CN105522026A - 大规格复杂截面铝型材拉弯工装及拉弯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大规格复杂截面铝型材拉弯工装及拉弯方法，包括拉弯工装基胎、拉弯工装副胎、连接件、拉弯平台以及用于调节拉弯工装副胎与拉弯工装基胎间夹角大小的副胎角度调节垫板，拉弯工装安装在拉弯平台上，拉弯平台上设置有用于型材进行弯拉的钳口，拉弯工装基胎包括基胎腔体和拉弯附型板，拉弯附型板安装在腔体的正面，拉弯工装副胎通过连接件安装在胎面角度矫正垫板的上，拉弯工装副胎的底部与拉弯附型板间设置有预设间隙，副胎角度调节垫板安装在预设间隙。上述工装及方法，很好的实现了对型材的一次性拉弯成型，不需要对拉完型材进行二次校正，并且该拉弯工装结构、使用方便，提高了型材弯拉的效率，具有很高的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及型材拉弯装置领域，特别涉及一种大规格复杂截面铝型材拉弯工装及拉弯方法。
背景技术
大规格铝型材的拉弯加工在轨道交通车辆领域，尤其是在高铁、地铁及有轨电车领域的生产中应用广泛，大规格铝型材拉弯需要用到相应吨位的拉弯机，以及设计与产品相应的拉弯模具。
常见的铝型材拉弯断面一般对称，且宽度一般较窄，拉弯后截面宽度方向上产生的拉弯变形对拉弯影响不大。但是，针对现今所需的截面宽度能达到400mm以上的型材产品，铝型材截面呈中空结构且不对称，并且铝型材的一端开口，利用现有工装形式进行拉弯，会导致拉弯过程中型材截面上下应力不一、形变不一，导致型材侧弯与平面间隙不良，并且通过大量的人工二次校正仍然效果不佳。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种集拉弯矫正于一体的、能够生产出不侧弯、不扭拧、平面间隙良好拉弯件的大规格复杂截面铝型材拉弯工装及拉弯方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：提供一种大规格复杂截面铝型材拉弯工装，包括拉弯工装基胎、拉弯工装副胎、连接件以及用于调节所述拉弯工装副胎与所述拉弯工装基胎间夹角大小的副胎角度调节垫板，所述拉弯工装安装在所述拉弯平台上，所述拉弯平台上设置有用于钳住待拉弯型材两端的钳口以及用于对待拉弯型材两端进行切削的切削装置；
所述拉弯工装基胎包括基胎腔体和拉弯附型板，所述拉弯附型板安装在所述基胎腔体的正面，所述拉弯工装副胎通过所述连接件安装在所述拉弯附型板上，所述拉弯工装副胎的底部与所述拉弯附型板间设置有预设间隙，所述副胎角度调节垫板安装在所述预设间隙内。
本发明由于采用以上技术方案，其达到的技术效果为：本发明提供的大规格复杂截面铝型材拉弯工装及拉弯方法，在拉弯工装基胎的基础上添加了拉弯工装副胎、连接件和若干副胎角度调节垫板，拉弯工装副胎通过连接件安装在拉弯工装基胎上，副胎角度调节垫板选择性的插装在拉弯工装基胎和拉弯工装副胎间的预设间隙内，用来调节拉弯工装副胎与拉弯工装基胎两者间的夹角，很好的实现了对型材的一次性拉弯成型，不需要对拉完型材进行二次校正，并且该拉弯工装结构、使用方便，提高了型材弯拉的效率，具有很高的实用性。
较优地，在上述技术方案中，所述副胎角度调节垫板为若干个，并且若干个所述副胎角度调节垫板的厚度均不同。
