氣動板材成形裝置的研究與應用

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、農用車、大客車等不易采取開模沖壓方法實現的行業，在生產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、小批量的作業特點，在生產過程中，會造成加工質量的參差不齊，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，能夠解決上述問題。其特點是體積小、操作方便、安全系數高、一致性較好、投入成本較低、作業效率較高、板材加工通用性較強，能夠滿足各行各業的板材加工的成形使用。該裝置利用氣源、通過機械部分聯動，實現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，板材成形作業在機動車制造、電動車制造、農機具制造、室內外裝飾、白鐵皮加工領域多為人工作業，自動化程度及精細化程度較低[6]，往往帶來生產效率低下，生產作業安全隱患較高，工人數量和勞動強度增加，產品質量和施工效率受工人情緒影響波動較大，從而使整個產品的質量不穩定，一致性較差，生產周期滿足不了客戶的需要，給從業者的經營造成了很大的麻煩[3]。

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

為了解決板材不同材質、不同型號、不同材料、不同形狀、小批量、多品種等生產作業問題。經過多方查閱文獻和積極論證，現提供一種結構簡單、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，利用標準氣缸輸出動力，采用杠桿原理，輕松實現板材的成形動作。使用該裝置，在板材成形作業過程中，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，從而帶動裝置實現作業過程，就能達到板材的自動成形目的。板材成形后，形狀一致性較高、表面質量較好，可以直接用于產品裝配的使用，無需進行二次加工和修整。使用該裝置如果想讓板材實現不同的形狀時，只需要更換上下模，并對下模定位板的間距進行調整，裝置的主體框架不用變動，就可以達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準配件，便于維護和保養[2]。

2.2 結構設計

板材氣動成形裝置，它包括標準氣缸總成[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與氣缸相連、上端用轉軸與杠桿總成相連。其中下壓臂上端用轉軸與杠桿總成相連、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節臺上平面，絲杠調節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。根據板材長度尺寸需求、不同材質需求、不同板材厚度需求，布置一組或多組這種氣動機構和不同長度、不同形狀、不同材質的上下模，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軸將力矩通過支撐點轉軸傳遞給下壓臂上端轉軸，下壓臂上端轉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節裝置上，夾板配合螺栓將絲杠調節裝置固定在工作臺的框架上。根據板材不同材質、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，組成整體成形裝置，從而實現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、側視圖

001下壓臂上端轉軸；002支撐點轉軸；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，將模具的進料口開啟[7]。然后根據板材成形部位，調整絲杠調節機構，調整至適合的位置，并調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。控制氣動閥門，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，發生塑性和延伸變形，從而使板材成形，達到所需的板材形狀。

3 結論

自從我公司研發該裝置成功到應用以來，板材成形質量和成形效率大大提高，徹底結束了板材手工成形質量差、一致性差、效率低、安全隱患大、勞動成本高的現狀，開起了板材高質、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，就能根據形狀需要實現板材自動成形。板材成形后直接可以用于產品的裝配使用，無需二次加工和修整[4]。在壓制不同形狀時，只需要將上、下模進行制作和更換，并通過絲杠調節結構對定位板的間距進行調整至合適范圍，就可以達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準配件，方便后期更換和維修，便于維護和保養。本裝置的發明，能夠達到板材成形過程中，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[M].北京:機械工業出版社,2008.

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

[3] 何文龍.淺談鋁塑板生產工藝的開發與應用進展[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驗[J].中國軍轉民. 2013(02):17-19.

[5] 李名望.沖壓工作實用手冊[M].北京:化學工業出版社,2011.

[6] 徐博文.中國傳統器具設計中杠桿原理的運用[J].南京藝術學院報（美術與設計）,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：焊裝工藝與工裝設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.070