CN103433336A - 型材四点弯曲往复压力矫直方法及矫直装置 - Google Patents

Abstract

一种型材四点弯曲往复压力矫直方法及矫直装置，其主要是：用夹具将待矫型材两端夹紧；单向压制采用成型压力机，首次压制时将待矫型材的夹具置于两个支座上，两压头同步对两夹具进行压制，首次压制完成后，将夹具和型材翻转180度，再次对两夹具进行压制，并重复多次；双向压制时采用液压缸；型材一侧的液压缸活塞杆使两压头同步对夹具进行压制，同时型材另一侧的活塞杆使两支座同步回程；然后原支座作为压头对夹具进行反向压制，原压头作为支座同步回程，此过程进行多次。本发明在矫直过程中型材所有截面基本全部达到塑性变形状态，空矫区大大减少；最终矫直的型材变形均匀，残余应力较小；矫直设备简单，可矫不同规格的型材，生产成本低。

Description

型材四点弯曲往复压力矫直方法及矫直装置

技术领域本发明涉及一种机械加工方法和装置，特别是一种型材的压力矫直工艺方法及装置。

背景技术型材在国民经济各领域中有着越来越重要的用途。随着工业发展，对型材质量提出了更高的要求。由于型材经过多道次轧制、冷却、剪切、运输后存在多方位的弯曲缺陷，需要在矫直机上进行矫直。矫直是冶金行业及机械制造业生产过程中一道重要的精整工序，决定着金属型材及机械零件的最终质量和精度，已成为工业发展不可或缺的分支。目前，型材矫直主要采用压力矫直、辊式矫直(包括直辊矫直和斜辊矫直)、张力矫直和拉伸弯曲矫直。它们的不足之处是：企业需购买上述这些专用矫直设备，无疑会增加企业生产成本；而且这些专用设备一般只适合某一种型材的使用，那么如果企业生产要应用多种型材时，就需要购置多种矫直设备，不仅要花费一大笔资金，而且每个设备的使用几率变小，长期闲置也是一种浪费。

发明内容本发明的目的在于提供一种采用企业常用的普通设备矫直，而且矫直型材品质好的型材四点弯曲往复压力矫直方法及装置。本发明的方法主要是：将型材两端分别固定在两个夹具上，该两夹具设有四个受力点，故每次加压过程均为四点弯曲。在进行多次往复四点弯曲后，弯曲型材各截面所受的弯矩趋于相等，同样曲率也趋于统一。最后一次通过控制压头的压下量，达到矫直目的。为实现上述方法又设计出与其配套的装置。

一、本发明的方法具体如下：

1、根据型材的不同截面选取与型材截面对应的两组专用夹具，并用紧固件将待矫型材两端夹紧。

2、两组夹具的两侧（上下或左右）设有四个且每侧一对作用在夹具上的部件，其一侧为施力件即压头，另一侧为受力件即支座。最好一对压头和一对支座自由端截面小于其他部位的截面，顶部为圆角。

（1）单向压制：施力件和受力件是固定不变的，即压头始终是压头，支座始终是支座。操作步骤如下：

①一对压头的上端直接固定在通用的成型压力机横梁上，一对支座的下端直接固定在成型压力机工作台上。

②与每个夹具对应的压头和支座不在同一中心线上，而且两支座间距大于两压头间距。

③首次压制，将夹好的待矫型材置于成型压力机工作台的两个支座上，两压头同步下移，分别对两夹具进行压制。压下量确定原则：使凸向上的弧面压制弹复后成平直面或成凹向下的弧面，且曲率不大于初始下凹弧面的曲率，即型材的曲率统一到同一方向。具体实施时可进行试压，从而准确确定压下量。在弯矩的作用下型材发生自由弯曲，共有四个接触点，故称为四点弯曲。

④首次压制完成后，两压头随压力机横梁上行卸载，之后将夹具和型材翻转180度，再次对两夹具进行压制，上述往复压制重复多次。压制重复次数根据型材要求精度确定，精度越高重复次数越多，一般型材重复3-7次即可。

⑤进行最后一次反向弯曲，卸载弹复后完成矫直过程。压下量控制原则：在与上述矫直过程同样条件下，将满足直线度要求的型材压制成与④中得到的同挠度的弯曲型材，此压下量通过试验修正得到最后一次压下量。

最好，两压头间距通过两压头间距调整机构可调，即一对压头的上端通过两压头间距调整机构间接固定在成型压力机横梁上；两支座间距通过两支座间距调整机构可调，即一对支座的下端通过两支座间距调整机构间接固定在成型压力机工作台上。

