CN108500091A - 一种丁字型材曲面成型加工装置及加工方法 - Google Patents

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谭委
胡高林
周继春
关军
李震龙
张卫华
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • B21D3/16—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts of specific articles made from metal rods, tubes, or profiles, e.g. crankshafts, by specially adapted methods or means

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Abstract

本发明属于丁字型材曲面加工技术领域，公开了一种丁字型材曲面成型加工装置及加工方法。本发明设计了一种装置，使加工过程中受力点能够集中、零件角度不受影响、加工位置精确，一次成型。本加工方法能使加角度丁字型材，三点垂直受力，利用液压机代替人工操作平台，修正了手工校形引起零件角度发生大的变化。节省重复校形时间80％，降低操作人员劳动强度，零件合格率由90％提高到99％，零件加工效率提高92％。特别对拉弯加角度弯曲零件外形与设计要求存在偏差的校形方法，同时本发明加工方法可推广应用于各类金属材料弯曲加工平台。

Description

一种丁字型材曲面成型加工装置及加工方法
技术领域：
本发明属于丁字型材曲面加工技术领域，涉及一种丁字型材曲面成型加工装置及加工方法。
背景技术：
钣金大曲度弯曲零件主要通过拉弯机拉弯成型，如图1所示，在拉弯零件材料进行变形力的过程中有两种变形，弹性变形和塑性变形，当拉弯时拉力达到其内部原子位置发生变化，拉力去除后原子回到原来的平衡位置，该材料就回到了原来的形状和尺寸，没有达到应力消除，当拉力加大时，使材料原子偏离其原来的平衡位置，而达到邻近的稳定平衡位置，在拉力去除后，原子就不在回到其原来的位置，而停在其相邻的平衡位置，材料就变为不可恢复的永久变形，达到塑性变形。
当零件贴拉弯模拉弯时，零件C区域，已改变断面内的应力状态，已完成塑性变形，B区域受力分散，没有消除断面内的应力，处于弹性变形阶段，回弹后零件外形与设计要求外形存在偏差。
发明内容
发明目的：本发明设计了一种装置，使加工过程中受力点能够集中、零件角度不受影响、加工位置精确，一次成型。
技术方案：一种丁字型材曲面成型加工装置4，其特征在于，本装置为板状结构，根据零件角度和高度尺寸在任意一个边的近于中心位置上开槽，开槽宽度大于丁字型材厚度，开槽深度等于丁字型材高度，开槽角度等于丁字型材角度。
所述板状结构为长方形或正方形。
所述本装置的厚度尺寸δ＝20～25mm。
所述本装置的开槽宽度z＝t+1
式中t—材料厚度，材料厚度单位mm。
所述装置材料与零件材料相同或硬度值稍小于零件材料。
所述本装置可根据零件不同角度、不同材料厚度开多个槽。
丁字型材曲面成型加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将胶木支架2平稳放置于液压机工作台1上；
步骤二、将零件3放置于胶木支架2上；
步骤三、将装置4卡在零件3上待加工部位；
步骤四、启动液压机，使液压机压力柱5作用在装置4上方，完成一个点位的校形；
步骤五、松开液压机；
步骤六、同时移动零件3和装置4，即可重复第4步操作，直至弹性变形区B区域校形完成。
所述胶木支架2为板状结构，在上表面设有两个凸楞。
所述零件3弹性变形区B区域在胶木支架2两个凸楞之间，使待加工点部位悬空。
所述步骤四的装置4的D点与零件3受力点处于同一部位，同时使装置4 和零件3紧密结合，液压机压力柱作用E部位，保证压制过程中能够使力准确作用于校形点上。
有益效果
与现有加工方法相比，本发明的有益效果是：本加工方法能使加角度丁字型材，三点垂直受力，利用液压机代替人工操作平台，修正了手工校形引起零件角度发生大的变化。节省重复校形时间80％，降低操作人员劳动强度，零件合格率由90％提高到99％，零件加工效率提高92％。
附图说明：
图1是零件示意图；
图2是本发明装置示意图；
图3是零件装入装置示意图；
图4是零件装入装置后加工示意图。
其中：1-液压机工作台；2-胶木支架；3-零件；4-装置；5-液压机压力柱； B-弹性变性区；C-塑性变形区；D-零件与装置接触点；E-液压机与装置接触面
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种丁字型材曲面成型加工装置，本装置为板状结构，一般采用长方形或正方形的板材，厚度尺寸δ＝20～25mm，根据零件角度和高度尺寸在任意一个边的近于中心位置上开槽。
本装置可根据零件不同角度、不同材料厚度开多个槽，以满足不同角度和厚度要求的丁字型材曲面成型加工。
丁字型材曲面成型加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将胶木支架2平稳放置于液压机工作台1上；
步骤二、将零件3放置于胶木支架2两个凸楞上，并保证弹性变形区B区域在胶木支架2两个凸楞之间，使待加工点部位悬空；
步骤三、将本发明装置4卡在零件3上待加工部位；
步骤四、启动液压机，使液压机压力柱5作用在装置4上方，完成一个点位的校形；
步骤五、松开液压机；
步骤六、同时移动零件3和装置4，即可重复第4步操作，直至弹性变形区B区域校形完成。
如图3所示，本发明利用材料形状尺寸，结合零件外形特点，设计一种能够满足不同角度、不同材料厚度的零件校形的装置。
压制前使装置D点与零件受力点处于同一部位，同时使装置和零件紧密结合，保证压制过程中能够使力准确作用于校形点上。
根据零件B区域，通过移动装置对应于零件校形点位，利用液压机逐点施压，完成零件B区域的校形。
本方法设计的装置如图2所示。
自由弯曲时的弯曲力
式中F自-冲压行程结束时的自由弯曲力(N)；
K---安全系数，一般取K＝1.3；
b---弯曲件的宽度(mm)；
t---弯曲材料的厚度(mm)；
r---弯曲件的内弯曲半径(mm)；
σb---材料的强度极限(MPa)；
校正时的弯曲力F校＝Ap
式中F校---校正弯曲时的校正弯曲力(N)
A---校正部分的垂直投影面积(mm2)
P---单位面积上的校正力(MPa)(按表格选取材料厚度＞3～10mm时，对应值为50～60)
装置材料的选取，根据零件材料确定，与零件材料相同或硬度值稍小于零件材料，防止割伤零件。
装置的厚度尺寸δ＝20～25(mm)
装置的宽度尺寸按经验公式L≥2d
式中d---材料宽度(mm)
装置的开槽深度H＝h
式中h---材料高度(mm)
装置的开槽角度α＝零件材料角度
装置的开槽宽度z＝t+1
式中t—材料厚度(mm)。
实施例：
按图1所示零件尺寸，本装置用规格为δ20，尺寸为150mm×150mm的铝板，按零件截面尺寸开槽，四角倒R3,防止硌伤零件表面，槽宽开5mm,开槽角度 109°。
当零件拉弯成型与模具贴合后如图1所示，C区域已完成塑性变形，符合设计要求，B区域内应力没有消除，仍处于弹性变形阶段，现有加工方法为手工校形，校形过程中，因受力不集中，引起零件角度变化，需重复校形，加工难度大。
采取本加工方法后，利用装置在液压机上校形，使加工过程中受力点能够集中、零件角度不受影响、加工位置精确，一次成型。
使用步骤如图4所示：
步骤一、将胶木支架2平稳放置于液压机工作台1上；
步骤二、将零件3放置于胶木支架2上，并保证图1所示弹性变形B区域在胶木支架2之间，使待加工点部位悬空；
步骤三、将装置4卡在零件3上待加工部位；
步骤四、启动液压机，使液压机压力柱5作用在装置4上方，完成一个点位的校形；
步骤五、松开液压机；
步骤六、同时移动零件3和装置4，即可重复第4步操作，直至弹性变形区B区域校形完成；
步骤七、关闭液压机，依次取下装置4和零件3，完成零件加工。
如图3所示，本发明利用材料形状尺寸，结合零件外形特点，设计一种能够满足不同角度、不同材料厚度的零件校形的装置。
压制前使装置D点与零件受力点处于同一部位，同时使装置和零件紧密结合，液压机压力柱作用E部位，保证压制过程中能够使力准确作用于校形点上。
根据零件B区域，通过移动装置对应于零件校形点位，利用液压机逐点施压，完成零件B区域的校形。

