聊城中通輕型客車有限公司，山東 聊城 252024）

針對日常居民生活中的板材加工，小批量、多品種的機動車、電動車、農(nóng)用車、大客車等不易采取開模沖壓方法實現(xiàn)的行業(yè)，在生產(chǎn)過程中需要人為參與板材的成形，由于板材加工市場多品種、小批量的作業(yè)特點，在生產(chǎn)過程中，會造成加工質(zhì)量的參差不齊，一致性較差，報廢的概率很高。氣動板材成形裝置的成功研發(fā)，能夠解決上述問題。其特點是體積小、操作方便、安全系數(shù)高、一致性較好、投入成本較低、作業(yè)效率較高、板材加工通用性較強，能夠滿足各行各業(yè)的板材加工的成形使用。該裝置利用氣源、通過機械部分聯(lián)動，實現(xiàn)板材成形模具的壓合，從而使板材成形，滿足客戶的各種需求，上手簡單、使用方便，值得在板材加工行業(yè)大力推廣。

板材；加工；氣動；通用性；成形；方便；安全

1 引言

目前，板材成形作業(yè)在機動車制造、電動車制造、農(nóng)機具制造、室內(nèi)外裝飾、白鐵皮加工領(lǐng)域多為人工作業(yè)，自動化程度及精細(xì)化程度較低[6]，往往帶來生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)作業(yè)安全隱患較高，工人數(shù)量和勞動強度增加，產(chǎn)品質(zhì)量和施工效率受工人情緒影響波動較大，從而使整個產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，一致性較差，生產(chǎn)周期滿足不了客戶的需要，給從業(yè)者的經(jīng)營造成了很大的麻煩[3]。

如果采用先進(jìn)的開模沖壓成型方法，不僅前期沖壓設(shè)備和沖壓模具投資較大，沖壓設(shè)備維護(hù)成本較高[5]，還要求其產(chǎn)品的形狀單一、材料單一、并且保證大批量應(yīng)用。但受制于產(chǎn)品推廣過程中形狀的多樣化、材質(zhì)的不固定、批量較小等各種因素，模具沖壓方案實施起來會給現(xiàn)實生產(chǎn)活動造成很大的資金損耗和生產(chǎn)阻力，甚至導(dǎo)致企業(yè)出現(xiàn)入不敷出的現(xiàn)象。

為了解決板材不同材質(zhì)、不同型號、不同材料、不同形狀、小批量、多品種等生產(chǎn)作業(yè)問題。經(jīng)過多方查閱文獻(xiàn)和積極論證，現(xiàn)提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、高效實用、安全可靠、適用范圍廣、占地面積小、投入成本較低的氣動板材成形裝置。

2 氣動板材成形裝置

2.1 思路與原則①

該裝置采用常見的壓縮空氣，利用標(biāo)準(zhǔn)氣缸輸出動力，采用杠桿原理，輕松實現(xiàn)板材的成形動作。使用該裝置，在板材成形作業(yè)過程中，無需人工參與成形過程，只需要將板材放到成形裝置的上下模壓合位置，接通氣源，控制氣動控制閥門，氣缸在壓縮空氣的作用下開始運動，從而帶動裝置實現(xiàn)作業(yè)過程，就能達(dá)到板材的自動成形目的。板材成形后，形狀一致性較高、表面質(zhì)量較好，可以直接用于產(chǎn)品裝配的使用，無需進(jìn)行二次加工和修整。使用該裝置如果想讓板材實現(xiàn)不同的形狀時，只需要更換上下模，并對下模定位板的間距進(jìn)行調(diào)整，裝置的主體框架不用變動，就可以達(dá)到板材不同形狀的目的。該裝置可同時用于鋼板、鋁板、鋁塑板等具有可塑性和可延伸性的各種板材的成形。該裝置所用配件全部為標(biāo)準(zhǔn)配件，便于維護(hù)和保養(yǎng)[2]。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

板材氣動成形裝置，它包括標(biāo)準(zhǔn)氣缸總成[7]，其中固定在杠桿總成中的上推臂，上推臂通過固定在工作臺上的轉(zhuǎn)軸傳遞給下壓臂。下壓臂將力作用到成型模具的上圓管。其中上推臂下端用活結(jié)與氣缸相連、上端用轉(zhuǎn)軸與杠桿總成相連。其中下壓臂上端用轉(zhuǎn)軸與杠桿總成相連、下端用連接板與成型模具的上圓管相連。上圓管的下端則布置弧形的T型限位板，將兩圓管固定在限位板中，限位板則固定在下端的絲杠調(diào)節(jié)臺上平面，絲杠調(diào)節(jié)平臺底部采用長孔夾板配合螺栓固定在工作臺框架上，組成成型下模。根據(jù)板材長度尺寸需求、不同材質(zhì)需求、不同板材厚度需求，布置一組或多組這種氣動機構(gòu)和不同長度、不同形狀、不同材質(zhì)的上下模，組成板材氣動成形裝置，保證不同的板材成不同形狀[1]。見圖1。

