CN102581124B - 一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具 - Google Patents

Abstract

一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具。在箱体内有多个均匀排布并固定箱体内的隔板，各隔板之间的间距形成了多个工件成形槽；所述隔板的数量n＝m-1，其中m为待成形工件的数量。各弯曲成形机构分别位于各工件成形槽内，压轴穿过位于各隔板上端边缘处的压轴孔。各型板分别固定在各弯曲成形机构的活塞上。各锁紧机构中的锁定齿盘分别套装在各活塞上，并位于油缸上端面处。锁定齿盘的内圆周表面均布有与活塞杆上的定位齿配合的定位齿卡槽。转动杆一端的齿与锁定齿盘端面的齿配合。油泵位于箱体外，通过油管与各油缸的内孔连通。本发明使用液压油作为加载介质，实现一次通液压油，同时对多个不同弯曲半径试件进行弯曲成形加载，提高了工作效率。

Description

一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具

技术领域

本发明涉及钣金精密成形领域，是一种时效成形模具。 

背景技术

时效成形(Age Forming)，国内通常称之为时效应力松弛成形，国外称之为蠕变时效成形(Creep Age-forming，CAF)。 

典型的时效成形工艺，主要是利用合金材料在高温中发生应力松弛的效应，使工件产生一定初始变形，通过外加载荷保持工件的变形，在恒温中静置一段时间，材料的应力水平随时间延长而降低，部分弹性应变转化为塑性应变，从而达到成形的目的。 

对于时效成形弯曲回弹的研究，以纯弯曲研究最为简洁，在有关回弹的研究中，一般都会假设试件出于纯弯曲状态。本发明设计了一套用于实验研究的应力松弛成形模具，该模具可以对平板、T型梁等试件进行弯曲，并且在曲率半径为1000mm以上均为纯弯曲。 

西北工业大学在专利号为200820028373.X实用新型专利中，公开了一种纯弯曲时效成形模具，其工作原理源于四点弯曲，以安装在压轴孔内的压轴为四点弯曲的下面两个支点，两个压块为四点弯曲的上面两个支点，通过上下支点的相对运动实现对试件的加载。支点之间的相对运动通过丝杠螺杆传动机构来实现。该发明的特点在于，能够实现对试件的纯弯曲加载，形面保持部分设有滑槽形板可以沿槽滑动，而可以满足不同宽度试件的要求。但该发明在对试件进行时效成形时，模具需要包裹真空袋。由于该模具的外形较复杂，使得真空保持不易，且容易损坏真空袋。 

西北工业大学在专利号为200820028651.1的实用新型专利中，公开另一种纯弯曲时效成形模具，特点是将专利号为200820028373.X实用新型专利中的加载装置安装在箱体内部，外形简洁，面与面衔接处尽量使用大圆角过渡，并通过盖板覆盖可能造成真空袋拉裂的部位，底座大于箱体，增加了起吊装置，提高了使用真空袋密封的可靠性，而且在模具使用真空袋密封后仍可以使用吊车搬运，使用上比实用新型200820028373.X方便。 

使用上述弯曲模具进行热压罐内的纯弯曲时效成形试验，在加载时，对于不同的弯曲半径上下两对支点的相对位移是不同的，由于使用的是蜗轮蜗杆加载，一般是在 同一套模具内同时成形两件弯曲半径相同的零件。要进行时效成形弯曲回弹的研究，需要试验在不同弯曲半径下的零件成形的回弹量。由于热压罐在使用时要消耗大量的能量，因而需要尽量减少设备的使用次数。 

发明内容

为克服现有技术中存在的不能同时对不同弯曲半径的试件进行纯弯曲加载的不足，本发明提出了一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具。 

