CN103624164B - 一种特殊z型工件的折弯机专用模具及其上模具的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特殊Z型工件的折弯机专用模具及其上模具的加工方法，属于模具设计领域。其装置上模具、内模具和下模具，上模具从上到下依次为模具夹持部、上模具中部和上模具工作部，所述的上模具工作部从左侧到右侧由上模具第一竖直面、上模具第一水平底面、上模具第二竖直面、上模具第二水平面、上模具第三竖直面和上模具第一斜面依次连接组成；所述的上模具第三竖直面和上模具第一斜面之间的夹角为25°；上模具第三竖直面和上模具第一斜面的交叉处采用一个半圆形的圆弧过渡，该圆弧的半径等于所要加工工件的厚度。同时本发明还提供一种特殊Z型工件的折弯机专用模具的上模具的加工方法，所加工的上模具具有较高的硬度、韧度和耐磨性，加工使用8万次后上模具依然正常使用，寿命高。

Description

一种特殊Z型工件的折弯机专用模具及其上模具的加工方法

技术领域

本发明属于模具设计领域，具体地说，涉及一种折弯机模具，更具体地说，涉及一种特殊Z型工件的折弯机专用模具及其上模具的加工方法。

背景技术

折弯机模具是折弯机用来加工成型板料的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具构成的零件不同。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。在折弯机压力的作用下通过折弯机上模和下模的互为导向使坯料成为有特定形状和尺寸的工件。在实际生产过程中，企业会根据成型工件形状或尺寸的不同，配置不同凹槽角度的下模。但是随着经济的发展，所要折弯的工件的形状也越来越多样化，这样不同的工件就需要特殊的模具来处理，例如在门窗和电梯行业，加工工件时，需要一种特殊Z型板材，需要采用一个平面板材来加工成如图1所示的形状，该成型后的板材是由第一平面11、第二平面12、第三平面13和第四平面14组成，其中第一平面11与第二平面之间的夹角以及第二平面12和第三平面13之间的夹角之间的夹角都为90°，但是第三平面13和第四平面14之间的夹角为0，也就是说，第四平面14紧贴在第三平面13上。在实际加工中，有很多可以加工该工件的模具。不过大多是设计一个模仿该外形的模具。

例如例如中国专利号：201120046795.1，公开日2011年12月07日，公开了一份名称为一种5mm以上厚板Z字形折弯模具的专利文件，该模具包括上模和下模，其特征在于，所述上模的冲压面为Z字形，所述下模的冲压面与上模相匹配。该实用新型解决了折弯高度比较小时不能折弯的问题而且把原来的两次冲压改为一次冲压则可以完成两道折弯，这样大大提高了生产效率，保证了产品的质量，以达到降低制造成本的目的。但是该专利也仅仅是能折两道弯而已，还是无法加工图1所示的形状。

中国专利号：201110166763.X，公开日2011年11月21日，公开了一份名称为可调式Z形断差折弯模具，属钣金折弯模具，其特征是该断差折弯模具主要由上模和下模组成，上模又主要由上模座、上固定压模、上可调压模、上组合垫片和上固定螺栓组成，下模又主要由下模座、下固定压模、下可调压模和下固定螺栓组成，在上模座的下部开设与折弯机的压力线呈δ夹角的直角上斜通槽，在此上斜通槽中对应安装上固定压模、上可调压模和上组合垫片，在下模座的上部开设与垂直中心线也成δ夹角的直角下斜通槽，在此下斜通槽中对应安装下固定压模、下可调压模和下组合垫片，且此上、下固定压模和上、下可调压模的底面或顶面均是与上、下模座的底面或顶面对应呈θ夹角的斜面，上、下模合模，Z形工件成型，成本低，质量好。该专利实现方案的方式也是通过提供一个和所要加工工件形状相对应的模具来完成，但是该模具也无法加工图1所示的形状。最主要的原因是模具无法加工成和图1形状相对应的模具，所以要改变原有的模具设计理念，提出新的思维方式，重点是随着人们对产品的要求越来越高，要所加工的产品的精度也要求越来越高。