上述间距调整机构在紧固螺钉未紧固条件下，通过转动丝杠可使两滑块在导块导向作用下同时向内或向外沿上（下）模板上的导槽移动，观察上（下）模板标尺上的刻度，可将压头（支座）调节到所需的位置，然后将穿过滑块的紧固螺钉与上（下）模板上的一个螺孔对应并紧固。

（2）双向压制：施力件和受力件是互换的，即当次的压头下一次成为支座，当次的支座下一次成为压头。操作步骤如下：

①型材一侧的两压头或另一侧的两支座可分别与两个液压缸的活塞杆相连，也可通过连接机构与一个液压缸的活塞杆相连。

②与每个夹具对应的压头和支座在同一中心线上，并且夹具中心处的螺孔柱套在装置的螺柱上，使夹具只随装置沿压制垂直方向移动和以螺柱中心线为轴转动。

③型材一侧的液压缸活塞杆使两压头同步运动，对夹板进行压制，同时型材另一侧的液压缸活塞杆使两支座同步回程，型材发生反向弯曲（局部为正向弯曲）；然后型材另一侧的液压缸活塞杆使支座作为压头同步运动，对夹板进行反向压制，同时型材一侧的两液压缸活塞杆使压头作为支座同步回程，型材再次发生反向弯曲，完成一个往复压制过程，此过程进行多次。压下量和重复次数确定原则与单向压制确定原则一致。

④最后压下适当的压下量，四个活塞杆回程完成矫直过程。最后一次压下量确定原则与单向压制确定原则一致。

二、本发明涉及的工装如下：

1、单向压制压板的间距调整机构：其有一个上模板，该上模板上面设有与现有技术相同的与成形压力机横梁相连的机构，该上模板下端面上沿上模板长度方向内设导槽，导槽外部设有上模板标尺，该导槽内设有与其对应的导块，导块与位于导槽外的滑块垂直相连，该滑块下部与压头固定端相连。该滑块还通过紧固螺钉固定在上模板上。两滑块内各设贯穿的水平螺孔，它们的轴线与压块中部的通孔轴线重合，该压块由紧固件固定在上模板中部，在一对滑块上的两螺孔及压块中部通孔内设一根上丝杠，并且该丝杠以压块为界两侧分别设与两螺孔对应的左右旋螺纹。

2、单向压制支座的间距调整机构：其与压头的间距调整机构结构相似，即有一个下模板，该下模板上面设有与现有技术相同的与成形压力机工作台相连的机构，该下模板上端面上沿下模板长度方向内设导槽，导槽外部设有下模板标尺，该导槽内设有与其对应的导块，导块与位于导槽外的滑块垂直相连，该滑块上部与支座固定端相连。该滑块还通过紧固螺钉固定在下模板上。两滑块内各设贯穿的水平螺孔，它们的轴线与两支座中部的通孔轴线重合，该压块由紧固件固定在下模板中部，在一对滑块上的两螺孔及压块中部通孔内设一根下丝杠，并且该丝杠以压块为界两侧分别设与两螺孔对应的左右旋螺纹。

3、双向压制的工装：两夹具中心处均设有通孔即螺柱孔，该螺柱孔套在螺柱上，该螺柱与滑块内的螺孔螺纹连接，使相对的两夹板可绕螺柱转动。上述滑块设在模板上的导槽内，滑块可在模板导槽内滑动。与两夹具对应的四个压头（或支座）可与四个液压缸活塞杆直接相连，每个液压缸分别通过压板固定在模板上；还可以通过连接机构与两个液压缸活塞杆间接相连，每个液压缸分别通过压板固定在模板上。

4、双向压制两液压缸时所用连接机构：其有一个连杆，该连杆一侧中部通过紧固件与液压缸活塞杆端顶相连，连杆另一侧两端通过销柱分别与两个压头固定端相连。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、矫直设备简单，是企业常用的基本设备，而且通过调节支座、压头各自的间距，可以矫直不同型号的型材，应用范围广泛，降低了生产成本。

