長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] 本實用新型屬于機(jī)械沖壓技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種長筒形可塑性薄金屬框體加工用模 具。
【背景技術(shù)】
[0002] 本實用新型涉及到產(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，長筒形可塑性薄金屬框體的外形加工都是通過三輥對稱式機(jī)械卷板機(jī)來加 工的。根據(jù)國家標(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)形式為三輥對稱式，如圖2所 示:上輥2001在兩下輥2002、2003中央對稱位置，通過錐齒輪傳動作垂直升降，通過主減速 機(jī)的末級齒輪帶動兩下輥齒輪嚙合作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，為卷制板材提供扭矩。當(dāng)板料送入上下輥 之間時，鋼板的下表面與兩個輥的最高點相接觸，當(dāng)上輥下壓并超過材料的屈服期限時，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、三輥對稱式卷板機(jī)不能彎卷板材的全部長度，板材端部有約等于下輥中心距一 半的長度仍然是直的，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、三輥對稱式卷板機(jī)加工首件產(chǎn)品時，需反復(fù)調(diào)節(jié)三輥之間的間隙，調(diào)節(jié)時間較 長，調(diào)節(jié)時還需要與樣板或配合件比對;輥壓時需多道次連續(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，還需要兩次移動輥輪，以便上件和卸件，且輥壓 點不容易控制;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，勞動強(qiáng)度大。
[0008] 3、圓度尺寸精度較低，圓弧與直線的交點不易控制，每件產(chǎn)品圓度尺寸都會出現(xiàn) 一定的差異，產(chǎn)品一致性差。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] ( - )實用新型目的
[0010] 本實用新型的目的是:提供一種長筒形可塑性薄金屬框體加工用模具，通過該模 具實現(xiàn)長筒形可塑性薄金屬框體通過兩次壓彎即可成形，省去反復(fù)卷制和移動滾輪，簡化 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)問題，本實用新型提供一種長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，與待加工長筒形可塑性薄金屬框體上的圓弧和直筒部分的過渡位置相一致；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;加工長筒形可塑性薄金屬框體時，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)備帶動凸模向待加工材料施加壓力，實現(xiàn)圓弧彎曲成形，通 過兩次圓弧加工，完成長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，外部兩側(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為長方體，底座9004為長方體。
[0018](三)有益效果
[0019]上述技術(shù)方案所提供的長筒形可塑性薄金屬框體加工用模具，用于長筒形可塑性 薄金屬框體加工時，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，不需要對產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)修，壓彎時操作簡單、勞動強(qiáng) 度小，加工時間縮短，生產(chǎn)效率可提高三倍以上;產(chǎn)品圓度尺精度更高，圓弧與直線過渡部 分流線更加自然，且產(chǎn)品批次一致性好;專用簡易彎曲模具結(jié)構(gòu)簡單、重量較輕、便于制作、 成本低、操作方便，實用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0029] 為使本實用新型的目的、內(nèi)容和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用 新型的【具體實施方式】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)問題，本實用新型提供一種更為有效的加工方法， 提供一套專用簡易彎曲模具，與閉式單點壓力設(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過深而導(dǎo)致模 具過力變形。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] 本實用新型的出發(fā)點是彎曲模具要結(jié)構(gòu)簡單、重量輕便、制作方便、成本低等，故 對需加工的產(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，中間為直線型的長筒形框體。
[0033]彎曲時壓力機(jī)噸位的確定:校正彎曲力的計算公式為：
[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)定條件最大值計算校正部分投影面積，即：厚度為3mm，寬度為300mm，外直徑 為150mm，計算結(jié)果為45000mm2,然后按表1中4種材料的q值，計算校正彎曲力，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，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] 本實用新型的關(guān)鍵是簡化模具，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現(xiàn)對長筒形可塑性薄金屬框體的加工。
[0047] 一、凹模設(shè)計方案
[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，與待加工長筒 形可塑性薄金屬框體上的圓弧和直筒部分的過渡位置相一致。
[0049] 具體地，本實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。該凹模的特點是結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，吊裝方便，使用通用卡具固定。
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