CN102729048A - 一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形方法及装置属于金属塑性加工技术及装备领域。在卧式挤压机出口处布置一套矫直切割装置、液压驱动弯曲装置及淬火装置，铝合金坯料在经过热挤压后形成所需的型材，在牵引至所需的长度后，将型材矫直切断，送至液压弯曲装置；在型材弯曲完成时，在温热状态下对弯曲型材进行淬火，用较少的工序实现挤压型材的弯曲成形和淬火处理。通过调整液压杆及定位块的个数和位置可以实现不同的弯曲半径；可在挤压机出口处对挤出型材矫直切断后直接进行弯曲并淬火；型材在温热状态下进行弯曲，可防止冷弯时出现的截面变形及表面划痕；可调整型材弯曲半径；可实现批量生产，提高生产率，减少废料的产生，降低成本。

Description

一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形方法及装置

技术领域

本发明涉及金属塑性加工技术及装备领域，尤其是一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形方法及装置。

背景技术

汽车安全、节能和环保问题已成为当今汽车工程领域三大具有重要社会、经济意义的研究热点，并且得到了有关政府部门的高度重视。在全世界要求节能环保的大形势下，汽车工业正向轻量化、低能耗方向发展。铝及其合金作为汽车轻量化的首选材料，具有其他材料无法比拟的优良性能。从70年代开始，汽车上用铝量不断增加。作为一种轻质材料，铝合金正日益受到汽车制造企业的青睐。

铝合金在汽车车身上的应用比重正在不断上升，从发动机罩和行李箱盖开始，逐渐发展到全铝车身上。现在几乎所有的世界各大汽车公司都争相开发铝合金车身零部件，而如何使铝合金保险杠代替传统的钢制保险杠正是当前研究的热点。近年来，国外如德国、日本及美国等国家的一些高校及汽车企业对型材弯曲成形技术开展了研究，在国内也有很多高校和企业开展了型材弯曲方法、设备及仿真等方面的研究，取得了一些重要的研究成果。

随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，对产品质量及功能提出了越来越高的要求，传统的挤压型材弯曲工艺下，由于工艺条件或操作的影响，弯曲型材可能出现各种不同的缺陷。挤压型材弯曲的传统方法是在挤压生产完成后，对型材进行冷弯处理，即在室温条件下进行弯曲变形(主要方式是拉弯或绕弯成形)，采用这样的方法对挤压型材进行弯曲的回弹量难以控制，易出现截面变形和表面划痕等缺陷，且弯曲过程中需要采取多种辅助措施。传统的弯曲方法效率低，工序多，生产成本高，废料产生多，能耗大，因此，需要新的挤压型材弯曲方法及装置来取代传统的型材弯曲方法及装置。

经对现有相关技术的文献检索发现，EP0706843B1公开了“一种具有一定运动轨迹的引导轮弯曲方法和装置”；CN101181771A公开了“一种镁合金挤压型材三轮辊弯方法和装置”；US5305626公开了“一种通过调整模具工作带以及引导轮来获得弯曲型材的方法和装置”；CN101905249A公开了“一种结合在线淬火控温的弯曲型材短流程加工方法和装置”；JP2179313公开了“一种在挤压机前通过金属引导板来调整弯曲型材弧度的设备”；US6634200公开了“一种在挤压机前布置施加偏转作用力的引导装置来获得弯曲型材的设备”。以上几种方法均是在挤压机出口处采用辊轮或引导轮（板）来对挤压型材进行弯曲，其在模具出口处进行弯曲成形，且由于挤压型材在出模口温度较高，对于中空挤压型材，难以保证弯曲型材截面形状尺寸及表面质量。

发明内容

本发明针对现有挤压弯曲技术的不足，提供了一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形方法及装置，实现对型材在线矫直，在温热状态下对型材进行弯曲并淬火，其装置简单紧凑，效率高，节约能源，减少废料，降低成本，可预防传统型材弯曲方法出现的缺陷。

本发明的目的所采用技术方案，其成形方法步骤如下：

a、挤压：铝合金坯料直径为160-180mm，长度为480-540mm，将其输送到电加热炉中进行加热，坯料加热温度为460-510℃，保温时间为2-5小时，将加热的坯料放入卧式挤压机的挤压筒中进行挤压，卧式挤压机的挤压模具初始温度为430-490℃，挤压筒和挤压垫温度为430-480℃，挤压杆速度为1-10mm/s，坯料在经过挤压模具后，挤出汽车保险杠所需截面的型材，在挤压出口处由牵引机夹头夹住料头，牵引速度为10-200mm/s，并进行牵引矫直，当挤压型材达到所需长度时，启动前后两台型材切割机同时进行切割，切断型材后将其放至电动运料传送带上，启动电动运料传送带的电机进行传送；