采用上述进一步方案的有益效果是：若干个厚度均不同的副胎角度调节垫板，方便了对拉弯工装副胎与拉弯附型板间夹角的调节，角度调节的方式更多，适用于不同型材、不同角度的弯拉，提高了拉弯工装的实用性。进一步，在拉弯工装副胎与拉弯附型板间底部居中的位置增加7层3000*100*5副胎角度调节垫板，使型材在拉弯过程中应力分布区域一致，抵消型材过宽导致的拉完后侧弯现象，在对拉弯后型材整体弧度调节时，在中间7层副胎角度调节垫板两端，由内到外加垫板，垫板的尺寸分别为606*400*4；1355*400*4；1817*400*4；2182*400*4；2500*400*4，保证型材拉完后弧度满足产品要求。
较优地，在上述技术方案中，所述基胎腔体还包括基胎上支撑板、基胎下支撑板、左端部护板以及右端部护板，所述基胎上支撑板、所述基胎下支撑板以及所述左端部护板和所述右端部护板围成一截面为矩形的空腔结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：由基胎上支撑板、基胎下支撑板、左端部护板以及右端部护板组成的截面为矩形的基胎腔体，可以选用焊接的形式，使得基胎腔体的结构更加的稳固，同时也方便了定位筋板、横向结构方管以及若干纵向结构方管在基胎腔体内的安装固定，进一步，定位筋板、横向结构方管以及若干纵向结构方管的安装固定，也提高了拉弯工装整体的结构强度。
较优地，在上述技术方案中，所述拉弯附型板的截面为弧形，所述基胎上支撑板、所述基胎下支撑板、所述左端部护板以及所述右端部护板均与所述拉弯附型板紧密接触。
采用上述进一步方案的有益效果是：弧形截面的拉弯附型板与基胎上支撑板、基胎下支撑板、左端部护板以及右端部护板紧密接触，很好的提高了拉弯附型板的稳定性，使得拉弯附型板在拉弯的过程中不会发生形变或位移，确保了型材弯拉的准确性和有效性。
较优地，在上述技术方案中，所述基胎腔体内均匀设置有若干个垂直于所述基胎上支撑板和所述基胎下支撑板的定位筋板，并且所述定位筋板均与所述基胎上支撑板、所述基胎下支撑板以及所述拉弯附型板紧密接触。
采用上述进一步方案的有益效果是：基胎腔体内若干个垂直于基胎上支撑板和基胎下支撑板定位筋板的设置，提高了基胎腔体结构的稳固性，确保了型材弯拉的质量。
较优地，在上述技术方案中，所述左端部护板以及所述右端部护板的高度小于所述拉弯附型板的高度。所述拉弯工装基胎还包括若干个垂直设置在所述基胎上支撑板上的附型板支撑筋板，若干个所述附型板支撑筋板均匀设置在所述基胎上支撑板上，并且所述附型板支撑筋板垂直于所述拉弯附型板与所述附型板支撑筋板接触位置的切线。
采用上述进一步方案的有益效果是：附型板支撑筋板的设置，提高了拉弯附型板的稳固性，使得拉弯附型板在弯拉时不会发生意外的形变，同时提高了拉弯工装的结构强度，附型板支撑筋板垂直于拉弯附型板上与附型板支撑筋板接触位置的切线，使得附型板支撑筋板能够垂直拉弯附型板用力，进一步提高了拉弯工装的稳定性。
较优地，在上述技术方案中，所述拉弯工装还包括横向结构方管以及若干纵向结构方管，所述横向结构方管横向设置在所述基胎腔体内，并与所述拉弯附型板紧密接触，所述纵向结构方管均匀设置在所述基胎腔体内，所述横向结构方管和所述纵向结构方管相互垂直。
采用上述进一步方案的有益效果是：横向结构方管以及若干纵向结构方管的设置，在提高拉弯工装结构强度的同时，也方便了拉弯工装在拉弯平台上的安装固定，确保了拉弯工装在拉弯时，不会相对拉弯平台发生位移，也确保了型材拉弯的质量。
还提供了一种大规格复杂截面铝型材拉弯工装的拉弯方法，包括以下步骤：
步骤S10：对要待拉弯型材的硬度进行检测，选择硬度符合要求的型材待用；
步骤S20：将待拉弯型材一端的开口封死，向所述待拉弯型材的空腔内填充细砂，将填充的细砂夯实，并将所述待拉弯型材的另一端密封备用；