2、矫直过程中，型材所有截面受到的弯矩趋于相等，基本全部达到了塑性变形状态，所以空矫区大大减小。

3、本方法减小了型材材料不均匀产生的影响，矫直过程中型材变形均匀，矫直后的型材残余应力较小且分布均匀，提高了矫直型材的质量。

附图说明

图1是本发明例1矫直前型材、夹具结构示意简图。

图2是本发明例1矫直前型材、夹具、压头、支座的位置关系示意简图。

图3是本发明例1矫直过程中型材、夹具、压头、支座的位置关系示意简图。

图4是本发明例1矫直后型材、夹具、压头、支座的位置关系示意简图。

图5是本发明例2局部工作状态主视示意简图。

图6是本发明例2局部工作状态俯视示意简图。

图7是本发明例3局部工作状态俯视示意简图。

图8是本发明例3局部工作状态主视示意简图。

图9是本发明例4局部工作状态俯视示意简图。

图10是本发明例4局部工作状态主视示意简图。

图中：1.螺钉、2.上夹板、3.下夹板、4.型材、5.压头、6.支座、7.滑块、8.螺钉、9.导块、10.下丝杠、11.螺钉、12.压块、13.下模板、14.下模板标尺、15.螺钉、16.螺钉、17.上模板、18.上模板标尺、19.上丝杠、20.螺钉、21.模板、22.滑块、23.螺柱、24.液压缸组件、25.固定板、26.螺栓、27.弹簧垫片、28.螺母、29.垫板、30.螺钉、31.连杆、32.螺钉。

具体实施方式

实例1

待矫矩形型材几何尺寸为16㎜×10㎜×500㎜，材料为Q235，经测量可知初始挠度为10mm。选取与型材4截面对应的由上夹板2、下夹板3和螺钉1组成的两组矩形型材专用夹具，用紧固件将型材两端夹紧，如图1所示。一对压头5的上端直接固定在通用的成型压力机横梁上，一对支座6的下端直接固定在成型压力机工作台上。一对压头和一对支座自由端截面小于其他部位的截面，顶部为圆角。与每组夹具对应的压头和支座不在同一中心线上，两支座间距为600mm，两压头间的间距为500mm。首次压制，将夹好的待矫型材置于成型压力机工作台的两个支座上，并使待矫型材弧面朝向压头，如图2所示。两压头同步下移8.6mm，分别对两夹具进行压制，在弯矩的作用下型材发生自由弯曲，产生反向的曲率，如图3所示。首次压制完成后，两压头随压力机横梁上行卸载，之后将夹具和型材翻转180度，放置于两支座上，再次对两夹具进行压制，上述往复压制共7次，前6次压下量为8.6mm，最后一次压下量为5.6mm。在完成最后一次压制卸载后型材回弹，成为直线度满足要求的型材，如图4所示。

实例2

待矫矩形型材4几何尺寸为16㎜×10㎜×500㎜，材料为Q235，经测量可知初始挠度为10mm。选取与型材截面对应的由上夹板2、下夹板3和螺钉1组成的两组矩形型材专用夹具，用紧固件将型材两端夹紧，如图1所示。

一对压头的上端通过两压头间距调整机构间接固定在成型压力机横梁上，如图5所示，上述间距调整机构有一个上模板17，该上模板上面设有与现有技术相同的与成形压力机横梁相连的机构，该上模板下端面上沿上模板长度方向内设导槽，导槽外部通过十字槽螺钉16设有两个上模板标尺18，该导槽内设有与其对应的导块9，导块与位于导槽外的滑块7通过螺钉8垂直相连，该滑块下部与压头5固定端相连。该滑块还通过紧固螺钉15固定在上模板上。两滑块槽内用螺钉20分别连接两个压头6，两滑块内各设贯穿的水平螺孔，它们的轴线与压块12中部的通孔轴线重合，该压块由紧固件11固定在上模板中部，在一对滑块上的两螺孔及压块中部通孔内设一根上丝杠19，并且该丝杠以压块为界两侧分别设与两螺孔对应的左右旋螺纹。

一对支座的下端通过两支座间距调整机构间接固定在成型压力机工作台上，如图5所示，上述间距调整机构有一个下模板13，该下模板下面设有与现有技术相同的与成形压力机工作台相连的机构，该下模板上端面上沿下模板长度方向内设导槽，导槽外部通过十字槽螺钉16设有下模板标尺14，该导槽内设有与其对应的导块9，导块与位于导槽外的滑块7通过螺钉8垂直相连，该滑块上部与支座5固定端相连。该滑块还通过紧固螺钉15固定在下模板上。两滑块槽内用螺钉20分别连接两个支座6，两滑块内各设贯穿的水平螺孔，它们的轴线与两支座中部的通孔轴线重合，该压块由紧固件11固定在下模板中部，在一对滑块上的两螺孔及压块中部通孔内设一根下丝杠10，并且该丝杠以压块为界两侧分别设与两螺孔对应的左右旋螺纹。

