薄板类机加工件的平整度修正装置的制作方法

本发明涉及薄板加工设备领域，尤其涉及薄板类机加工件的平整度修正装置。

背景技术：

1、薄板类零件（如铝合金、不锈钢、钛合金薄板）在机加工、热处理或冲压成形后，由于材料内部残余应力的不均匀分布，往往会产生翘曲变形，需要进行平整度修正后方能投入使用。

2、现有技术中，薄板平整度修正装置通常采用静态压平方式，即通过气缸、液压缸或机械压力机构驱动压板对薄板施加持续静压力，将翘曲部位物理压平。此类装置虽然能够在一定程度上矫正薄板的宏观外形偏差，但是无法有效消除材料内部残余应力。薄板的翘曲变形不仅包括宏观的形状偏差，更根本的原因在于材料内部残留的切削应力、热处理应力和装夹应力。传统静态压平装置仅依靠静压力将翘曲部分压平，但材料内部的残余应力并未得到释放，当压板卸压后，残留的内应力会驱使薄板再次发生变形，导致平整度反弹，严重影响加工质量。

技术实现思路

1、本发明提出的薄板类机加工件的平整度修正装置，解决了压板卸压后，残留的内应力会驱使薄板再次发生变形，导致平整度反弹的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、薄板类机加工件的平整度修正装置，包括底座，所述底座上方安装有用于薄板上下料的放置结构，所述底座上方固定有四组呈矩形结构分布的导向柱，四组导向柱之间上下滑动安装有用于薄板平整的平整结构，四组导向柱之间还上下滑动安装有压块，所述压块处于平整结构上方，四组所述导向柱之间顶端固定有顶板，所述顶板上安装有气缸，气缸的活塞杆与压块连接，所述气缸上连接有脉宽调制控制单元，脉宽调制控制单元用于在平整结构压合于薄板上方的保压阶段，向气缸输出脉宽调制信号，使所述气缸的压力在设定保压压力基础上产生周期性脉动，所述平整结构与压块之间还设置有惯性冲击结构，所述惯性冲击结构在所述气缸压力脉动的驱动下做上下往复运动，将微振动转化为对所述薄板的间歇性冲击，使薄板内部的应力得到充分释放和重新分布。

4、优选地，所述放置结构包括放置板，所述底座上方左右两侧分别安装有直线轨道以及直线模组，所述直线轨道与所述直线模组的滑块与放置板下表面固定，直线模组使得放置板能够沿着直线轨道前后移动，从而使得置于放置板上的薄板移动到平整结构下方，以及将修整过的薄板取出。

5、优选地，所述平整结构包括固定在底座上的两个导向杆，两个所述导向杆左右对称分布，两个导向杆之间上下滑动套接有平整板，所述导向杆上还套接有顶升簧，所述顶升簧的上下两端分别与平整板下表面、底座上表面抵接，顶升簧使得平整板悬空设置，便于放置板移动到平整板下方，同时平整板下行压缩顶升簧，顶升簧产生向上的反力，使平整板在下行过程中获得柔性缓冲，避免平整板刚性撞击薄板造成损伤。

6、优选地，所述脉宽调制控制单元包括控制器以及pwm阀一、pwm阀二，所述pwm阀一与所述pwm阀二分别安装在气缸上下两个工作气口上，所述控制器输出第一脉宽调制信号控制pwm阀一的通断，所述控制器输出第二脉宽调制信号控制pwm阀二的通断，以调节所述气缸的供气压力；

7、控制器采用带高速pwm输出功能的可编程逻辑控制器，其与人机交互界面连接，用于接收操作人员设定的保压压力、脉动频率、脉动幅度和保压时间等参数，并据此生成相应的脉宽调制信号；

8、pwm阀一、pwm阀二选用响应时间不大于5ms的高频电磁阀，pwm阀一、pwm阀二接收控制器输出的pwm信号，根据pwm信号的占空比快速通断，从而调节进入气缸的压缩空气的平均流量和压力。

9、优选地，所述pwm阀一与所述pwm阀二分别通过管路与储气罐连接，所述pwm阀一、pwm阀二与储气罐连接的管路上还安装有减压阀，储气罐通过管路与气源连接，储气罐用于稳定气压，消除气源波动对脉动压力的干扰，其中，气源与储气罐之间的连接管路上设置有气源处理三联件，气源处理三联件包括过滤器、减压阀和油雾器，用于对进入系统的压缩空气进行过滤、稳压和润滑；

10、气源经气源处理三联件过滤、稳压和润滑后，进入储气罐稳压，稳压后的压缩空气经减压阀设定为供气压力后，分为两路：一路连接至pwm阀一的进气口，另一路连接至pwm阀二的进气口，pwm阀一的出气口连接至气缸上方的气口，pwm阀二的出气口连接至气缸下方的气口。

11、优选地，所述pwm阀一与气缸之间安装有压力传感器，所述pwm阀二与气缸之间安装有压力传感器；

12、压力传感器的检测信号通过信号线反馈至控制器，控制器根据反馈信号动态调整pwm信号的占空比，使实际压力精确跟踪设定压力形成压力闭环控制。

13、优选地，所述惯性冲击结构包括固定在压块下方中心处的连接杆，所述连接杆上下滑动套接有一个冲击块，所述连接杆的上下两端分别设置有上缓冲簧以及下缓冲簧，所述上缓冲簧套设于冲击块与压块之间，所述下缓冲簧套设于冲击块与平整板之间，所述连接杆下端设置有限位块，限位块位于冲击块下方用于防止冲击块从连接杆上脱落。