步骤S30：由切削装置对所述待拉弯型材的两端进行铣削加工，以便拉弯平台的钳口能够钳住所述待拉弯型材的两端；
步骤S40：向拉弯工装副胎底部与拉弯附型板间的预设间隙内放入副胎角度调节垫板，将拉弯工装副胎与拉弯附型板间的夹角调节至预设角度；
步骤S50：将所述待拉弯型材的两端固定在所述拉弯平台的钳口内，并调节所述拉弯平台的拉力参数以及弯力参数；
步骤S60：启动所述拉弯平台，直至所述待拉弯型材与所述拉弯工装副胎的胎面紧密贴合，静置几分钟后取下所述待拉弯型材，并将所述待拉弯型材内的细砂取出。
较优地，在上述技术方案中，步骤S60还包括步骤S65，步骤S60还包括步骤S65，在所述待拉弯型材与所述拉弯工装副胎的胎面紧密贴合后，由所述拉弯平台的钳口对所述待拉弯型材大力拖拽一次。
采用上述进一步方案的有益效果是：拉弯平台的钳口对待拉弯型材的大力拖拽，进一步保证了待拉弯型材的弯拉质量，避免拉弯平台松力后，待拉弯型材发生回复形变，影响型材的弯拉质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明提供的大规格复杂截面铝型材拉弯工装的示意图；
图2是图1中大规格复杂截面铝型材拉弯工装的后视图；
图3是图1中大规格复杂截面铝型材拉弯工装的AA面的截面图；
图4是图1中大规格复杂截面铝型材拉弯工装的BB面的截面图；
图5是待拉弯型材的示意图；
图6是图5中待拉弯型材的截面图；
图7是拉弯平台上钳口的截面图；
图8是待拉弯型材铣削的示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图1至图4所示，本发明提供的提供大规格复杂截面铝型材拉弯工装，包括拉弯工装基胎100、拉弯工装副胎200、连接件210、拉弯平台以及用于调节拉弯工装副胎200与拉弯工装基胎100间夹角大小的副胎角度调节垫板220，拉弯工装安装在拉弯平台上，拉弯平台上设置有用于型材进行弯拉的钳口310，拉弯工装基胎100包括基胎腔体110和拉弯附型板120，拉弯附型板120安装在基胎腔体110的正面，拉弯工装副胎200通过连接件210安装在拉弯附型板120上，拉弯工装副胎200的底部与拉弯附型板120间设置有预设间隙，副胎角度调节垫板220安装在预设间隙内。
作为一种可实施方式，副胎角度调节垫板220为若干个，并且若干个副胎角度调节垫板220的厚度均不同。若干个厚度均不同的副胎角度调节垫板220，方便了对拉弯工装副胎200与拉弯附型板120间夹角的调节，角度调节的方式更多，适用于不同型材、不同角度的弯拉，提高了拉弯工装的实用性。进一步，在拉弯工装副胎200与拉弯附型板120间底部居中的位置增加7层3000*100*5副胎角度调节垫板220，使型材在拉弯过程中应力分布区域一致，抵消型材过宽导致的拉完后侧弯现象，在对拉弯后型材整体弧度调节时，在中间7层副胎角度调节垫板220两端，由内到外加垫板，垫板的尺寸分别为606*400*4；1355*400*4；1817*400*4；2182*400*4；2500*400*4，保证型材拉完后弧度满足产品要求。
作为一种可实施方式，基胎腔体110还包括基胎上支撑板112、基胎下支撑板114、左端部护板116以及右端部护板118，基胎上支撑板112、基胎下支撑板114以及左端部护板116和右端部护板118围成一截面为矩形的空腔结构。由基胎上支撑板112、基胎下支撑板114、左端部护板116以及右端部护板118组成的截面为矩形的基胎腔体110，可以选用焊接的形式，使得基胎腔体110的结构更加的稳固，同时也方便了定位筋板130、横向结构方管150以及若干纵向结构方管160在基胎腔体110内的安装固定，进一步，定位筋板130、横向结构方管150以及若干纵向结构方管160的安装固定，也提高了拉弯工装整体的结构强度。