现在也已经有人在尝试多步骤折弯，例如中国专利号：201120567940.0，公开日2012年08月15日，公开了一种折弯Z型工件的折弯机模具，属于机械设备领域。它包括上模具、下模具，还包括中模具、垫片，所述的上模具的下表面设有向下和向上的两个折角，所述的中模具的上表面设有两个与上模具相配合的向下和向上的折角，中模具的一侧下方有一直角台阶，垫片位于直角台阶处，所述的中模具与下模具通过方槽定位，方槽内有弹簧，所述的下模具有一凹槽，中模具的下半部分可以插入凹槽内。该实用新型的模具不需要更换模具就可以完成一个Z型工件的加工，并且可以调节加工的Z型工件中间层和工件上表层之间的距离；该实用新型结构简单，设计合理，易于制造。但是由于形状的不同，该实用新型还是无法加工图1所示形状的工件，即使本领域人员在该实用新型的基础上，结合技术常识以及其他及装置，所能加工的产品也是如图2所示的，即能加工出第一平面11与第二平面之间的夹角以及第二平面12和第三平面13之间的夹角之间的夹角都为90°，但是第三平面13和第四平面14之间的夹角都达不为0°，都会出现偏差，尤其是第三平面13和第四平面14之间的交界处，会出现较大的圆弧，导致整个装置不平整，严重的影响了美观，及时通过重型压力机将第三平面13和第四平面14之间的交界处压平，使得第四平面14紧贴在第三平面13上，但是这样存在如下几个问题：第一，重型压力机对第三平面13和第四平面14之间的交界处施加压力不便，第二就是即使压平了，在该交界处的金属会收到很大的损伤，不但不美观，而且降低工件的使用性能，容易被腐蚀；第三是成本高。

现在急需设计一种能加工该特殊Z型工件的折弯机专用模具，提高加工精度，降低生产成本，并且还要保证该专用模具的使用寿命。

发明内容

1. 发明要解决的技术问题

针对现有技术中要加工由第一平面、第二平面、第三平面和第四平面组成，其中第一平面与第二平面之间的夹角以及第二平面和第三平面之间的夹角之间的夹角都为90°，但是第三平面和第四平面之间的夹角为0°的特殊Z型工件，存在很大的困难以及加工精度不高、寿命短，而且这种特殊Z型工件在工业中的应用也越来越广泛，因此急需一种能加工该特殊Z型工件的折弯机专用模具的问题，本发明提供一种特殊Z型工件的折弯机专用模具及其上模具的加工方法，能用一个模具完成该特殊Z型工件的折弯要求，加工精度高，对工件无损伤，同时由于该模具为了完成加工该工件的功能，确保使用寿命持久，还需要对上模具进行特殊的加工工艺，确保上模具具有较高的硬度，本发明还提供该上模具的加工方法。

2. 技术方案

本发明的目的通过以下技术方案来实现。

一种特殊Z型工件的折弯机专用模具，包括上模具、内模具和下模具，

所述的上模具从上到下依次为模具夹持部、上模具中部和上模具工作部，所述的上模具工作部从左侧到右侧由上模具第一竖直面、上模具第一水平底面、上模具第二竖直面、上模具第二水平面、上模具第三竖直面和上模具第一斜面依次连接组成；所述的第一竖直面和上模具第一水平底面之间的夹角、上模具第一水平底面和上模具第二竖直面之间的夹角、上模具第二竖直面和上模具第二水平面之间的夹角以及上模具第二水平面和上模具第三竖直面之间的夹角都是90°；所述的上模具第三竖直面和上模具第一斜面之间的夹角为25°；上模具第三竖直面和上模具第一斜面的交叉处采用一个半圆形的圆弧过渡，该圆弧的半径等于所要加工工件的厚度；

所述的内模具的顶部左侧设有内模具台阶，由互相垂直的两个面组成；所述的内模具的顶部的中部设有一个锐角凹槽，该锐角凹槽由左右两个面组成，其中左侧的面为竖直面，右边的面为一个斜面，竖直面和斜面之间的夹角为25°；内模具的顶部的右侧还设有一个向右方向的长方形凸起，该凸起的厚度等于上模具第二竖直面的宽度；所述的内模具的底部设有一个弹簧槽；

所述的下模具的上表面中间位置设有一个向下的模具凹槽，下表面的中间位置设有一个向上的螺栓槽，模具凹槽与螺栓槽之间通过一个通孔连接；所述的下模具的右上方设有一个斜面；

所述的内模具位于模具凹槽中；还包括一个螺栓和一个弹簧，所述的螺栓依次穿过螺栓槽、模具凹槽与螺栓槽之间的通孔，然后再穿过弹簧后插入弹簧槽中与内模具连接。

优选地，所述的内模具台阶到内模具底部的高度等于模具凹槽的深度。

本发明的发明人意外的发现将上模具第三竖直面和上模具第一斜面之间的夹角为25°时所加工的工件最标准，即初期弯成25°，如图5所示的工件，能用一个模具完成该特殊Z型工件的折弯要求，加工精度高，对工件无损伤。