Claims (10)

1.一种丁字型材曲面成型加工装置，其特征在于，本装置为板状结构，根据零件角度和高度尺寸在任意一个边的近于中心位置上开槽，开槽宽度大于丁字型材厚度，开槽深度等于丁字型材高度，开槽角度等于丁字型材角度。
2.如权利要求1所述的丁字型材曲面成型加工装置，其特征在于，所述本装置板状结构为长方形或正方形。
3.如权利要求2所述的丁字型材曲面成型加工装置，其特征在于，所述本装置的厚度尺寸δ＝20～25mm。
4.如权利要求3所述的丁字型材曲面成型加工装置，其特征在于，所述本装置的开槽宽度z＝t+1
式中t—材料厚度，材料厚度单位mm。
5.如权利要求1-4任意一项所述的丁字型材曲面成型加工装置，其特征在于，所述本装置材料与零件材料相同或硬度值稍小于零件材料。
6.如权利要求5所述的丁字型材曲面成型加工装置，其特征在于，所述本装置可根据零件不同角度、不同材料厚度开多个槽。
7.丁字型材曲面成型加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将胶木支架(2)平稳放置于液压机工作台(1)上；
步骤二、将零件(3)放置于胶木支架(2)上；
步骤三、将权利要求1所述的装置(4)卡在零件(3)上待加工部位；
步骤四、启动液压机，使液压机压力柱(5)作用在装置(4)上方，完成一个点位的校形；
步骤五、松开液压机；
步骤六、同时移动零件(3)和装置(4)，即可重复步骤四操作，直至弹性变形区B区域校形完成。
8.如权利要求7所述的丁字型材曲面成型加工方法，其特征在于，所述胶木支架(2)为板状结构，在上表面设有两个凸楞。
9.如权利要求7或8所述的丁字型材曲面成型加工方法，其特征在于，所述零件(3)弹性变形区B区域在胶木支架(2)两个凸楞之间，使待加工点部位悬空。
10.如权利要求9所述的丁字型材曲面成型加工方法，其特征在于，所述步骤四的装置(4)的D点与零件(3)受力点处于同一部位，同时使装置(4)和零件(3)紧密结合，液压机压力柱作用E部位，保证压制过程中能够使力准确作用于校形点上。
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