14、优选地，所述压块下行时，所述上缓冲簧被压缩并推动所述冲击块向下运动，所述冲击块向下运动压缩所述下缓冲簧，连接杆始终不与平整板上表面接触；

15、所述压块上行时，所述下缓冲簧释放弹性势能推动所述冲击块向上运动，所述冲击块在所述气缸压力脉动的驱动下沿所述连接杆做间歇性的上下往复性冲击运动；

16、当脉宽调制控制单元使气缸压力增大时，压块推动连接杆向下运动，此时冲击块因惯性暂时停留在原位，导致压块与冲击块之间的间距迅速减小，上缓冲簧被压缩并储存弹性势能，随即产生向下的弹力，这个弹力构成了推动冲击块向下运动的主要驱动力，同时冲击块自身的重力也起到辅助推动作用；冲击块向下运动时，其下端面压缩下缓冲簧，将部分动能转化为下缓冲簧的弹性势能，同时下缓冲簧将所受压力传递至平整板，转化为对薄板的静态压平力。

17、本发明的有益效果：

18、1、通过将气缸与脉宽调制控制单元连接，在保压阶段通过双阀pwm控制使气缸两个腔室的压力同步脉动，使平整板在维持平均保压压力不变的前提下产生高频微米级振动，直接作用于薄板表面促使材料内部位错运动，配合设置的惯性冲击结构对薄板施加高频间歇冲击，交变应力与板材内部残余应力相互叠加，有效驱动材料内部位错充分运动，促使残余应力完成全面释放与均匀重新分布，一次装夹即可同步完成压平外形、释放应力两个工序，从根本上杜绝了卸压后的二次变形回弹。

19、2、两种动态力在频域和时域上协同互补，气动脉动产生高频微幅振动，频率30hz～200hz，振幅0.01mm～0.05mm，用于驱动小尺度的位错短程运动，惯性冲击产生间歇性冲击，冲击力集中，用于打破位错缠结、驱动位错长程滑移，两种动态力共用同一pwm信号，在每一个周期内同步增强，使薄板工件受到的动态应力幅值增加，提高修正效率。

1.薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）上方安装有用于薄板上下料的放置结构（3），所述底座（1）上方固定有四组呈矩形结构分布的导向柱（2），四组导向柱（2）之间上下滑动安装有用于薄板平整的平整结构（6），四组导向柱（2）之间还上下滑动安装有压块（5），所述压块（5）处于平整结构（6）上方，四组所述导向柱（2）之间顶端固定有顶板（21），所述顶板（21）上安装有气缸（4），气缸（4）的活塞杆与压块（5）连接，所述气缸（4）上连接有脉宽调制控制单元（7），脉宽调制控制单元（7）用于在平整结构（6）压合于薄板上方的保压阶段，向气缸（4）输出脉宽调制信号，使所述气缸（4）的压力在设定保压压力基础上产生周期性脉动，所述平整结构（6）与压块（5）之间还设置有惯性冲击结构（8），所述惯性冲击结构（8）在所述气缸（4）压力脉动的驱动下做上下往复运动，将微振动转化为对所述薄板的间歇性冲击，使薄板内部的应力得到充分释放和重新分布。

2.根据权利要求1所述的薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，所述放置结构（3）包括放置板（32），所述底座（1）上方左右两侧分别安装有直线轨道（31）以及直线模组（33），所述直线轨道（31）与所述直线模组（33）的滑块与放置板（32）下表面固定。

3.根据权利要求1所述的薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，所述平整结构（6）包括固定在底座（1）上的两个导向杆（63），两个所述导向杆（63）左右对称分布，两个导向杆（63）之间上下滑动套接有平整板（61），所述导向杆（63）上还套接有顶升簧（62），所述顶升簧（62）的上下两端分别与平整板（61）下表面、底座（1）上表面抵接。

4.根据权利要求1所述的薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，所述脉宽调制控制单元（7）包括控制器（73）以及pwm阀一（71）、pwm阀二（72），所述pwm阀一（71）与所述pwm阀二（72）分别安装在气缸（4）上下两个工作气口上，所述控制器（73）输出第一脉宽调制信号控制pwm阀一（71）的通断，所述控制器（73）输出第二脉宽调制信号控制pwm阀二（72）的通断，以调节所述气缸（4）的供气压力。

5.根据权利要求4所述的薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，所述pwm阀一（71）与所述pwm阀二（72）分别通过管路与储气罐连接，所述pwm阀一（71）、pwm阀二（72）与储气罐连接的管路上还安装有减压阀，储气罐通过管路与气源连接，其中，气源与储气罐之间的连接管路上设置有气源处理三联件。

6.根据权利要求5所述的薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，所述pwm阀一（71）与气缸（4）之间安装有压力传感器（74），所述pwm阀二（72）与气缸（4）之间安装有压力传感器（74），动态调整两路pwm信号的占空比，使实际压力精确跟踪设定压力，形成压力闭环控制。

7.根据权利要求3所述的薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，所述惯性冲击结构（8）包括固定在压块（5）下方中心处的连接杆（84），所述连接杆（84）上下滑动套接有一个冲击块（81），所述连接杆（84）的上下两端分别设置有上缓冲簧（82）以及下缓冲簧（83），所述上缓冲簧（82）套设于冲击块（81）与压块（5）之间，所述下缓冲簧（83）套设于冲击块（81）与平整板（61）之间，所述连接杆（84）下端设置有限位块（85）。

8.根据权利要求7所述的薄板类机加工件的平整度修正装置，其特征在于，所述压块（5）下行时，所述上缓冲簧（82）被压缩并推动所述冲击块（81）向下运动，所述冲击块（81）向下运动压缩所述下缓冲簧（83），连接杆（84）始终不与平整板（61）上表面接触；