加工特殊Z型工件的折弯机专用模具虽然能很好的完成所要加工的零件，但是存在一个问题，就是使用次数多了，上模具的工作部分因为受力较大、容易损坏，导致在使用一段时间后需要更换上模具，尤其是采用普通材料和热处理工艺加工的上模具，在使用2000次的时候就容易出现上模具第三竖直面和上模具第一斜面交界的菱角处出现断裂、磨损等现象。虽然本发明在设计上可以防止一定的裂纹倾向，但是还是要依赖合理的材料成分和热处理工艺，所以要为上模具寻找一种新的材料以及热处理工艺。

一种特殊Z型工件的折弯机专用模具上模具的加工方法，其步骤为：

（1）毛坯的原材料准备

采用锻造毛坯制得，该锻造毛坯的组分及质量百分比为：C：0.38-0.43%、Si：0.40-0.45%、Mn：0.68-0.73%、S：≤0.025%、P：≤0.025%、Cr：1.83-1.88%、Mo：0.53～0.59、Sc₂O₃：0.08-0.11%，余量为Fe；

（2）锻造毛坯的退火处理：

将经步骤（1）中得到的锻造毛坯经过退火炉对其进行退火，其退火温度为820-840℃，退火时间为3～5 h，在退火炉中冷至200-300℃后进行空冷；

（3）锻造毛坯的初加工，加工成上模具的初级形状，各个面保留1.5mm的余量；

（4）上模具的热处理：

将经步骤（3）车加工的上模具，先加热到430-540℃后保温1-2 h，然后再加热到500-650℃保温1-2 h，再加热到860-880℃，保温20-40 min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为-195至-205℃，保持1-1.5 h，在空气中恢复到常温，回火，回火温度为170-200℃，回火两次；

（5）上模具的深加工：

将经步骤（4）热处理的上模具，进一步深加工，其步骤为：

A 用高压水清除表面氧化层；

B 加工圆滑过渡处；

C 将上模具装配在磨床上，进行精磨；

（6）上模具的检测，检测尺寸和度数是否合格。

优选地，所述的步骤（1）中锻造毛坯的组分及质量百分比为：C：0.40%、Si：0.43%、Mn：0.70%、S：≤0.025%、P：≤0.025%、Cr：1.85%、Mo：0.55、Sc₂O₃：0.10%，余量为Fe；

优选地，所述的步骤（2）锻造毛坯的退火温度为830℃，退火时间为4 h，在退火炉中冷至250℃后进行空冷。

优选地，所述的步骤（4）中上模具的热处理是先加热到500℃后保温1.5h，然后再加热到600℃保温1.5 h，再加热到870℃，保温30 min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为200℃，保持1.3 h，在空气中恢复到常温，回火，回火温度为185℃，回火两次。

优选地，所述的步骤（4）中，油淬的淬火介质为2号普通淬火油。

3. 有益效果

与现有技术相比，本发明有如下显著优点：

（1）本发明的装置通过特殊的上模具的底面形状，能一次加工成所要加工的工件，精度高，不需要二次人工处理，对工件表面没有损伤，操作方便，成本低；

（2）本发明加工特殊Z型工件的折弯机专用模具上模具的加工方法所加工的上模具有较高的硬度、韧度和耐磨性，加工使用8000次后上模具依然正常，寿命高；

（3）本发明结构简单，操作方便，加工成本低，使用寿命长，同时由于在加工工件时对工件无损伤，所以所加工的工件的寿命也长。

附图说明

图1为本发明的装置的所要加工的工件的结构示意图；

图2为现有技术所加工的工件的结构示意图；

图3为本发明的上模具的结构示意图；

图4为本发明下模具和中模具的结构示意图；

图5为本发明内的装置的工作状态的结构示意图。

图中：11、第一平面；12、第二平面；13、第三平面；14、第四平面；2、上模具；21、模具夹持部；3、上模具工作部；31、上模具第一竖直面；32、上模具第一水平底面；33、上模具第二竖直面；34、上模具第二水平面；35、上模具第三竖直面；36、上模具第一斜面；、4、内模具、41、内模具台阶；42、锐角凹槽；43、内模具侧凸起；、5、下模具；、52、下模具凹槽；53、螺栓槽；6、初级折弯工件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