b、弯曲：在电动运料传送带上将切断的挤压型材由人工使用夹钳工具，转移至液压弯曲装置平台的前保护板和后保护板之间进行弯曲成形，型材温度为300-400℃，通过分别调整液压杆和定位块的个数和位置可获得不同的弯曲型材半径，且由型材前、后保护板对型材表面进行保护，防止型材表面划伤，启动液压泵，液压杆伸出长度由型材厚度确定，通过行程开关控制；

c、淬火：布置在液压弯曲装置平台下方的淬火池，在完成弯曲过程的同时，旋转臂电机以1000r/min的旋转速度通过变速箱将液压弯曲装置平台全倾斜至淬火池，使弯曲型材在温热状态下进行淬火，旋臂线速度为30mm/s，淬火介质是水或机油，淬火时间30-40s，启动液压泵卸载，松开液压杆，使淬火弯曲型材落至电动出料传送带上，启动电动出料传送带的电机使弯曲淬火后的型材，通过淬火池中电动出料传送带将其送至下一个工序，传送带速度为10-30mm/s。同时启动旋转臂电机反转，以1000r/min速度，将液压弯曲装置平台恢复到原始位置。

本发明，其装置，包括液压弯曲装置平台、定位块、前保护板、后保护板、旋转臂电机、变速箱、液压装置平台、液压缸、液压杆、行程开关、淬火池、电动出料传送带、矫直切割装置平台、牵引机、切割机A、电动运料传送带、切割机B、卧式挤压机，其前述的淬火池一侧边有液压装置平台、另一侧边有卧式挤压机和矫直切割装置平台，液压装置平台装置有旋转臂电机和液压缸，旋转臂电机的输出轴与变速箱的输入轴相接，变速箱的旋转输出轴与液压弯曲装置平台一端下端面焊接的套筒过盈配合连接，液压弯曲装置平台上开有前槽孔和后槽孔，螺栓依次穿过前槽孔和定位块的安装孔与螺母连接，另一个螺栓依次穿过后槽孔和液压杆的安装孔与另一螺母连接，液压缸与液压杆之间有油管连接，定位块与前保护板相邻，液压杆与后保护板相邻，在前保护板边沿上装置有行程开关，呈厂字形的电动出料传送带一边倾斜插入淬火池内、有支撑架支撑的另一边与地面平行，两者之间有绞轴连接；前述的矫直切割装置平台装置有电动运料传送带、牵引机滑轨，电动运料传送带）两边分别有切割机A和切割机B，牵引机滑轨上有牵引机。

本发明，定位块有3-8个。

本发明，液压杆有3-8个。

本发明，卧式挤压机的挤压出口轴心与牵引机的夹头轴心在同一轴心线上。

本发明，液压缸与行程开关之间有传输控制线连接。

本发明，在挤压机出口处对挤出型材矫直切断后直接进行弯曲并淬火；可调整型材弯曲半径；型材在温热状态下进行弯曲，可防止冷弯时出现的截面变形及表面划痕；可实现批量生产，提高生产率，减少废料的产生，节能，降低成本等特点。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是本发明结构示意图；

图2是图1A－A向视结构示意图；

图3是图1B－B向视结构示意图。

图中：1-液压弯曲装置平台，2-前槽孔，3-定位块，4-前保护板，         5-后保护板，6-旋转臂电机，7-变速箱，8-旋转输出轴，9-液压装置平台，10-液压缸，11-液压杆，12-行程开关，13-后槽孔，14-弯曲型材，15-淬火池，16-电动出料传送带，17-牵引机滑轨，18-矫直切割装置平台，19-牵引机，20-切割机A，21-电动运料传送带，22-切割机B，23-挤压型材，24-卧式挤压机，25-支撑架。

