長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于機(jī)械沖壓技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模 具。
【背景技術(shù)】
[0002] 本實(shí)用新型涉及到產(chǎn)品材料為具有足夠的塑性，屈強(qiáng)比（〇b/〇s)小，屈服點(diǎn)與彈性 模量的比值(〇b/E)小等特征，形狀是兩端為半圓形，中間部分為直線型的長(zhǎng)筒框體，其中， 中間部分的一側(cè)有接口，位于直線段與圓弧的交接處，如圖1所示。
[0003] 以前，長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體的外形加工都是通過(guò)三輥對(duì)稱式機(jī)械卷板機(jī)來(lái)加 工的。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，卷板機(jī)屬于鍛壓機(jī)械分類中的彎曲校正機(jī)類當(dāng)中的板料彎曲機(jī)組。
[0004] 三輥對(duì)稱式機(jī)械卷板機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)：主要結(jié)構(gòu)形式為三輥對(duì)稱式，如圖2所 示:上輥2001在兩下輥2002、2003中央對(duì)稱位置，通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)作垂直升降，通過(guò)主減速 機(jī)的末級(jí)齒輪帶動(dòng)兩下輥齒輪嚙合作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為卷制板材提供扭矩。當(dāng)板料送入上下輥 之間時(shí)，鋼板的下表面與兩個(gè)輥的最高點(diǎn)相接觸，當(dāng)上輥下壓并超過(guò)材料的屈服期限時(shí)，板 料便產(chǎn)生塑性變形。隨著三根輥軸的旋轉(zhuǎn)，便形成一條弧線，這條弧線的外層纖維被拉伸， 內(nèi)層被擠縮，中性層不變，這時(shí)鋼板被卷成圓弧形。
[0005] 上述加工方式具有以下缺陷：
[0006] 1、三輥對(duì)稱式卷板機(jī)不能彎卷板材的全部長(zhǎng)度，板材端部有約等于下輥中心距一 半的長(zhǎng)度仍然是直的，為了彎卷該直邊，還需要采用壓力機(jī)模壓預(yù)彎，如圖3所示的凸模 3001、凹模3002和預(yù)彎鋼板3003;或用托板在卷板機(jī)內(nèi)預(yù)彎，如圖4所示的托板4001和預(yù)彎 鋼板4002。但這兩種方法需要使用模具或托板等輔助工具，使得該方法卷制成本較高，生 產(chǎn)效率較低。
[0007] 2、三輥對(duì)稱式卷板機(jī)加工首件產(chǎn)品時(shí)，需反復(fù)調(diào)節(jié)三輥之間的間隙，調(diào)節(jié)時(shí)間較 長(zhǎng)，調(diào)節(jié)時(shí)還需要與樣板或配合件比對(duì);輥壓時(shí)需多道次連續(xù)彎曲才能產(chǎn)生永久性的塑性 變形卷制成所需的半圓；卷制中間圓弧時(shí)，還需要兩次移動(dòng)輥輪，以便上件和卸件，且輥壓 點(diǎn)不容易控制;成形后還需要做進(jìn)一步的調(diào)修。綜上所述，生產(chǎn)效率低下，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
[0008] 3、圓度尺寸精度較低，圓弧與直線的交點(diǎn)不易控制，每件產(chǎn)品圓度尺寸都會(huì)出現(xiàn) 一定的差異，產(chǎn)品一致性差。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] ( - )實(shí)用新型目的
[0010] 本實(shí)用新型的目的是:提供一種長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具，通過(guò)該模 具實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體通過(guò)兩次壓彎即可成形，省去反復(fù)卷制和移動(dòng)滾輪，簡(jiǎn)化 操作，進(jìn)一步能夠保證產(chǎn)品的圓度尺寸，提高產(chǎn)品批次的一致性。
[0011] (二)技術(shù)方案