如图3、图4和图5所示，一种特殊Z型工件的折弯机专用模具，包括上模具2、内模具4和下模具5，上模具2从上到下依次为模具夹持部21、上模具中部和上模具工作部3，上模具工作部3从左侧到右侧由上模具第一竖直面31、上模具第一水平底面32、上模具第二竖直面33、上模具第二水平面34、上模具第三竖直面35和上模具第一斜面36依次连接组成；第一竖直面31和上模具第一水平底面32之间的夹角、上模具第一水平底面32和上模具第二竖直面33之间的夹角、上模具第二竖直面33和上模具第二水平面34之间的夹角以及上模具第二水平面34和上模具第三竖直面35之间的夹角都是90°；上模具第三竖直面35和上模具第一斜面36之间的夹角为25°；上模具第三竖直面35和上模具第一斜面36的交叉处采用一个半圆形的圆弧过渡，该圆弧的半径等于所要加工工件的厚度；

内模具4的顶部左侧设有内模具台阶41，由互相垂直的两个面组成；内模具4的顶部的中部设有一个锐角凹槽42，该锐角凹槽42由左右两个面组成，其中左侧的面为竖直面，右边的面为一个斜面，竖直面和斜面之间的夹角为25°；内模具4的顶部的右侧还设有一个向右方向的长方形凸起，该凸起的厚度等于上模具第二竖直面33的宽度；内模具4的底部设有一个弹簧槽；

下模具5的上表面中间位置设有一个向下的模具凹槽52，下表面的中间位置设有一个向上的螺栓槽53，模具凹槽52与螺栓槽53之间通过一个通孔连接；下模具5的右上方设有一个斜面；

内模具4位于模具凹槽52中；还包括一个螺栓和一个弹簧，螺栓依次穿过螺栓槽53、模具凹槽52与螺栓槽53之间的通孔，然后再穿过弹簧后插入弹簧槽中与内模具4连接。内模具台阶41到内模具4底部的高度等于模具凹槽52的深度。

本发明的发明人意外的发现将上模具第三竖直面和上模具第一斜面之间的夹角为25°时所加工的工件最标准，即初期弯成25°，如图5所示的工件，能用一个模具完成该特殊Z型工件的折弯要求，加工精度高，对工件无损伤，。

加工特殊Z型工件的折弯机专用模具虽然能很好的完成所要加工的零件，但是存在一个问题，就是使用次数多了，上模具的工作部分因为受力较大、容易损坏，导致在使用一段时间后需要更换上模具，尤其是采用普通材料和热处理工艺加工的上模具，在使用2000次的时候就容易出现上模具第三竖直面和上模具第一斜面交界的菱角处出现断裂、磨损等现象。虽然本发明在设计上可以防止一定的裂纹倾向，但是还是要依赖合理的材料成分和热处理工艺，所以要为上模具寻找一种新的材料以及热处理工艺。

该装置的加工方法，是先锻造，然后再精加工成各个部件的形状，再精磨，最后组装。其中由于上模具需要较高的硬度、韧度和耐磨性，需要特殊处理。

一种特殊Z型工件的折弯机专用模具上模具的加工方法，其步骤为：

（1）毛坯的原材料准备

采用锻造毛坯制得，该锻造毛坯的组分及质量百分比为：C：0.40%、Si：0.43%、Mn：0.70%、S：≤0.025%、P：≤0.025%、Cr：1.85%、Mo：0.55、Sc₂O₃：0.10%，余量为Fe；

（2）锻造毛坯的退火处理：

将经步骤（1）中得到的锻造毛坯经过退火炉对其进行退火，其退火温度为830℃，退火时间为4h，在退火炉中冷至250℃后进行空冷；

（3）锻造毛坯的初加工，加工成上模具的初级形状，各个面保留1.5mm的余量；

（4）上模具的热处理：

将经步骤（3）车加工的上模具，先加热到500℃后保温1.5h，然后再加热到600℃保温1.5 h，再加热到870℃，保温30 min后淬火，油淬，油淬的淬火介质为2号普通淬火油，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为200℃，保持1.3 h，在空气中恢复到常温，回火，回火温度为185℃，回火两次；