作为一种可实施方式，拉弯附型板120的截面为弧形，基胎上支撑板112、基胎下支撑板114、左端部护板116以及右端部护板118均与拉弯附型板120紧密接触。弧形截面的拉弯附型板120与基胎上支撑板112、基胎下支撑板114、左端部护板116以及右端部护板118紧密接触，很好的提高了拉弯附型板120的稳定性，使得拉弯附型板120在拉弯的过程中不会发生形变或位移，确保了型材弯拉的准确性和有效性。
作为一种可实施方式，基胎腔体110内均匀设置有若干个垂直于基胎上支撑板112和基胎下支撑板114的定位筋板130，并且定位筋板130均与基胎上支撑板112、基胎下支撑板114以及拉弯附型板120紧密接触。基胎腔体110内若干个垂直于基胎上支撑板112和基胎下支撑板114定位筋板130的设置，提高了基胎腔体110结构的稳固性，确保了型材弯拉的质量。
作为一种可实施方式，左端部护板116以及右端部护板118的高度小于拉弯附型板120的高度。拉弯工装基胎100还包括若干个垂直设置在基胎上支撑板112上的附型板支撑筋板140，若干个附型板支撑筋板140均匀设置在基胎上支撑板112上，并且附型板支撑筋板140垂直于拉弯附型板120与附型板支撑筋板140接触位置的切线。附型板支撑筋板140的设置，提高了拉弯附型板120的稳固性，使得拉弯附型板120在弯拉时不会发生意外的形变，同时提高了拉弯工装的结构强度，附型板支撑筋板140垂直于拉弯附型板120上与附型板支撑筋板140接触位置的切线，使得附型板支撑筋板140能够垂直拉弯附型板120用力，进一步提高了拉弯工装的稳定性。
作为一种可实施方式，拉弯工装还包括横向结构方管150以及若干纵向结构方管160，横向结构方管150横向设置在基胎腔体110内，并与拉弯附型板120紧密接触，纵向结构方管160均匀设置在基胎腔体110内，所述横向结构方管150和所述纵向结构方管160相互垂直。横向结构方管150以及若干纵向结构方管160的设置，在提高拉弯工装结构强度的同时，也方便了拉弯工装在拉弯平台上的安装固定，确保了拉弯工装在拉弯时，不会相对拉弯平台发生位移，也确保了型材拉弯的质量。
如图5和图6所示，为大规格复杂截面铝型材的示意图及截面图，型材截面宽度对于拉弯成型加工来说过宽，达到410mm；型材型腔半封闭，一侧有开口；型材截面不对称，拉弯截面方向两端应力不一，拉弯过程中易产生侧弯，导致平面间隙不良。
如图7和图8所示，传统方式大吨位(40t)拉弯机钳口310尺寸最大可容纳尺寸357mm宽的型材，而此次所需拉弯的型材截面宽度410mm(大于400mm)，远大于钳口310尺寸，从侧面辅证了型材截面过大的问题。将图8中型材断面图中打剖面线的位置进行铣削加工一段长度，使钳口310能够夹住型材进行拉弯。
实施例二：
在实施例一的基础上，还提供了一种大规格复杂截面铝型材拉弯工装的拉弯方法，包括以下步骤：
步骤S10：对要待拉弯型材的硬度进行检测，选择硬度符合要求的型材待用；
步骤S20：将待拉弯型材一端的开口封死，向所述待拉弯型材的空腔内填充细砂，将填充的细砂夯实，并将所述待拉弯型材的另一端密封备用；
步骤S30：由切削装置对所述待拉弯型材的两端进行铣削加工，以便拉弯平台的钳口(310)能够钳住所述待拉弯型材的两端；