本发明包括底座、箱体、油泵和6套弯曲成形机构、6套锁紧机构。其中： 

箱体固定在底座的上表面；在箱体内有多个均匀排布并固定箱体内的隔板，各隔板之间的间距形成了多个工件成形槽；所述隔板的数量n＝m-1，其中m为待成形工件的数量。 

所述弯曲成形机构包括压轴、型板、油缸和活塞；各弯曲成形机构分别位于各工件成形槽内，并固定在箱体的底板上；压轴有2根，分别穿过位于各隔板上端边缘处的压轴孔，对称的分布在箱体的上端；该压轴的两端安放在箱体两端壁板上的压轴孔内；各型板分别固定在各弯曲成形机构的活塞上；所述活塞的活塞杆由内杆和套杆组成，并且内杆位于套杆内；内杆和套杆之间的间距与油缸内孔孔壁的厚度相同；套杆的厚度与油缸上的活塞套杆槽的宽度相同；套杆的外径与油缸的内径相同。 

锁紧机构包括锁定齿盘和转动杆；各锁紧机构中的锁定齿盘分别套装在各活塞上，并位于油缸上端面处；锁定齿盘的内圆周表面均布有4个径向凸出的条形块，在该条形块长度方向的中心有与活塞杆上的定位齿配合的定位齿卡槽，该定位齿卡槽与活塞杆上的定位齿配合；锁定齿盘一端的端面为齿形；转动杆的一端为齿形；所述锁定齿盘端面的齿与转动杆一端的齿均为直齿，并且模数相同锁紧机构的数量和弯曲成形机构的数量均与待成形工件的数量相同。油泵位于箱体外，通过油管与各油缸的内孔连通。 

在所述活塞杆套杆的外圆周表面有4组横截面为“V”形的定位齿；所述的4组定位齿沿活塞的轴向均布在活塞杆的圆周表面。 

所述油缸的壳体为夹层；油缸内孔的孔径与活塞内杆的外径相同；在油缸敞口端的壳体端面，有沿该油缸轴向延伸的圆环形的活塞套杆槽，该槽的宽度略大于活塞套 杆的厚度，该槽的深度略大于活塞的行程；在油缸敞口端的壳体端面还有圆环形的锁定齿盘安装槽，并且该锁定齿盘安装槽位于活塞套杆槽外侧；在油缸敞口端的端面，还有对称分布有一对轴向凸出该端面的耳片，在该耳片上分别有贯通的转动杆安装孔；所述的转动杆安装孔的孔径略大于转动杆的外径；所述转动杆安装孔的高度须使转动杆装入该孔后，转动杆一端圆周上的齿与锁定齿盘端面的齿啮合；在油缸内孔的底部有油管孔。 

在箱体两端壁板的上边缘处分别有一对压轴的安装孔；箱体内隔板的上边缘处均分别有一对压轴4的安装孔；所述箱体两端壁板上的压轴安装孔与箱体内隔板的上的压轴安装孔同心；在箱体长度方向的两侧壁上分别开有一条矩形槽，在该矩形槽的槽底分布有转动杆过孔；所述转动杆过孔与油缸上的转动杆安装孔同心。 

安装时，箱体通过螺钉固定在底板上，其中底板上安装螺钉的孔为不通孔。若干个油缸安装在箱体窄槽的正中央，底部小孔由管道相互连通，并和外部的油泵通过管道连接，在活塞外部套上锁紧齿盘，两者一起安装在油缸上，型板安装在箱体窄槽内，下部通槽卡入活塞顶部方头，在型板顶部平放试件，在箱体顶部的圆孔中插入两根压轴。开动油泵对试件加载，此时活塞在油压的作用下上升，由于活塞上的锁紧螺纹和锁定齿盘内的锁紧螺纹的实体部分是相互错开的，所以锁定齿盘不会随活塞上升。由于试件的弯曲半径不同，型板顶部的圆弧的弧高不同，加载距离不同，大弯曲半径的试件首先加载到位，型板顶死在压轴上。又因为流体内部处处压强相等，继续充入液压油，将对还没有加载到位的、弯曲半径较大的试件加载，直到将不同弯曲半径的试件逐个加载到位。此时停止加载，将转动杆，插入箱体，使顶部齿轮和锁定齿盘上的轮齿啮合，转动转动杆使锁定齿盘转动，锁定齿盘内的锁紧内螺纹和活塞上的锁紧外螺纹啮合锁定活塞的位置。当所有活塞完成锁定后，移除油泵和附属的管道，放出箱体内部的液压油。因为时效成形过程中需要对模具和试件加压加热，如果不锁定活塞，必然对液压油的耐热性能以及油泵中的电气设备提出极为苛刻的要求。最后将盖板安装在箱体上，包装导气毡和真空袋，抽真空，使之在时效过程中试件可以保持与型板的贴合状态。 

