具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1-图10所示，公开了一种曲面成型装置，包括送料驱动机构1、送料从动机构2和上从动机构3，送料从动机构2位于送料驱动机构1的一侧，上从动机构3位于送料驱动机构1和送料从动机构2的上方，板料从送料驱动机构1、送料从动机构2和上从动机构3形成的间隙内经过加工成型。

送料驱动机构包括第一下驱动轴11、第二下驱动轴12、第三下驱动轴13和第四下驱动轴14，第一下驱动轴11、第二下驱动轴12、第三下驱动轴13和第四下驱动轴14排列成一列，每个下驱动轴对应连接一个机械手(图中未示出)，通过机械手控制各下驱动轴的位置和转动角度。

第一下驱动轴11包括第一伺服驱动组件、第一液压驱动组件、第一加强轴111和第一旋转轴112，第一伺服驱动组件用于驱动第一旋转轴112转动，第一液压驱动组件用于驱动第一加强轴111的倾斜，使得第一加强轴111的两端能够不处于同一水平面上，第一旋转轴112设在第一加强轴111的内，且部分地露出第一加强轴111，第一加强轴111能够在第一旋转轴112内转动。具体而言，第一旋转轴112设在第一加强轴111的顶部中间位置。

第一伺服驱动组件包括第一伺服电机113、第一皮带轮114和第一皮带115，第一伺服电机113设在第一安装座116的底部，第一皮带轮114设在第一伺服电机113的两端，与第一伺服电机113的输出轴连接，第一皮带115的一端与第一皮带轮114连接，另一端与第一旋转轴112的端部连接，第一伺服电机113的动力通过第一皮带轮114、第一皮带115传递给第一旋转轴112，使得第一旋转轴112在第一加强轴111内转动。

需要说明的是，第一旋转轴112通过轴承安装在第一加强轴111上，且第一旋转轴112的两端露出第一加强轴111的端部，以便与第一皮带115连接。

第一液压驱动组件包括第一安装座116、第一液压缸117和第二液压缸118，第一液压缸117和第二液压缸118并排设在第一安装座116的顶部，第一液压缸117通过第一液压杆与第一加强轴111铰接，第二液压缸118通过第二液压杆与第一加强轴111铰接，此结构的设置，既能够通过液压缸、第一旋转轴112给予板料足够的压力，又能够通过控制两侧的液压杆的伸长量控制第一加强轴111的倾斜角度，进而控制第一旋转轴112的倾斜角度，结构简单，便于操作。

值得注意的是，第一加强轴111和第一旋转轴112的轴线平行，第一液压缸117和第二液压缸118的顶升方向与第一旋转轴112垂直，且当使用液压缸控制旋转轴的倾斜角时，第一旋转轴112两端需要根据第一旋转轴112的倾斜情况设置不同长度的第一皮带115。

为了便于第一旋转轴112的安装，第一加强轴111由两个对称半圆柱形成，半圆柱上开设有设置第一旋转轴112的凹槽和设置第一液压杆、第二液压杆的球槽，第一液压杆和第二液压杆的端部设为球头形，以便与第一加强轴111形成球铰。

为了避免第一加强轴111绕其自身轴向转动，同时便于第一加强轴111两个半圆柱的连接，在第一加强轴111的外圆面、第一液压杆和第二液压杆的球头端设有通孔，第一定位销119连接第一加强轴111的两个半圆柱及第一液压杆和第二液压杆。

第二下驱动轴12包括第二伺服驱动组件、第二液压驱动组件、第二加强轴121和第二旋转轴122，第二伺服驱动组件用于驱动第二旋转轴122转动，第二液压驱动组件用于驱动第二加强轴121的倾斜，使得第二加强轴121的两端能够不处于同一水平面上，第二旋转轴122设在第二加强轴121的内，且部分地露出第二加强轴121，第二加强轴121能够在第二旋转轴122内转动。具体而言，第二旋转轴122设在第二加强轴121的顶部中间位置。

第二伺服驱动组件包括第二伺服电机123、第二皮带轮124和第二皮带125，第二伺服电机123设在第二安装座126的底部，第二皮带轮124设在第二伺服电机123的两端，与第二伺服电机123的输出轴连接，第二皮带125的一端与第二皮带轮124连接，另一端与第二旋转轴122的端部连接，第二伺服电机123的动力通过第二皮带轮124、第二皮带125传递给第二旋转轴122，使得第二旋转轴122在第二加强轴121内转动。