步骤S40：向拉弯工装副胎(200)底部与拉弯附型板(120)间的预设间隙内放入副胎角度调节垫板(220)，将拉弯工装副胎(200)与拉弯附型板(120)间的夹角调节至预设角度；
步骤S50：将所述待拉弯型材的两端固定在所述拉弯平台的钳口(310)内，并调节所述拉弯平台的拉力参数以及弯力参数；
步骤S60：启动所述拉弯平台，直至所述待拉弯型材与所述拉弯工装副胎(200)的胎面紧密贴合，静置几分钟后取下所述待拉弯型材，并将所述待拉弯型材内的细砂取出。
其中，拉弯方法中胎具设计参数及拉弯工艺参数的确定用到了以下方法：借鉴有限元分析法，定义单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、建立几何模型，并以划分单元格的方法求解，施加模拟载荷环境进行应力应变的分析，得到形变变化图与应力分布图，为工装设计打下坚实的基础。通过形变变化图，设计基胎半径与回弹量大小；通过应力分布图可以看出，型材中间红色部分在断面方向分布不均，呈现一侧应力大，一侧应力小的情况，通过对应力分布进行分析，设计副胎，计算并通过经验修正副胎与基胎的角度。
上述拉完工装及拉弯方法借鉴了有限元分析法，首先确定拉弯工装胎具的曲率半径及截面应力的具体数值，然后在现有胎具基础上增加副胎，使拉弯过程中的型材截面应力趋向一致，且融校正和拉弯于一体，从而加工出不侧弯、不扭拧、平面间隙良好的拉弯件。
作为一种可实施方式，步骤S60还包括步骤S65，在所述待拉弯型材与所述拉弯工装副胎200的胎面紧密贴合后，由所述拉弯平台的钳口310对所述待拉弯型材大力拖拽一次。拉弯平台的钳口对待拉弯型材的大力拖拽，进一步保证了待拉弯型材的弯拉质量，避免拉弯平台松力后，待拉弯型材发生回复形变，影响型材的弯拉质量。
本发明由于采用以上技术方案，其达到的技术效果为：本发明提供的大规格复杂截面铝型材拉弯工装及拉弯方法，在拉弯工装基胎的基础上添加了拉弯工装副胎、连接件和若干副胎角度调节垫板，拉弯工装副胎通过连接件安装在拉弯工装基胎上，副胎角度调节垫板选择性的插装在拉弯工装基胎和拉弯工装副胎间的预设间隙内，用来调节拉弯工装副胎与拉弯工装基胎两者间的夹角，很好的实现了对型材的一次性拉弯成型，不需要对拉完型材进行二次校正，并且该拉弯工装结构、使用方便，提高了型材弯拉的效率，具有很高的实用性。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大规格复杂截面铝型材拉弯工装，其特征在于：包括拉弯工装基胎(100)、拉弯工装副胎(200)、连接件(210)以及用于调节所述拉弯工装副胎(200)与所述拉弯工装基胎(100)间夹角大小的副胎角度调节垫板(220)，所述拉弯工装安装在拉弯平台上，所述拉弯平台上设置有用于钳住待拉弯型材两端的钳口(310)以及用于对待拉弯型材两端进行切削的切削装置；
所述拉弯工装基胎(100)包括基胎腔体(110)和拉弯附型板(120)，所述拉弯附型板(120)安装在所述基胎腔体(110)的正面，所述拉弯工装副胎(200)通过所述连接件(210)安装在所述拉弯附型板(120)上，所述拉弯工装副胎(200)的底部与所述拉弯附型板(120)间设置有预设间隙，所述副胎角度调节垫板(220)安装在所述预设间隙内。
2.如权利要求1所述的用于大规格截面型材拉弯工装，其特征在于：所述副胎角度调节垫板(220)为若干个，并且若干个所述副胎角度调节垫板(220)的厚度均不同。