本发明将箱体分割成多个成形槽，选用安装不同弯曲半径的型板，使用液压油作为加载介质，通过一次通液压油，实现同时对多个不同弯曲半径试件进行纯弯曲加载， 有效的提高了工作效率和减少了设备的使用次数。在本发明中，试件的尺寸和个数决定箱体大小，各零件间连接简单，使本发明具有体积小，易拆装的优点。另外，在液压加载完成后，本发明采用锁定机构锁定活塞的设计，免去了油泵的持续工作，从而降低了对液压油耐热性能的要求以及减少油泵中的电气设备使用，使本发明具有更强的实用性和经济性。 

附图说明

附图1是整套弯曲系统的结构示意图。 

附图2是模具横向内部结构示意图。 

附图3是模具纵向内部结构示意图。 

附图4是模具外形示意图。 

附图5是油缸、活塞和锁定齿盘组装后的轴侧图。 

附图6是油缸、活塞和锁定齿盘组装后的剖视图。 

附图7是油缸的轴侧图。 

附图8是活塞的轴侧图。 

附图9是锁定齿盘的轴侧图。 

附图10是转动杆的示意图。 

附图11是型板的示意图。其中： 

1.底座    2.箱体        3.盖板      4.压轴    5.型板    6.油缸 

7.活塞    8.锁定齿盘    9.转动杆    10.油泵 

具体实施方式

实施例一 

本实施例是一种用于同时成形六个不同的弯曲半径试件的热压罐纯弯曲时效成形装置，包括底座1、箱体2、6套弯曲成形机构、6套锁紧机构和油泵10。 

箱体2固定在底座1的上表面。在箱体内有多个均匀排布并固定箱体2内的隔板，各隔板之间的间距形成了多个工件成形槽；所述隔板的数量n＝m-1，其中m为待成形工件的数量。本实施例中隔板的数量为5。 

弯曲成形机构的数量与待成形工件的数量相同，本实施例中，所述弯曲成形机构为6套。弯曲成形机构包括压轴4、型板5、油缸6和活塞7。各弯曲成形机构分别位 于各工件成形槽内，并固定在箱体2的底板上。压轴4有2根，分别穿过位于各隔板上端边缘处的压轴孔，对称的分布在箱体2的上端；该压轴4的两端安放在箱体2两端壁板上的压轴孔内；压轴4与各隔板上的压轴孔和箱体2上的压轴孔之间均动配合。各型板5分别固定在各弯曲成形机构的活塞7上。所述活塞7的活塞杆由内杆和套杆组成，并且内杆位于套杆内。内杆和套杆之间的间距与油缸6内孔孔壁的厚度相同。套杆的厚度与油缸6上的活塞套杆槽的宽度相同。套杆的外径与油缸6的内径相同。装配时，所述活塞7的活塞杆中的内杆装入油缸6的内孔中，活塞杆中的套杆装入油缸6上的活塞套杆槽内，套杆的外圆周表面和内圆周表面分别与油缸6上的活塞套杆槽的两侧壁配合。装配后的活塞7与油缸6为滑动配合，相互之间能够产生相对运动。 