上述间距调整机构在紧固螺钉未紧固条件下，通过转动丝杠可使两滑块在导块导向作用下同时向内或向外沿上（下）模板上的导槽移动，观察上（下）模板标尺上的刻度，可将压头（支座）调节到所需的位置，然后将穿过滑块的紧固螺钉与上（下）模板上的一个螺孔对应并紧固，如图6所示。其矫直方法同实例1。

实例3

待矫矩形型材几何尺寸为25㎜×16㎜×5000㎜，材料为Q235，经测量可知初始挠度为85mm。选取与型材4截面对应的由上夹板2、下夹板3和螺钉1组成的两组矩形型材专用夹具，用紧固件将型材两端夹紧，如图7和图8所示，两夹具中心处均设有通孔即螺柱孔，该螺柱孔套在螺柱23上，该螺柱与滑块22内的螺孔螺纹连接，使相对的两夹板可绕螺柱转动。上述滑块设在模板21上的导槽内，滑块可在模板导槽内滑动。与两夹具对应的四个压头5（或支座）与四个液压缸活塞杆直接相连，每个液压缸24分别通过压板25固定在模板上。与每个夹具对应的压头和支座在同一中心线上。

压制时，首先型材一侧的液压缸活塞杆使两压头同步运动，对上夹板压制73mm，同时型材另一侧的液压缸活塞杆使两支座同步回程，型材发生反向弯曲（局部为正向弯曲）；然后型材另一侧的液压缸活塞杆使支座作为压头同步运动，对下夹板进行反向压制73mm，同时型材一侧的两液压缸活塞杆使压头作为支座同步回程，型材再次发生反向弯曲，完成一个往复压制过程，此过程进行3次。最后，两压头对上夹板同步压制42.5mm，四个活塞杆回程完成矫直过程。

实例4

待矫矩形型材几何尺寸为16㎜×10㎜×500㎜，材料为Q235，经测量可知初始挠度为10mm。选取与型材4截面对应的由上夹板2、下夹板3和螺钉1组成的两组矩形型材专用夹具，用紧固件将型材两端夹紧，如图9和图10所示，两夹具中心处均设有通孔即螺柱孔，该螺柱孔套在螺柱23上，该螺柱与滑块22内的螺孔螺纹连接，使相对的两夹板可绕螺柱转动。上述滑块设在模板21上的导槽内，滑块可在模板导槽内滑动。与两夹具对应的四个压头5（或支座）与四个液压缸活塞杆通过连接机构与两个液压缸24活塞杆间接相连，即连接机构有一个连杆31，该连杆一侧中部通过螺钉32与液压缸活塞杆端顶相连，连杆另一侧两端通过螺钉30分别与两个压头固定端相连。两个液压缸分别通过压板25固定在模板上。与每个夹具对应的压头和支座在同一中心线上。

压制时，首先型材一侧的液压缸活塞杆使两压头同步运动，对上夹板压制8.6mm，同时型材另一侧的液压缸活塞杆使两支座同步回程，型材发生反向弯曲（局部为正向弯曲）；然后型材另一侧的液压缸活塞杆使支座变成压头同步运动，对下夹板进行反向压制8.6mm，同时型材一侧的液压缸活塞杆使压头变成支座同步回程，型材再次发生反向弯曲，完成一个往复压制过程，此过程进行3次。最后，两压头对上夹板同步压制5.6mm，两个活塞杆回程完成矫直过程。

Claims (5)

1.一种型材四点弯曲往复压力矫直方法，其特征在于：

1）根据型材的不同截面选取与型材截面对应的两组专用夹具，并用紧固件将待矫型材两端夹紧；

2）两组夹具的两侧设有四个且每侧一对作用在夹具上的部件，其一侧为压头，另一侧为支座；

（1）单向压制：操作步骤如下：

①一对压头的上端固定在通用的成型压力机横梁上，一对支座的下端固定在成型压力机工作台上；

②与每个夹具对应的压头和支座不在同一中心线上，而且两支座间距大于两压头间距；

③首次压制，将夹好的待矫型材置于成型压力机工作台的两个支座上，两压头同步下移，分别对两夹具进行压制，压下量确定原则：使凸向上的弧面压制弹复后成平直面或成凹向下的弧面，且曲率不大于初始下凹弧面的曲率，即型材的曲率统一到同一方向；