需要说明的是，第二旋转轴122通过轴承安装在第二加强轴121上，且第二旋转轴122的两端露出第二加强轴121的端部，以便与第二皮带125连接。

第二液压驱动组件包括第二安装座126、第三液压缸127和第四液压缸128，第三液压缸127和第四液压缸128并排设在第二安装座126的顶部，第三液压缸127通过第三液压杆与第二加强轴121铰接，第四液压缸128通过第四液压杆与第二加强轴121铰接，此结构的设置，既能够通过液压缸、第二旋转轴122给予板料足够的压力，又能够通过控制两侧的液压杆的伸长量控制第二加强轴121的倾斜角度，进而控制第二旋转轴122的倾斜角度，结构简单，便于操作。

值得注意的是，第二加强轴121和第二旋转轴122的轴线平行，第三液压缸127和第四液压缸128的顶升方向与第二旋转轴122垂直，且当使用液压缸控制旋转轴的倾斜角时，第二旋转轴122两端需要根据第二旋转轴122的倾斜情况设置不同长度的第二皮带125。

为了便于第二旋转轴122的安装，第二加强轴121由两个对称半圆柱形成，半圆柱上开设有设置第二旋转轴122的凹槽和设置第三液压杆、第四液压杆的球槽，第三液压杆和第四液压杆的端部设为球头形，以便与第二加强轴121形成球铰。

为了避免第二加强轴121绕其自身轴向转动，同时便于第二加强轴121两个半圆柱的连接，在第二加强轴121的外圆面、第三液压杆和第四液压杆的球头端设有通孔，第二定位销129连接第二加强轴121的两个半圆柱及第三液压杆和第四液压杆。

需要说明的是，第三下驱动轴13和第四下驱动轴14与第一下驱动轴11的结构设置和有益效果相同，在此不再一一赘述。

送料从动机构2包括第一下从轴21、第二下从轴22、第三下从轴23和第四下从轴24，第一下从轴21、第二下从轴22、第三下从轴23和第四下从轴24排列成一列，每个下从轴对应连接一个机械手(图中未示出)，通过机械手控制各下从轴的位置和偏转角度。

第一下从轴21包括第三液压驱动组件、第三加强轴211、第三旋转轴212和第三安装座213，第三液压驱动组件设在第三安装座213的顶部，第三加强轴211的下端与第三液压驱动组件连接，第三液压驱动组件能够用于驱动第三加强轴211倾斜，使得第三旋转轴212的两端不处于同一水平面上，第三旋转轴212设在第三加强轴211的顶部中间，且部分位于第三加强轴211内，第三加强轴211能够绕其自身轴线转动。

第三液压驱动组件包括第五液压缸214和第六液压缸215，第五液压缸214和第六液压缸215并排设在第三安装座213的顶部，第五液压缸214通过第五液压杆与第三加强轴211铰接，第六液压缸215通过第六液压杆与第三加强轴211铰接，此结构的设置，既能够通过液压缸、第三旋转轴212给予板料足够的压力，又能够通过控制两侧的液压杆的伸长量控制第三加强轴211的倾斜角度，进而控制第三旋转轴212的倾斜角度，结构简单，便于操作。

值得注意的是，第三加强轴211和第三旋转轴212的轴线平行，第五液压缸214和第六液压缸215的顶升方向与第三旋转轴212垂直。

为了便于第三旋转轴212的安装，第三加强轴211由两个对称半圆柱形成，半圆柱上开设有设置第三旋转轴212的凹槽和设置第五液压杆、第六液压杆的球槽，第五液压杆和第六液压杆的端部设为球头形，以便与第三加强轴211形成球铰。

为了避免第三加强轴211绕其自身轴向转动，同时便于第三加强轴211两个半圆柱的连接，在第三加强轴211的外圆面、第五液压杆和第六液压杆的球头端设有通孔，第三定位销216连接第三加强轴211的两个半圆柱及第五液压杆和第六液压杆。

需要说明的是，第二下从轴22、第三下从轴23和第四下从轴24与第一下从轴21的结构设置和有益效果相同，在此不再一一赘述。

上从动机构3包括第一上从轴31、第二上从轴32、第三上从轴33和第四上从轴34，第一上从轴31、第二上从轴32、第三上从轴33和第四上从轴34排列成一列，每个上从轴对应连接一个机械手(图中未示出)，通过机械手控制各下从轴的位置和偏转角度。