在所述活塞杆套杆的外圆周表面有4组横截面为“V”形的定位齿。所述的4组定位齿沿活塞7的轴向均布在活塞杆的圆周表面，每组定位齿螺纹的升角小到可以构成自锁。 

在所述活塞杆封闭端的外圆周表面有径向凸出的方形连接板，用于将活塞7与连接型板5连接。 

锁紧机构的数量与待成形工件的数量相同，本实施例中，所述锁紧机构为6套。锁紧机构包括锁定齿盘8和转动杆9。各锁紧机构中的锁定齿盘8分别套装在各活塞7上，并位于油缸6上端面处。锁定齿盘8的内圆周表面均布有4个径向凸出的条形块，在该条形块长度方向的中心有“V”形槽，形成了定位齿卡槽，该定位齿卡槽与活塞杆上的定位齿配合。锁定齿盘8一端的端面为齿形。转动杆9的一端为齿形。所述锁定齿盘8端面的齿与转动杆9一端的齿均为直齿，并且模数相同。 

所述油缸6为一端敞口的中空壳体，并且油缸6的壳体为夹层。油缸6内孔的孔径与活塞7内杆的外径相同。在油缸6敞口端的壳体端面，有沿该油缸轴向延伸的圆环形的活塞套杆槽，该槽的宽度略大于活塞7套杆的厚度，该槽的深度略大于活塞的行程。在油缸6敞口端的壳体端面还有圆环形的锁定齿盘安装槽，并且该锁定齿盘安装槽位于活塞套杆槽外侧。在油缸6敞口端的端面，还有对称分布有一对轴向凸出该端面的耳片，在该耳片上分别有贯通的转动杆安装孔。所述的转动杆安装孔的孔径略大于转动杆9的外径；所述转动杆安装孔的高度须使转动杆9装入该孔后，转动杆9一端圆周上的齿与锁定齿盘8端面的齿啮合。在油缸6内孔的底部有油管孔。 

油泵10位于箱体2外，通过油管与各油缸6的内孔连通。 

底座1是弯曲模具的支撑基础，是一块矩形的金属板。在底座1上表面的四角安装有起吊螺栓，箱体2位于底座1的中心。 

箱体2是由金属板构成的无顶盖的矩形方箱。箱体2两端壁板的上边缘处分别有一对压轴4的安装孔；箱体2内隔板的上边缘处均分别有一对压轴4的安装孔。所述箱体2两端壁板上的压轴安装孔与箱体2内隔板的上的压轴安装孔同心。在箱体2长度方向的两侧壁上分别开有一条矩形槽，在该矩形槽的槽底分布有6个转动杆过孔；所述转动杆过孔与油缸6上的转动杆安装孔同心。 

盖板3为矩形板，其外廓与箱体2上的矩形槽相配合，并通过螺钉固定在箱体2上的矩形通槽内。 

型板5为成形工件的模板。在型板5下表面中心处有方形槽，用于与活塞7顶端的连接板配合，以限制活塞7的转动。型板5上表面两端是两个半圆柱的凸耳，构成四点弯曲的下方两个支点；两个凸耳中间为圆弧形的型面。型板5与箱体2内的工件成形槽之间滑动配合。 

安装时，箱体2通过螺钉固定在底板1上，其中底板1上安装螺钉的孔为不通孔。六个油缸6安装在箱体2窄槽的正中央，底部小孔由管道相互连通，并和外部的油泵10通过管道连接，在活塞7外部套上锁紧齿盘8，两者一起安装在油缸6上，型板5安装在箱体2窄槽内，下部通槽卡入活塞7顶部方头，在型板5顶部平放试件，在箱体2顶部的圆孔中插入两根压轴4。 

使用时，开动油泵10对试件加载，此时活塞7在油压的作用下上升，由于活塞7上的锁紧螺纹和锁定齿盘8内的锁紧螺纹的实体部分是相互错开的，所以锁定齿盘8不会随活塞上升。由于试件的弯曲半径不同，型板5顶部的圆弧的弧高不同，加载距离不同，大弯曲半径的试件首先加载到位，型板5顶死在压轴4上。又因为流体内部处处压强相等，继续充入液压油，将对还没有加载到位的、弯曲半径较大的试件加载，直到将不同弯曲半径的试件逐个加载到位。此时停止加载，将转动杆9，插入箱体2，使顶部齿轮和锁定齿盘8上的轮齿啮合，转动转动杆9使锁定齿盘8转动，锁定齿盘8内的锁紧内螺纹和活塞7上的锁紧外螺纹啮合锁定活塞7的位置。当所有活塞完成锁定后，移除油泵10和附属的管道，放出箱体2内部的液压油。最后将盖板3安装在 箱体2上，包装导气毡和真空袋，抽真空，使在时效过程中试件可以保持与型板的贴合状态。 