具体实施方式

下面结合成形方法实施例和附图进一步说明本发明。

实施例1:挤压型材原材料为6061铝合金，挤压坯料直径160mm，长度为480mm，放入KDH-800的电加热炉中进行预热，坯料预热温度500℃，保温3.5小时，将加热的铝合金坯料放入卧式挤压机的挤压筒中进行挤压，卧式挤压机的挤压模具初始温度为440℃，挤压筒和挤压垫初始温度为420℃，挤压杆速度为2mm/s，挤出汽车保险杠所需截面型材，在挤压机出口处由牵引机夹头夹住料头，牵引速度为120mm/s，进行牵引矫直，当挤压型材达到2m时，启动前后两台切割机同时进行切割，两台切割机距离为1.35m，切断型材被放至电动运料传送带上，启动电动运料传送带的电机进行传送，由人工手握夹钳将切断的挤压型材转移至液压弯曲装置平台的前保护板和后保护板之间，根据型材弯曲半径要求，确定液压杆和定位块的个数分别为3个，松动螺母，或另一螺母分别对液压杆，或定位块在液压弯曲装置平台上的槽孔调整定位，使型材弯曲半径为1332.22mm，启动液压泵 进行弯曲，行程开关的启动由挤压杆触发，启动旋转臂电机，其以1000r/min的旋转速度通过变速箱将液压弯曲装置平台全倾斜至淬火池，对弯曲型材在温热状态下淬火，通过测温仪人工测量型材温度为360℃，淬火介质为水，淬火时间30s，启动液压泵卸载，松开液压杆，使淬火弯曲型材落至电动出料传送带上，启动电动出料传送带的电机，使得弯曲淬火型材通过淬火池中电动出料传送带将其送至下一个工序，传送带速度为20mm/s，同时启动旋转臂电机反转，以1000r/min速度，将液压弯曲装置平台恢复到原始位置。

实施例2: 挤压型材原材料为6101铝合金，挤压坯料直径160mm，长度为480mm，放入KDH-800的电加热炉中进行预热，坯料预热温度490℃，保温2.5小时，将加热的铝合金坯料放入卧式挤压机的挤压筒中进行挤压，卧式挤压机的挤压模具初始温度为430℃，挤压筒和挤压垫初始温度为410℃，挤压杆速度为3mm/s，挤出汽车保险杠所需截面型材，在挤压机出口处由牵引机夹头夹住料头，牵引速度为150mm/s，进行牵引矫直，当挤压型材达到2m时，启动前后两台切割机同时进行切割，两台切割机距离为1.35m，切断型材被放至电动运料传送带上，启动电动运料传送带的电机进行传送，由人工手握夹钳将切断的挤压型材转移至液压弯曲装置平台的前保护板和后保护板之间，根据型材弯曲半径要求，确定液压杆和定位块的个数分别为5个，松动螺母，或另一螺母分别对液压杆，或定位块在液压弯曲装置平台上的槽孔调整定位，使型材弯曲半径分别为600mm，2320.7mm，600mm，启动液压泵 进行弯曲，行程开关的启动由挤压杆触发，启动旋转臂电机，其以1000r/min的旋转速度通过变速箱将液压弯曲装置平台全倾斜至淬火池，对弯曲型材在温热状态下淬火，通过测温仪人工测量型材温度为380℃，淬火介质为水，淬火时间40s，启动液压泵卸载，松开液压杆，使淬火弯曲型材落至出料传送带上，启动出料传送带电机，使得弯曲淬火型材通过淬火池中出料传送带将其送至下一个工序，传送带速度为20mm/s，同时启动旋转臂电机反转，以1000r/min速度，将液压弯曲装置平台恢复到原始位置。

如图1、图2、图3所示，其装置包括液压弯曲装置平台1、定位块3、前保护板4、后保护板5、旋转臂电机6、变速箱7、液压装置平台9、液压缸10、液压杆11、行程开关12、淬火池15、电动出料传送带16、矫直切割装置平台18、牵引机19、切割机A20、电动运料传送带21、切割机B22、卧式挤压机24，其前述的淬火池15一侧边有液压装置平台9、另一侧边有卧式挤压机24和矫直切割装置平台18，液压装置平台9装置有旋转臂电机6和液压缸10，旋转臂电机6的输出轴与变速箱7的输入轴相接，变速箱7的旋转输出轴8与液压弯曲装置平台1一端下端面焊接的套筒过盈配合连接，液压弯曲装置平台1上开有前槽孔2和后槽孔13，螺栓依次穿过前槽孔2和定位块3的安装孔与螺母连接，另一个螺栓依次穿过后槽孔13和液压杆11的安装孔与另一螺母连接，液压缸10与液压杆11之间有油管连接，定位块3与前保护板4相邻，液压杆11与后保护板13相邻，在前保护板4边沿上装置有行程开关12，呈厂字形的电动出料传送带16一边倾斜插入淬火池15内、有支撑架25支撑的另一边与地面平行，两者之间有绞轴连接；前述的矫直切割装置平台18装置有电动运料传送带21、牵引机滑轨17，电动运料传送带21两边分别有切割机A20和切割机B22，牵引机滑轨17上有牵引机19。定位块3有3-8个。液压杆11有3-8个。卧式挤压机24的挤压出口轴心与牵引机19的夹头轴心在同一轴心线上。液压缸10与行程开关12之间有传输控制线连接。