第一上从轴31包括第四液压驱动组件、第四加强轴311、第四旋转轴312和第四安装座313，第四液压驱动组件设在第四安装座313的顶部，第四加强轴311的下端与第四液压驱动组件连接，第四液压驱动组件能够用于驱动第四加强轴311倾斜，使得第四旋转轴312的两端不处于同一水平面上，第四旋转轴312设在第四加强轴311的顶部中间，且部分位于第四加强轴311内，第四加强轴311能够绕其自身轴线转动。

第四液压驱动组件包括第七液压缸314和第八液压缸315，第七液压缸314和第八液压缸315并排设在第四安装座313的顶部，第七液压缸314通过第七液压杆与第四加强轴311铰接，第八液压缸315通过第八液压杆与第四加强轴311铰接，此结构的设置，既能够通过液压缸、第四旋转轴312给予板料足够的压力，又能够通过控制两侧的液压杆的伸长量控制第四加强轴311的倾斜角度，进而控制第四旋转轴312的倾斜角度，结构简单，便于操作。

值得注意的是，第四加强轴311和第四旋转轴312的轴线平行，第七液压缸314和第八液压缸315的顶升方向与第四旋转轴312垂直。

为了便于第四旋转轴312的安装，第四加强轴311由两个对称半圆柱形成，半圆柱上开设有设置第四旋转轴312的凹槽和设置第七液压杆、第八液压杆的球槽，第七液压杆和第八液压杆的端部设为球头形，以便与第四加强轴311形成球铰。

为了避免第四加强轴311绕其自身轴向转动，同时便于第四加强轴311两个半圆柱的连接，在第四加强轴311的外圆面、第七液压杆和第八液压杆的球头端设有通孔，第四定位销316连接第四加强轴311的两个半圆柱及第七液压杆和第八液压杆。

需要说明的是，第二上从轴32、第三上从轴33和第四上从轴34与第一上从轴31的结构设置和有益效果相同，在此不再一一赘述。

本实施例中，下驱动轴(第一下驱动轴11、第二下驱动轴12、第三下驱动轴13和第四下驱动轴14)、下从轴(第一下从轴21、第二下从轴22、第三下从轴23和第四下从轴24)和上从轴(第一上从轴31、第二上从轴32、第三上从轴33和第四上从轴34)均安装到机械手上定位旋转轴的位置，液压组件控制成型时的压力，底座依靠外接机械手确定位置，以旋转轴两端的中心点坐标进行定位和控制，液压缸和液压杆的压力控制成型的压力，伺服电机的旋转速度来控制成型的进给速度。各轴在不同位置可以实现局部直纹曲面弯曲。

值得注意的是，本实施例中的液压缸为电动液压缸，通过通断电控制液压缸的压力大小。

实施例2

本发明的另一个具体实施例，如图1-图2所示，公开了一种曲面工件成型方法，使用实施例1的曲面成型装置实施，适用于滚弯成型柱面、锥面及单叶双曲面的零件，步骤包括：

步骤1：装夹平板毛坯零件。

步骤2：根据零件形状摆出各轴的姿态并定位，增加补偿量。

具体地，当成型单叶双曲面零件时，首先第一下驱动轴11、第二下驱动轴12、第三下驱动轴13、第四下驱动轴14、第一下从轴21、第二下从轴22、第三下从轴23、第四下从轴24、第一上从轴31、第二上从轴32、第三上从轴33和第四上从轴34的起点不变，将各轴的终点坐标和起点坐标的差值设置为控制参数(参见表1中的坐标值)的起点终点的坐标差值，形成各轴的走向姿态；然后将θ参数先设置为控制参数(参见表1中的角度值)的0.5倍，观察板料和旋转轴是否接触，如果脱离，造成板料和加强轴接触，则θ参数再设置为控制参数(参见表1中的角度值)的0.25倍，每次选择θ参数采用二分法，直至板料和旋转轴接触；最后轴的起点终点同速率逐渐接近理论坐标，通过机械手调整各轴的位置，最终达控制参数(参见表1中的坐标值和角度值)，并通过机械手定位。