转动杆9一端有把手，另一端为圆柱齿轮。所述的圆柱齿轮与锁定齿盘8端面的齿啮合。 

油泵10通过管道和模具相连接，向模具内泵入高压油，推动活塞运动，实现工件的弯曲成形。油泵10须能够输出高压油流。 

Claims (4)

1.一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具，其特征在于，包括底座、箱体、油泵和6套弯曲成形机构、6套锁紧机构；其中：

a.箱体固定在底座的上表面；在箱体内有多个均匀排布并固定箱体内的隔板，各隔板之间的间距形成了多个工件成形槽；所述隔板的数量n=m-1，其中m为待成形工件的数量；

b.所述弯曲成形机构包括压轴、型板、油缸和活塞；各弯曲成形机构分别位于各工件成形槽内，并固定在箱体的底板上；压轴有2根，分别穿过位于各隔板上端边缘处的压轴孔，对称的分布在箱体的上端；该压轴的两端安放在箱体两端壁板上的压轴孔内；各型板分别固定在各弯曲成形机构的活塞上；所述活塞的活塞杆由内杆和套杆组成，并且内杆位于套杆内；内杆和套杆之间的间距与油缸内孔孔壁的厚度相同；套杆的厚度与油缸上的活塞套杆槽的宽度相同；套杆的外径与油缸的内径相同；

c.锁紧机构包括锁定齿盘和转动杆；各锁紧机构中的锁定齿盘分别套装在各活塞上，并位于油缸上端面处；锁定齿盘的内圆周表面均布有4个径向凸出的条形块，在该条形块长度方向中心有与活塞杆上的定位齿配合的定位齿卡槽；锁定齿盘一端的端面为齿形；转动杆的一端为齿形；所述锁定齿盘端面的齿与转动杆一端的齿均为直齿，并且模数相同；

d.锁紧机构的数量和弯曲成形机构的数量均与待成形工件的数量相同；

e.油泵位于箱体外，通过油管与各油缸的内孔连通。

2.如权利要求1所述一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具，其特征在于，在所述活塞杆套杆的外圆周表面有4组横截面为“V”形的定位齿；所述的4组定位齿沿活塞的轴向均布在活塞杆的圆周表面。

3.如权利要求1所述一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具，其特征在于，所述油缸的壳体为夹层；油缸内孔的孔径与活塞内杆的外径相同；在油缸敞口端的壳体端面，有沿该油缸轴向延伸的圆环形的活塞套杆槽，该槽的宽度略大于活塞套杆的厚度，该槽的深度略大于活塞的行程；在油缸敞口端的壳体端面还有圆环形的锁定齿盘安装槽，并且该锁定齿盘安装槽位于活塞套杆槽外侧；在油缸敞口端的端面，还有对称分布有一对轴向凸出该端面的耳片，在该耳片上分别有贯通的转动杆安装孔；所述的转动杆安装孔的孔径略大于转动杆的外径；所述转动杆安装孔的高度须使转动杆装入该孔后，转动杆一端圆周上的齿与锁定齿盘端面的齿啮合；在油缸内孔的底部有油管孔。

4.如权利要求1所述一种液压加载的热压罐弯曲时效成形模具，其特征在于，箱体两端壁板的上边缘处分别有一对压轴的安装孔；箱体内隔板的上边缘处均分别有一对压轴的安装孔；所述箱体两端壁板上的压轴安装孔与箱体内隔板的上的压轴安装孔同心；在箱体长度方向的两侧壁上分别开有一条矩形槽，在该矩形槽的槽底分布有转动杆过孔；所述转动杆过孔与油缸上的转动杆安装孔同心。

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