CN108817257A - 一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法 - Google Patents

一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械设计领域，提供一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法，设计一种U型扳手类装置，作为拉弯模的辅助装置，该辅助装置与拉弯模采用可拆卸连接方式，采用锻件调质处理后线切割加工制造U型扳手，U型扳手的结构尺寸与型材零件的拉弯模尺寸对应；在拉弯模上补加工多个连接孔，每个连接孔处布置一个U型扳手，采用多个U型扳手同时使用实现型材零件的局部弯曲成形。本发明通过使用U型扳手，增加了型材拉弯成形的加工范围，使型材零件包覆角度大于180°的弯曲变形得以实现，提高加工性能。同时，避免了新增设备的需求，降低生产成本。

Description

一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法
技术领域
本发明属于机械设计领域，涉及型材拉弯局部成形的辅助扳手，特别是针对型材零件的两端包覆角度大于180°，拉弯设备摇臂回转角度无法实现的区域，提供一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法。
背景技术
型材拉弯成形是型材加工的主要方法，需要借助拉弯设备来实现。但是，拉弯设备摇臂回转角度的成形范围有限，并且该范围受拉弯模具的尺寸影响。当拉弯模直径为800mm时，最大弯曲角度为180°，拉弯成形极限示意如图1(a)；当拉弯模直径为2800mm时，最大弯曲角度为220°，拉弯成形极限示意如图1 (b)。
通常型材零件拉弯的圆弧直径约为1m左右，拉弯设备能够实现的拉弯弯曲角度为180°。对于弯曲角度大于180°的型材零件，拉弯成形都存在一定的局限。例如，某零件拉弯的圆弧直径约为1280mm，而弯曲角度却达到了约248°，单靠拉弯成形难以完成加工。型材零件及拉弯模结构如图2(a)和图2(b)所示。需要设计一种辅助装置，来实现此类型材零件两端的弯曲成形。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种满足在拉弯模上对型材零件进行局部弯曲成形的装置，特别是当型材零件的弯曲角度大于180°时，针对型材两端单独通过拉弯无法实现弯曲成形的区域。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法，设计一种U型扳手类装置，作为拉弯模的辅助装置，该辅助装置与拉弯模采用可拆卸连接方式，在型材零件拉弯成形后，对型材零件两端无法实现弯曲的区域进行局部成形。包括以下步骤：
(1)设计U型扳手7
采用锻件调质处理后线切割加工制造U型扳手7，U型扳手作为型材拉弯的局部辅助成形装置，所述U型扳手的结构尺寸与型材零件的拉弯模尺寸对应。所述的U型扳手主体结构中心位置加工螺纹孔，用于安装螺纹把手，所述的螺纹把手上设有一通孔4，用于绞杠9穿入，U型主体结构上根据使用位置加工出两个螺栓固定连接孔5，用于螺栓8穿入，将U型扳手1与拉弯模9连接。
(2)对拉弯模9进行补加工
为满足U型扳手1的使用，在拉弯模9对应位置补加工连接孔，用于穿入螺栓8；采用分段成形的方式进行分段局部成形。拉弯模9上加工的连接孔的数量和位置根据拉弯模9的实际曲率和U型扳手7的尺寸、个数确定。
(3)放弃传统的滚轮设计方案，采用型材的局部压弯成形，U型扳手1能够以固定连接孔5为中心，转动360°，U型扳手在使用时提供压弯力。
(4)加工数量及辅助配件
根据步骤(2)在拉弯模9上补加工多个连接孔，每个连接孔处布置一个U 型扳手1，采用多个U型扳手1同时使用实现型材零件的局部弯曲成形。布置U 型扳手1过程为：螺栓8穿入U型扳手1主体结构的固定连接孔5内，校紧螺母，将U型扳手1与拉弯模9连接固定；绞杠9穿入螺纹把手上的通孔4内，转动绞杠9使螺纹把手旋转，螺纹把手沿U型扳手的螺纹孔移动，并以此来提供压弯力。
本发明的有益效果为：本发明通过使用U型扳手，增加了型材拉弯成形的加工范围，使型材零件包覆角度大于180°的弯曲变形得以实现，提高加工性能。同时，避免了新增设备的需求，降低生产成本。
附图说明
图1(a)为直径800mm拉弯模的拉弯成形极限示意；图1(b)为直径2800mm 拉弯模的拉弯成形极限示意；
图2(a)为型材零件结构图；图2(b)为型材零件拉弯模结构图；其中， R为零件拉弯的圆弧直径1280mm。
图3(a)为U型扳手的俯视图；图3(b)为U型扳手的主视图；
图4为补加工通孔后的拉弯模
图5为U型扳手旋转轨迹示意图；
图6为U型扳手使用方式示意图；
图中：1拉弯模；2型材零件；3设备摇臂；4通孔；5固定连接孔；6U型扳手；7U型扳手旋转轨迹；8螺栓；9绞杠。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法，设计一种U型扳手类装置，作为拉弯模的辅助装置，该辅助装置与拉弯模采用可拆卸连接方式，在型材零件拉弯成形后，对型材零件两端无法实现弯曲的区域进行局部成形。辅助扳手的设计方法包括以下步骤：
(1)U型扳手7设计结构
U型扳手作为型材拉弯的局部辅助成形装置，需要有适当的强度和韧性，因此采用优质结构钢45进行加工，调质处理。由于U型结构的特点，如果采用机械加工的方式切削量太大；如果采用焊接加工的方式，结构钢45的焊接性又不太好。为节约加工材料且满足材料本身的加工性，本发明采用锻件调质处理后线切割加工U型结构的方式。所述U型扳手的结构尺寸与型材零件的拉弯模尺寸对应。所述的U型扳手主体结构中心位置加工螺纹孔，用于安装螺纹把手，所述的螺纹把手上设有一通孔4，用于绞杠9穿入，U型主体结构上根据使用位置加工出两个螺栓固定连接孔5，用于螺栓8穿入，将U型扳手1与拉弯模9 连接。
(2)对拉弯模9进行补加工
为满足U型扳手1的使用，需要在拉弯模9对应位置补加工连接孔，用于穿入螺栓8。由于需要成形的区域较长，而U型扳手1的长度有限，只能采用分段成形的方式进行分段局部成形。需要在拉弯模9上加工多个通孔来满足成形要求，孔的数量和位置以拉弯模实际曲率和U型扳手尺寸确定，如图4。
(3)放弃传统的滚轮设计方案
传统方法需要设计滚轮，安装在U型扳手1上，并且可以前后滑动。但U 型扳手1安装位置无法设计在拉弯模9的中心，导致U型扳手1的回转半径(最大180mm)远小于拉弯模9的外形半径(640mm)，根本无法实现型材零件滚压局部成形。U型扳手1稍微移动后，就必须重新调节滚轮的位置。同时，型材零件的外形也不是规则的圆弧结构，对滚轮的位置也会产生影响。因此，使用滚轮进行型材拉弯后的局部滚压成形的可行性较差。所以，放弃滚轮的设计方案，只能采用型材的局部压弯成形，拉弯模外形线与U型扳手旋转轨迹如图5， U型扳手1能够以固定连接孔5为中心，转动360°。
(4)加工数量及辅助配件
由于U型扳手1在使用时，提供的是压弯力，只能在型材零件较小的区域提供成形力，因此为保证成形性和成形效率，需要多个U型扳手1同时使用来实现型材零件的局部弯曲成形。根据图4补加工孔的数量，共生产8个U型扳手。同时，U型扳手1具体通用性，其它有局部成形需求的拉弯模也可以使用。
每个U型扳手1都需要三件辅助配件：螺栓8、螺母与绞杠9。螺栓8穿入的固定连接孔5内(如图3)，螺母校紧，用于将U型扳手1与拉弯模9 连接固定；绞杠9则穿入螺纹把手上的通孔4内，转动绞杠9使螺纹把手旋转，螺纹把手沿U型扳手1的螺纹孔移动，并以此来提供压弯力。
型材拉弯局部成形的辅助扳手的实施过程如下：
(1)进行型材零件包覆角度大于180°的拉弯成形，零件：材料牌号：ОТ4M，材料规格：ПТ1-9К，尺寸：3500mm。
(2)在型材零件退火状态下，进行拉弯成形，达到成形极限(包覆角180°)。
(3)在拉弯设备摇臂的夹钳松开后，利用螺栓8、螺母安装U型扳手1。根据拉弯成形安全操作规定，不可以在拉弯成形的过程中，安装使用U型扳手 1。
(4)受零件最终弯曲角度和U型扳手尺寸的限制，外侧U型扳手不能在拉弯后，立即安装在拉弯模9上，需要逐渐弯曲后再安装外侧U型扳手1。
(5)旋转绞杠9，使U型扳手1的螺纹把手旋转并靠近型材零件。为保证零件表面质量，不得使螺纹把手与零件直接接触，需要在零件表面和螺纹把手之间垫材料，用于保护型材零件，避免划伤。
(6)在使用U型扳手1进行局部弯曲时，可以在小范围内转动U型扳手1，增大零件的局部受力面积。
(7)U型扳手1逐个提供弯曲成形力，使型材零件逐渐弯曲直至最终与拉弯模型面弯曲贴合。