[0012] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模 具，其包括:相配合使用的凹模和凸模；凹模包括兩部分，底板或底座、以及凹模上體，底板 或底座用于安裝在工作臺(tái)上，凹模上體設(shè)置在底板或底座上，凹模上體上設(shè)置內(nèi)凹弧，內(nèi)凹 弧的弧度與待加工長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體上的圓弧的弧度一致，內(nèi)凹弧兩側(cè)上端部為直 板，與待加工長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體上的圓弧和直筒部分的過(guò)渡位置相一致；凸模包括 凸模上體、支撐柱和底座，凸模上體頂部為外凸弧，外凸弧的弧度與待加工長(zhǎng)筒形可塑性薄 金屬框體上的圓弧的弧度一致，凸模上體底部固定在支撐柱上，支撐柱固定在底座上，底座 用于與壓力設(shè)備配合;加工長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體時(shí)，將待加工材料放置在凹模上，將 凸模安裝在壓力設(shè)備上，壓力設(shè)備帶動(dòng)凸模向待加工材料施加壓力，實(shí)現(xiàn)圓弧彎曲成形，通 過(guò)兩次圓弧加工，完成長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體的成形。
[0013] 其中，所述凹模包括圓弧板5001、矩形鋼管5002及筋板5003組合焊接后形成的凹 模上體，以及與凹模上體組合焊接的底板5004;矩形鋼管5002位于圓弧板5001兩側(cè)，筋板 5003位于圓弧板5001、矩形鋼管5002和底板5004之間，起支撐加強(qiáng)的作用；凹模上體焊接在 底板5004上后，底板5004的四周留出與壓力機(jī)安裝固定的空間；底板5004長(zhǎng)度方向兩端采 用弧線型。
[0014] 其中，所述凹模包括凹模上體6001和底座6002,凹模上體6001為半環(huán)柱體，底座 6002為方形板狀，凹模上體6001內(nèi)部設(shè)置內(nèi)凹弧，外部?jī)蓚?cè)為弧線型。
[0015] 其中，所述凸模包括凸模頭7001、支撐柱7002和底座7003;凸模頭7001包括筒狀圓 鋼圈和內(nèi)筋板，正六邊形內(nèi)筋板焊接在圓鋼圈內(nèi)側(cè);支撐柱7002采用矩形鋼管或矩形空心 型材;底座7003為長(zhǎng)方形鋼板。
[0016] 其中，所述凸模包括凸模頭8001、上模座8002、支撐柱8003和底座8004;凸模頭 8001為圓環(huán)柱體，上模座8002為帶凹弧面的底座，凸模頭8001安裝在上模座8002的凹弧面 內(nèi)，露出部分為半圓弧柱體;支撐柱8003為圓柱體，底座8004為長(zhǎng)方體。
[0017] 其中，所述凸模3包括凸模頭9001、上模座9002、支撐柱9003和底座9004;凸模頭 9001為半圓柱體，上模座9002為長(zhǎng)方體，凸模頭9001的水平底面固定在上模座9002上;支撐 柱9003為長(zhǎng)方體，底座9004為長(zhǎng)方體。
[0018](三)有益效果
[0019]上述技術(shù)方案所提供的長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具，用于長(zhǎng)筒形可塑性 薄金屬框體加工時(shí)，能夠減少預(yù)彎工序，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人工和能源消耗，減少設(shè)備損 耗;模具只需在加工開始前裝夾、加工完卸夾，以及首次調(diào)整，兩次壓彎即可完成，端頭壓彎 與中間壓彎程序相同，不需要調(diào)試模具，不需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)修，壓彎時(shí)操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng) 度小，加工時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率可提高三倍以上;產(chǎn)品圓度尺精度更高，圓弧與直線過(guò)渡部 分流線更加自然，且產(chǎn)品批次一致性好;專用簡(jiǎn)易彎曲模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量較輕、便于制作、 成本低、操作方便，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1:產(chǎn)品外形圖；
[0021] 圖2:三輥卷板機(jī)工作原理圖；
[0022]圖3:用壓力機(jī)模壓預(yù)彎圖；
[0023]圖4:用托板在卷板機(jī)內(nèi)預(yù)彎圖；
[0024]圖5:第一凹模不意圖，a圖為主視圖，b圖為俯視圖；
[0025] 圖6:第_?凹_旲不意圖，a圖為主視圖，b圖為俯視圖；
[0026] 圖7:第一凸模不意圖，a圖為主視圖，b圖為側(cè)視圖；