在图中，弯曲型材14和挤压型材23是加工过程中显示的被加工型材。

本发明，松动螺母与螺栓连接，即可调整定位块3在液压弯曲装置平台1的前槽孔2的位置；同样松动另一螺母与另一螺栓连接，即可调整液压杆11在液压弯曲装置平台的后槽孔13的位置。

Claims (6)

1.一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形方法，其特征是成形方法步骤如下：

a、挤压：铝合金坯料直径为160-180mm，长度为480-540mm，将其输送到电加热炉中进行加热，坯料加热温度为460-510℃，保温时间为2-5小时，将加热的坯料放入卧式挤压机的挤压筒中进行挤压，卧式挤压机的挤压模具初始温度为430-490℃，挤压筒和挤压垫温度为430-480℃，挤压杆速度为1-10mm/s，坯料在经过挤压模具后，挤出汽车保险杠所需截面的型材，在挤压出口处由牵引机夹头夹住料头，牵引速度为10-200mm/s，并进行牵引矫直，当挤压型材达到所需长度时，启动前后两台型材切割机同时进行切割，切断型材后将其放至电动运料传送带上，启动电动运料传送带的电机进行传送；

b、弯曲：在电动运料传送带上将切断的挤压型材由人工使用夹钳工具，转移至液压弯曲装置平台的前保护板和后保护板之间进行弯曲成形，型材温度为300-400℃，通过分别调整液压杆和定位块的个数和位置可获得不同的弯曲型材半径，且由型材前、后保护板对型材表面进行保护，防止型材表面划伤，启动液压泵，液压杆伸出长度由型材厚度确定，通过行程开关控制；

c、淬火：布置在液压弯曲装置平台下方的淬火池，在完成弯曲过程的同时，旋转臂电机以1000r/min的旋转速度通过变速箱将液压弯曲装置平台全倾斜至淬火池，使弯曲型材在温热状态下进行淬火，旋臂线速度为30mm/s，淬火介质是水或机油，淬火时间30-40s，启动液压泵卸载，松开液压杆，使淬火弯曲型材落至电动出料传送带上，启动电动出料传送带的电机使弯曲淬火后的型材，通过淬火池中运料传送带将其送至下一个工序，传送带速度为10-30mm/s，同时启动旋转臂电机反转，以1000r/min速度，将液压弯曲装置平台恢复到原始位置。

2.一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形装置，其特征是包括液压弯曲装置平台（1）、定位块（3）、前保护板（4）、后保护板（5）、旋转臂电机（6）、变速箱（7）、液压装置平台（9）、液压缸（10）、液压杆（11）、行程开关（12）、淬火池（15）、电动出料传送带（16）、矫直切割装置平台（18）、牵引机（19）、切割机A（20）、电动运料传送带（21）、切割机B（22）、卧式挤压机（24），其特征是前述的淬火池（15）一侧边有液压装置平台（9）、另一侧边有卧式挤压机（24）和矫直切割装置平台（18），液压装置平台（9）装置有旋转臂电机（6）和液压缸（10），旋转臂电机（6）的输出轴与变速箱（7）的输入轴相接，变速箱（7）的旋转输出轴（8）与液压弯曲装置平台（1）一端下端面焊接的套筒过盈配合连接，液压弯曲装置平台（1）上开有前槽孔（2）和后槽孔（13），螺栓依次穿过前槽孔（2）和定位块（3）的安装孔与螺母连接，另一个螺栓依次穿过后槽孔（13）和液压杆（11）的安装孔与另一螺母连接，液压缸（10）与液压杆（11）之间有油管连接，定位块（3）与前保护板（4）相邻，液压杆（11）与后保护板（13）相邻，在前保护板（4）边沿上装置有行程开关（12），呈厂字形的电动出料传送带（16）一边倾斜插入淬火池（15）内、有支撑架（25）支撑的另一边与地面平行，两者之间有绞轴连接；前述的矫直切割装置平台（18）装置有电动运料传送带（21）、牵引机滑轨（17），电动运料传送带（21）两边分别有切割机A（20）和切割机B（22），牵引机滑轨（17）上有牵引机（19）。

3.根据权利要求2所述的一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形装置，其特征是定位块（3）有3-8个。

4.根据权利要求2所述的一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形装置，其特征是液压杆（11）有3-8个。

5.根据权利要求2所述的一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形装置，其特征是卧式挤压机（24）的挤压出口轴心与牵引机（19）的夹头轴心在同一轴心线上。

6.根据权利要求2所述的一种汽车用铝合金保险杠型材弯曲成形装置，其特征是液压缸（10）与行程开关（12）之间有传输控制线连接。

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