3.如权利要求2所述的大规格复杂截面铝型材拉弯工装，其特征在于：所述基胎腔体(110)还包括基胎上支撑板(112)、基胎下支撑板(114)、左端部护板(116)以及右端部护板(118)，所述基胎上支撑板(112)、所述基胎下支撑板(114)以及所述左端部护板(116)和所述右端部护板(118)围成一截面为矩形的空腔结构。
4.如权利要求3所述的大规格复杂截面铝型材拉弯工装，其特征在于：所述拉弯附型板(120)的截面为弧形，所述基胎上支撑板(112)、所述基胎下支撑板(114)、所述左端部护板(116)以及所述右端部护板(118)均与所述拉弯附型板(120)紧密接触。
5.如权利要求4所述的大规格复杂截面铝型材拉弯工装，其特征在于：所述基胎腔体(110)内均匀设置有若干个垂直于所述基胎上支撑板(112)和所述基胎下支撑板(114)的定位筋板(130)，并且所述定位筋板(130)均与所述基胎上支撑板(112)、所述基胎下支撑板(114)以及所述拉弯附型板(120)紧密接触。
6.如权利要求5所述的大规格复杂截面铝型材拉弯工装，其特征在于：所述左端部护板(116)以及所述右端部护板(118)的高度小于所述拉弯附型板(120)的高度。
7.如权利要求6所述的大规格复杂截面铝型材拉弯工装，其特征在于：所述拉弯工装基胎(100)还包括若干个垂直设置在所述基胎上支撑板(112)上的附型板支撑筋板(140)，若干个所述附型板支撑筋板(140)均匀设置在所述基胎上支撑板(112)上，并且所述附型板支撑筋板(140)垂直于所述拉弯附型板(120)与所述附型板支撑筋板(140)接触位置的切线。
8.如权利要求7所述的大规格复杂截面铝型材拉弯工装，其特征在于：所述拉弯工装还包括横向结构方管(150)以及若干纵向结构方管(160)，所述横向结构方管(150)横向设置在所述基胎腔体(110)内，并与所述拉弯附型板(120)紧密接触，所述纵向结构方管(160)均匀设置在所述基胎腔体(110)内，所述横向结构方管(150)和所述纵向结构方管(160)相互垂直。
9.一种包括权利要求1至8任一项所述大规格复杂截面铝型材拉弯工装的拉弯方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S10：对要待拉弯型材的硬度进行检测，选择硬度符合要求的型材待用；
步骤S20：将待拉弯型材一端的开口封死，向所述待拉弯型材的空腔内填充细砂，将填充的细砂夯实，并将所述待拉弯型材的另一端密封备用；
步骤S30：由切削装置对所述待拉弯型材的两端进行铣削加工，以便拉弯平台的钳口(310)能够钳住所述待拉弯型材的两端；
步骤S40：向拉弯工装副胎(200)底部与拉弯附型板(120)间的预设间隙内放入副胎角度调节垫板(220)，将拉弯工装副胎(200)与拉弯附型板(120)间的夹角调节至预设角度；
步骤S50：将所述待拉弯型材的两端固定在所述拉弯平台的钳口(310)内，并调节所述拉弯平台的拉力参数以及弯力参数；
步骤S60：启动所述拉弯平台，直至所述待拉弯型材与所述拉弯工装副胎(200)的胎面紧密贴合，静置几分钟后取下所述待拉弯型材，并将所述待拉弯型材内的细砂取出。
10.如权利要求9所述的大规格截面型材的拉弯方法，其特征在于：步骤S60还包括步骤S65，在所述待拉弯型材与所述拉弯工装副胎(200)的胎面紧密贴合后，由所述拉弯平台的钳口(310)对所述待拉弯型材大力拖拽一次。
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