[0027] 圖8:第二凸模示意圖，a圖為主視圖，b圖為側(cè)視圖；
[0028]圖9:第三凸模示意圖，a圖為主視圖，b圖為側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本實(shí)用新型的目的、內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用 新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030] 為解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種更為有效的加工方法， 提供一套專用簡(jiǎn)易彎曲模具，與閉式單點(diǎn)壓力設(shè)備組合加工，達(dá)到彎曲成形的目的。由壓力 設(shè)備控制好模具閉合高度，既保證壓型圓弧的貼合度，又保證凸模下壓不會(huì)過(guò)深而導(dǎo)致模 具過(guò)力變形。分別確定材料性能、材料尺寸和形狀限定條件、壓力機(jī)的噸位，以及彎曲模具 的設(shè)計(jì)等。
[0031] 既然運(yùn)用彎曲工藝，就要選擇適合彎曲的金屬板材，這種板材的材質(zhì)應(yīng)具有足夠 的塑性，屈強(qiáng)比（〇b/ 〇s)小，屈服點(diǎn)與彈性模量的比值（〇b/E)小，有利于彎曲成形。例如，軟 鋼、黃銅及鋁等材料。
[0032] 本實(shí)用新型的出發(fā)點(diǎn)是彎曲模具要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕便、制作方便、成本低等，故 對(duì)需加工的產(chǎn)品設(shè)定如下限定條件:厚度< 3_、寬度< 300_、外直徑< 150mm，兩端為半圓 形，中間為直線型的長(zhǎng)筒形框體。
[0033]彎曲時(shí)壓力機(jī)噸位的確定:校正彎曲力的計(jì)算公式為：
[0034] p校=F · q ;
[0035] 式中P校一一校正彎曲力(N);
[0036] F一一校正部分投影面積(mm2);
[0037] q--單位校正力(Mpa)，見表1。
[0038] 表1單位校正力q值。
[00391
[0040]按設(shè)定條件最大值計(jì)算校正部分投影面積，即：厚度為3mm，寬度為300mm，外直徑 為150mm，計(jì)算結(jié)果為45000mm2,然后按表1中4種材料的q值，計(jì)算校正彎曲力，見表2。
[0041 ] 表2校正彎曲力(KN)。
[0042]
[0043] 由于校正彎曲力的數(shù)值比自由彎曲力大得多，自由彎曲力可忽略不計(jì)，因此使用 下面公式：
[0044] P壓機(jī) 2P校；
[0045] 由上表可知寬度< 300mm、外直徑< 150mm范圍內(nèi)的板材校正彎曲力在648-3024KN 之間，約等于68.9至322噸。
[0046] 本實(shí)用新型的關(guān)鍵是簡(jiǎn)化模具，不設(shè)置頂件裝置和壓料裝置，只由凹模和凸模兩 部分組成，凹模和凸模相配合實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體的加工。
[0047] 一、凹模設(shè)計(jì)方案
[0048] 凹模的結(jié)構(gòu)由兩部分組成，即底板或底座、以及凹模上體，底板或底座用于安裝在 工作臺(tái)上，凹模上體設(shè)置在底板或底座上，凹模上體上設(shè)置內(nèi)凹弧，內(nèi)凹弧的弧度與待加工 長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體上的圓弧的弧度一致，內(nèi)凹弧兩側(cè)上端部為直板，與待加工長(zhǎng)筒 形可塑性薄金屬框體上的圓弧和直筒部分的過(guò)渡位置相一致。
[0049] 具體地，本實(shí)施例提供了兩種凹模結(jié)構(gòu)，分別描述如下。
[0050] 如圖5所示，第一凹模由四種零件焊接而成，圓弧板5001、矩形鋼管5002及筋板 5003組合焊接后形成凹模上體，然后與底板5004組合焊接;矩形鋼管5002位于圓弧板5001 兩側(cè)，筋板5003位于圓弧板5001、矩形鋼管5002和底板5004之間，起支撐加強(qiáng)的作用。凹模 上體焊接在底板5004上后，底板5004的四周留出50mm以上的空間，便于與壓力機(jī)安裝固定； 底板5004長(zhǎng)度方向兩端采用弧線型，既節(jié)省板材，又減少模具占用面積。上述四種零件均選 用Q235-A材料或其它普通鋼材。圓弧板5001和底板5004厚度均為8mm左右，其余零件厚度為 4mm左右。該凹模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，吊裝方便，使用通用卡具固定。
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