④首次压制完成后，两压头随压力机横梁上行卸载，之后将夹具和型材翻转180度，再次对两夹具进行压制，一般型材重复3-7次；

⑤进行最后一次反向弯曲，卸载弹复后完成矫直过程，压下量控制原则：在与上述矫直过程同样条件下，将满足直线度要求的型材压制成与④中得到的同挠度的弯曲型材，此压下量通过试验修正得到最后一次压下量；

（2）双向压制：操作步骤如下：

①型材一侧的两压头或另一侧的两支座分别与液压缸的活塞杆相连；

②与每个夹具对应的压头和支座在同一中心线上，并且夹具中心处的螺孔柱套在装置的螺柱上，使夹具只随装置沿压制垂直方向移动和以螺柱中心线为轴转动；

③型材一侧的液压缸活塞杆使两压头同步运动，对夹板进行压制，同时型材另一侧的液压缸活塞杆使两支座同步回程，型材发生反向弯曲；然后型材另一侧的液压缸活塞杆使支座作为压头同步运动，对夹板进行反向压制，同时型材一侧的两液压缸活塞杆使压头作为支座同步回程，型材再次发生反向弯曲，完成一个往复压制过程，压下量和重复次数确定原则与单向压制确定原则一致；

④最后压下适当的压下量，四个活塞杆回程完成矫直过程，最后一次压下量确定原则与单向压制确定原则一致。

2.根据权利要求1所述的型材四点弯曲往复压力矫直方法，其特征在于：两压头间距通过两压头间距调整机构可调，即一对压头的上端通过两压头间距调整机构间接固定在成型压力机横梁上；两支座间距通过两支座间距调整机构可调，即一对支座的下端通过两支座间距调整机构间接固定在成型压力机工作台上；上述间距调整机构在紧固螺钉未紧固条件下，通过转动丝杠可使两滑块在导块导向作用下同时向内或向外沿模板上的导槽移动，观察模板标尺上的刻度，可将压头或支座调节到所需的位置，然后将穿过滑块的紧固螺钉与模板上的一个螺孔对应并紧固。

3.根据权利要求1所述的型材四点弯曲往复压力矫直方法，其特征在于：一对压头和一对支座自由端截面小于其他部位的截面，顶部为圆角。

4.权利要求1的型材四点弯曲往复压力矫直方法的装置，其特征在于：

1）单向压制压板的间距调整机构：其有一个上模板，该上模板上面设有与现有技术相同的与成形压力机横梁相连的机构，该上模板下端面上沿上模板长度方向内设导槽，导槽外部设有上模板标尺，该导槽内设有与其对应的导块，导块与位于导槽外的滑块垂直相连，该滑块下部与压头固定端相连，该滑块还通过紧固螺钉固定在上模板上，两滑块内各设贯穿的水平螺孔，它们的轴线与压块中部的通孔轴线重合，该压块由紧固件固定在上模板中部，在一对滑块上的两螺孔及压块中部通孔内设一根上丝杠，并且该丝杠以压块为界两侧分别设与两螺孔对应的左右旋螺纹；

2）单向压制支座的间距调整机构：其与压头的间距调整机构结构相似，即有一个下模板，该下模板上面设有与现有技术相同的与成形压力机工作台相连的机构，该下模板上端面上沿下模板长度方向内设导槽，导槽外部设有下模板标尺，该导槽内设有与其对应的导块，导块与位于导槽外的滑块垂直相连，该滑块上部与支座固定端相连，该滑块还通过紧固螺钉固定在下模板上，两滑块内各设贯穿的水平螺孔，它们的轴线与两支座中部的通孔轴线重合，该压块由紧固件固定在下模板中部，在一对滑块上的两螺孔及压块中部通孔内设一根下丝杠，并且该丝杠以压块为界两侧分别设与两螺孔对应的左右旋螺纹；

3）双向压制的工装：两夹具中心处均设有通孔即螺柱孔，该螺柱孔套在螺柱上，该螺柱与滑块内的螺孔螺纹连接，上述滑块设在模板上的导槽内，与两夹具对应的压头或支座与液压缸活塞杆相连，每个液压缸分别通过压板固定在模板上。

5.根据权利要求4所述的型材四点弯曲往复压力矫直方法的装置，其特征在于：双向压制时与两夹具对应的压头或支座通过连接机构与两个液压缸活塞杆间接相连，该连接机构有一个连杆，该连杆一侧中部通过紧固件与液压缸活塞杆端顶相连，连杆另一侧两端通过紧固件分别与两个压头固定端相连。

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