2.4　成形装置

柔性拉伸成形机是用于板料三维曲面柔性拉伸成形的塑性加工设备，具有高柔性、低成本、易操作、节约原材料等优点，同时兼具横向拉伸和纵向拉伸功能，实现一机多用，可以完成横向曲率较大或波浪形的曲面件拉伸成形。柔性拉伸成形装置包含柔性拉伸成形机、多点模具和龙门式上压装置，在成形小曲率简单形状工件时，可仅采用柔性拉伸除锈剂和多点模具；当成形大曲率或复杂形状工件时，需要使用柔性拉伸成形机、多点模具和龙门式上压装置。

图2.11为柔性拉伸成形装置。该装置由机架及左右两侧分别设置的一排多个拉料机构、夹料机构和万向机构组成，夹料机构通过万向机构实现任意方向的摆动和转角，并通过拉料机构施加拉力。拉料机构由水平缸、垂直缸和倾斜缸实现板料的拉伸成形，并使用一个电磁换向阀或电液换向阀控制同一排内的液压缸的活动，由此获得了进口设备无法实现的成形效果。水平缸、垂直缸和倾斜缸的行程与压力可以分别通过数控设置与调整，以获得最佳拉伸位置与角度。拉伸成形时，同一方向的一排液压缸的拉伸力相同，但是由于模具的横向截面形状不同，利用最小阻力定律，各夹钳沿拉伸方向产生不同的位移量与转角；由于拉料机构与夹料机构通过万向机构联结，拉伸成形时夹料机构会顺应模具曲面的变化产生柔性摆动与转动，能够实现变形与加载的协调，实现柔性拉伸成形，从而实现成形件的应力、应变分布更加均匀，其贴模效果、原材料利用率和设备的性价比都明显优于进口设备。

图2.11　柔性拉伸成形装置(https://www.daowen.com)

底座是成形机的主要承力部件，其上安装有成形模具的工作台与水平缸、倾斜缸和垂直缸的固定架，还与龙门上压装置用轨道连接在一起，需要保证整台设备满足强度和刚度要求。底座采用框架式型钢焊接结构，经过时效处理。底座上采用数控加工制备用于液压缸安装用的连接孔。

夹料机构通过万向连接轴水平缸、倾斜缸和垂直缸连接，夹钳可在90°范围内摆动，从而保证钳口与拉伸成形件的端部切线方向一致，达到保证工件均匀受力的目的。水平缸、倾斜缸和垂直缸可以分别进行操作。通过控制液压缸的行程与液压力，可以获得最佳拉伸位置和角度。虽然在同一方向液压缸的液压力相同，但是由于模具的截面形状不同，利用最小阻力定律，各个夹料机构沿拉伸方向产生不同的位移量与转角；由于拉料机构与夹料机构通过万向机构连接，在拉伸成形时，夹料机构会自动顺应模具曲面的变化而产生顺势摆动和转动，使得拉伸成形件内部的应力和应变的分布更加均匀。所有液压缸均通过液压系统来柔性控制板料的变形，获得均匀分布的应力和应变，提高拉伸成形质量。由于本设备具有高柔性特点，可以设置很短的过渡区进行拉伸成形，明显减少拉伸成形件的工艺余量，提高材料利用率，并实现横向曲率较大或横向有一定波浪的曲面件拉伸成形。与传统拉伸成形项目相比，柔性拉伸成形具有如下特点，见表2.1。

表2.1　传统拉伸成形与柔性拉伸成形技术特点对比