当成型柱面、锥面零件时，首先将第一下驱动轴11、第二下驱动轴12、第三下驱动轴13、第四下驱动轴14作为第一组轴和第一下从轴21、第二下从轴22、第三下从轴23、第四下从轴24作为第二组轴的旋转轴对称中心线调整，使旋转轴和原始位置夹角达到零件母线和零件旋转轴线夹角(柱面的母线角度为0°)，分别将θ参数先设置为第一组10°，第二组-10°(面对第一驱动轴11、第一下从轴21看，逆时针为正)；第一上从轴31、第二上从轴32、第三上从轴33和第四上从轴34的坐标不变，上从轴θ参数先设置为0°，形成各轴的走向姿态，后续步骤与单叶双曲面零件成型时相同，再次不再一一赘述。

本实施例的步骤2中的补偿量为可调节参数，依据多次成型的结果优化，补偿量调整如下：

根据成型后零件偏差，调整轴的压力和位置逐步补偿回弹，最终成型到位。调整过程如下：零件半径偏大，则该处接触的轴之间的距离缩小，示例性地，在第二下驱动轴12终点位置处半径偏大，则将下驱动轴、下从动轴、上从动轴终点处坐标距离缩小，具体实施可以将上从轴坐标z往下驱动轴和下从动轴方向补偿，也可将三轴终点坐标向三点形成的三角形中心调整几毫米，同步将压力加大；反之，调整方向相反。

需要说明的是，当加工滚弯成型柱面形状的零件、锥面形状的零件时，上从动轴、下驱动轴、下从动轴中的旋转轴轴线各自对齐，在一条直线上，各轴的角度姿态不单独设置。

步骤3：伺服电机驱动，使得板料在随着轴的滚动进给，完成最终工件的曲面成型。

本实施例中，下表是各轴控制参数的一种设计方案，每个驱动轴或从动轴的起点坐标(x_n，y_n，z_n)，终点坐标(X_n，Y_n，Z_n)，底座侧面与铅垂面的角度为θ_n，驱动轴伺服电机的控制的旋转轴转速为ω_n。

表1曲面成型装置各轴控制参数

本实施例的一个具体实施方式，使用曲面成型装置成型单叶双曲面，步骤2具体为：根据零件形状、在三维软件中提取各轴的坐标，摆出各轴姿态逐渐接近理论坐标，使用机械手调整各轴的位置并对各轴定位，增加补偿量。

具体地，首先第一下驱动轴11、第二下驱动轴12、第三下驱动轴13、第四下驱动轴14、第一下从轴21、第二下从轴22、第三下从轴23、第四下从轴24、第一上从轴31、第二上从轴32、第三上从轴33和第四上从轴34的起点不变，将各轴的终点坐标和起点坐标的差值设置为控制参数(参见表2的坐标值)的起点终点的坐标差值，形成各轴的走向姿态；然后将θ参数先设置为控制参数(参见表2中的角度值)的0.5倍，观察板料和旋转轴是否接触，如果脱离，造成板料和加强轴接触，则θ参数再设置为控制参数(参见表2中的角度值)的0.25倍，每次选择θ参数采用二分法，直至板料和旋转轴接触；最后轴的起点终点同速率逐渐接近理论坐标，通过机械手调整各轴的位置，最终达到控制参数(参见表2中的坐标值和角度值)，并通过机械手定位。

本实施例的步骤2中的补偿量为可调节参数，依据多次成型的结果优化，补偿量调整如下：

根据成型后零件偏差，调整轴的压力和位置逐步补偿回弹，最终成型到位。调整过程如下：零件半径偏大，则该处接触的轴之间的距离缩小，示例性地，在第二下驱动轴12终点位置处半径偏大，则将下驱动轴、下从动轴、上从动轴终点处坐标距离缩小，具体实施可以将上从轴坐标z往下驱动轴和下从动轴方向补偿，也可将三轴终点坐标向三点形成的三角形中心调整2～9mm，同步将压力加大；反之，调整方向相反。

本实施例的单叶双曲面成型过程中，使用的各轴坐标如下表2所示。

表2单叶双曲面成型过程中各轴控制实施参数

本发明提供的一种曲面成型装置及曲面工件成型方法，可部分取代现行的刚模冲压制造曲面钣金零件，降低了曲面类零件的制造成本，提高了成型效率，在不具备压边设备的条件下，可成型有直纹母线的零件，进而大大提高了成型过程的柔性化、智能化，有助于保障科研生产进度。

本发明提供的一种曲面成型装置及曲面工件成型方法，通过有限个弯曲成型轴，控制成型时各轴的方向、位置、转动速度，实现平板毛坯成型为非柱面曲面零件，该方法是具备柔性、可控、智能的曲面成型方法，有助于保障科研生产进度，并降低生产成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。