圖1 氣動板材成形裝置軸測圖

如圖1所示，該視圖能夠清晰的看到該裝置的整體運行過程：氣缸通過氣缸底座固定在工作臺上，氣缸接通氣源運動時，將力矩傳遞給上推臂，上推臂通過上推臂上端轉(zhuǎn)軸將力矩通過支撐點轉(zhuǎn)軸傳遞給下壓臂上端轉(zhuǎn)軸，下壓臂上端轉(zhuǎn)軸將力矩通過下壓臂傳遞給上模圓管，上模圓管在力的作用下與下模圓管接觸；定位板通過螺栓裝配在絲杠調(diào)節(jié)裝置上，夾板配合螺栓將絲杠調(diào)節(jié)裝置固定在工作臺的框架上。根據(jù)板材不同材質(zhì)、不同板材厚度、不同板材長度，布置一組或多組這種氣動機構(gòu)，組成整體成形裝置，從而實現(xiàn)板材的自動快捷成形。各部件分布組成見下圖2。

圖2 氣動板材成形裝置主、側(cè)視圖

001下壓臂上端轉(zhuǎn)軸；002支撐點轉(zhuǎn)軸；003下壓臂；004上模連接板；005上模圓管；006下模圓管；007定位板夾板；008下模圓管定位板；009工作臺；010氣缸；011氣缸底座；012上推臂；013上推臂上端轉(zhuǎn)軸

2.3 具體使用方法

首先接通氣源，控制氣動閥門，使氣缸頂出運動通過上推臂實現(xiàn)杠桿運動，此動作使杠桿一端的下壓臂帶動上模向上運動，將模具的進(jìn)料口開啟[7]。然后根據(jù)板材成形部位，調(diào)整絲杠調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)整至適合的位置，并調(diào)整板材放置的前后尺寸，使成形位置正好處于上模下壓部位?？刂茪鈩娱y門，使氣缸縮回運動通過上推臂帶動杠桿運動，使杠桿一端的下壓臂帶動上模向下運動，將模具的進(jìn)料口閉合，上模下壓的力作用在板材上，板材在上模和下模的契合情況下，發(fā)生塑性和延伸變形，從而使板材成形，達(dá)到所需的板材形狀。

3 結(jié)論

自從我公司研發(fā)該裝置成功到應(yīng)用以來，板材成形質(zhì)量和成形效率大大提高，徹底結(jié)束了板材手工成形質(zhì)量差、一致性差、效率低、安全隱患大、勞動成本高的現(xiàn)狀，開起了板材高質(zhì)、高效、高能的三高成形時代。正常使用本裝置時，在板材成形過程中，無需人工參與按壓，只需要接通氣源，打開氣動控制閥，就能根據(jù)形狀需要實現(xiàn)板材自動成形。板材成形后直接可以用于產(chǎn)品的裝配使用，無需二次加工和修整[4]。在壓制不同形狀時，只需要將上、下模進(jìn)行制作和更換，并通過絲杠調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)對定位板的間距進(jìn)行調(diào)整至合適范圍，就可以達(dá)到各種板材形成各種形狀目的。同時，該裝置所用配件全部為標(biāo)準(zhǔn)配件，方便后期更換和維修，便于維護(hù)和保養(yǎng)。本裝置的發(fā)明，能夠達(dá)到板材成形過程中，快速、高效、省力、省時、輕量化、零碳排放的目的，不但提高了施工效率，而且還降低了勞動強度，極大的提高了板材成形的一致性，從而保證了板材成形的最終質(zhì)量，具有很好的社會效益和推廣價值。

[1] 王愛珍.鈑金加工技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.

[2] 古英.潘啟平.丁宇濤. 鈑金成形工藝[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011.

[3] 何文龍.淺談鋁塑板生產(chǎn)工藝的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展[J].建筑建材裝飾.2015（14）:30-32.

[4] 劉麗珍,曹煒.淺談鋁材薄壁件加工過程的一些經(jīng)驗[J].中國軍轉(zhuǎn)民. 2013(02):17-19.

[5] 李名望.沖壓工作實用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[6] 徐博文.中國傳統(tǒng)器具設(shè)計中杠桿原理的運用[J].南京藝術(shù)學(xué)院報（美術(shù)與設(shè)計）,2005(2):92-94

[7] 林文坡.氣壓傳動及控制[M].西安:西安交大出版社,1990.

Research and application of pneumatic sheet metal forming device

Xu Zhen, Gao Jianlu, Liu Rongbin

( Liaocheng Zhongtong Bus Company Limited, Shandong Liaocheng 252024 )

In view of the sheet metal processing in the daily life of the residents, as well as the industries such as small batch and multi-variety motor vehicles, electric vehicles and agricultural vehicles, passenger cars.which are not easy to realize by die-opening and stamping method, it is necessary to take part in sheet metal forming artificially in the production process. Because of the characteristics of multi-variety and small batch operation in the sheet metal processing market, the processing quality will be uneven and uniform in the production process. Poor. The probability of scrapping is high. The successful development of pneumatic sheet metal forming device can solve the above problems. Its characteristics are small size, easy operation, high safety factor, good consistency, low input cost, high operational efficiency, and strong versatility of plate processing, which can meet the forming use of plate processing in all walks of life. The device makes use of air source and through the linkage of mechanical parts to realize the pressing of sheet metal forming dies, so that sheet metal forming can meet the various needs of customers. It is simple to start and easy to use. It is worth vigorously promoting in sheet metal processing industry.

Sheet metal; Processing; Pneumatic; Versatility; Forming; Convenience; Safety

U462

A

1671-7988(2019)08-219-03

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許震（1986-）男，工程師，就職于聊城中通輕型客車有限公司，任焊裝工藝組長。主要研究方向：焊裝工藝與工裝設(shè)計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.070