（5）上模具的深加工：

将经步骤（4）热处理的上模具，进一步深加工，其步骤为：

A 用高压水清除表面氧化层；

B 加工圆滑过渡处；

C 将上模具装配在磨床上，进行精磨；

（6）上模具的检测，检测尺寸和度数是否合格。

本发明装置的使用方法为：将板材放在上模具2和内模具4之间，启动上模具2，随着上模具2的向下运动，同时内模具4也向下运动，从而加工成图5中内模具4上的工件6的形状，然后升起上模具2，取出内模具4上的工件6，然后将该工件6卡在内模具4右侧向右方向的长方形凸起处，如图5中所示，这时候，可以将下一个工件放入上模具2和内模具4之间，加工图5中的两个工件6可以同时加工，加工的工件如图1所示，所加工的工件精度高，对工件表面没有损伤，尤其是折弯处，比原来的加工工艺美观大方，上模具的硬度为HRC59，加工使用9千次后内卡转动块依然正常使用，寿命高。

实施例2

同实施例1，所不同的是加工方法中，步骤（1）中锻造毛坯的组分及质量百分比为：C：0.38%、Si：0.45%、Mn：0.68%、S：≤0.025%、P：≤0.025%、Cr：1.88%、Mo：0.53、Sc₂O₃：0.11%，余量为Fe；步骤（2）中其退火温度为820℃，退火时间为5 h，在退火炉中冷至200℃后进行空冷；步骤（4）中先加热到540℃后保温1 h，然后再加热到500℃保温2 h，再加热到860℃，保温40 min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为-195，保持1.5 h，在空气中恢复到常温，回火两次，回火温度分别为180℃和190℃。得到的上模具的硬度为HRC58，经磁粉探伤无裂纹。加工使用8千次后上模具依然正常使用。

实施例3

同实施例1，所不同的是加工方法中，步骤（1）中锻造毛坯的组分及质量百分比为：C：0.43%、Si：0.40%、Mn：0.73%、S：≤0.025%、P：≤0.025%、Cr：1.83%、Mo：0.59、Sc₂O₃：0.08%，余量为Fe；步骤（2）中其退火温度为840℃，退火时间为3 h，在退火炉中冷至300℃后进行空冷；步骤（4）中先加热到430℃后保温2 h，然后再加热到650℃保温1 h，再加热到880℃，保温20 min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为-205℃，保持1 h，在空气中恢复到常温，回火两次，回火温度分别为170℃和185℃，回火。得到的上模具的硬度为HRC57，经磁粉探伤无裂纹。加工使用8千次后上模具依然正常使用。

Claims (2)

1.一种特殊Z型工件的折弯机专用模具，包括上模具(2)、内模具(4)和下模具(5)，其特征在于：

所述的上模具(2)从上到下依次为模具夹持部(21)、上模具中部和上模具工作部(3)，所述的上模具工作部(3)从左侧到右侧由上模具第一竖直面(31)、上模具第一水平底面(32)、上模具第二竖直面(33)、上模具第二水平面(34)、上模具第三竖直面(35)和上模具第一斜面(36)依次连接组成；所述的第一竖直面(31)和上模具第一水平底面(32)之间的夹角、上模具第一水平底面(32)和上模具第二竖直面(33)之间的夹角、上模具第二竖直面(33)和上模具第二水平面(34)之间的夹角以及上模具第二水平面(34)和上模具第三竖直面(35)之间的夹角都是90°；所述的上模具第三竖直面(35)和上模具第一斜面(36)之间的夹角为25°；上模具第三竖直面(35)和上模具第一斜面(36)的交叉处采用一个半圆形的圆弧过渡，该圆弧的半径等于所要加工工件的厚度；

所述的内模具(4)的顶部左侧设有内模具台阶(41)，由互相垂直的两个面组成；所述的内模具(4)的顶部的中部设有一个锐角凹槽(42)，该锐角凹槽(42)由左右两个面组成，其中左侧的面为竖直面，右边的面为一个斜面，竖直面和斜面之间的夹角为25°；内模具(4)的顶部的右侧还设有一个向右方向的长方形凸起，该凸起的厚度等于上模具第二竖直面(33)的宽度；所述的内模具(4)的底部设有一个弹簧槽；

所述的下模具(5)的上表面中间位置设有一个向下的模具凹槽(52)，下表面的中间位置设有一个向上的螺栓槽(53)，模具凹槽(52)与螺栓槽(53)之间通过一个通孔连接；所述的下模具(5)的右上方设有一个斜面；

所述的内模具(4)位于模具凹槽(52)中；还包括一个螺栓和一个弹簧，所述的螺栓依次穿过螺栓槽(53)、模具凹槽(52)与螺栓槽(53)之间的通孔，然后再穿过弹簧后插入弹簧槽中与内模具(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种特殊Z型工件的折弯机专用模具，其特征在于，所述的内模具台阶(41)到内模具(4)底部的高度等于模具凹槽(52)的深度。