Claims (1)

1.一种型材拉弯局部成形的辅助扳手的设计方法，其特征在于，该设计方法首先设计一种U型扳手类装置，作为拉弯模的辅助装置，该辅助装置与拉弯模采用可拆卸连接方式，在型材零件拉弯成形后，再对型材零件两端无法实现弯曲的区域进行局部成形；所述设计方法包括以下步骤：
1)设计U型扳手(7)
采用锻件调质处理后线切割加工制造U型扳手(7)，U型扳手作为型材拉弯的局部辅助成形装置，所述U型扳手的结构尺寸与型材零件的拉弯模尺寸对应；所述的U型扳手主体结构中心位置加工螺纹孔，用于安装螺纹把手，所述的螺纹把手上设有一通孔(4)，用于绞杠(9)穿入，U型主体结构上根据使用位置加工出两个螺栓固定连接孔(5)，用于螺栓(8)穿入，将U型扳手(1)与拉弯模(9)连接；
2)对拉弯模(9)进行补加工
为满足U型扳手(1)的使用，在拉弯模(9)对应位置补加工连接孔，用于穿入螺栓(8)；采用分段成形的方式进行分段局部成形；拉弯模(9)上加工的连接孔的数量和位置根据拉弯模(9)的实际曲率和U型扳手(7)的尺寸、个数确定；
3)放弃传统的滚轮设计方案，采用型材的局部压弯成形，U型扳手(1)能够以固定连接孔(5)为中心，转动360°，U型扳手在使用时提供压弯力；
4)加工数量及辅助配件
根据步骤(2)在拉弯模(9)上补加工多个连接孔，每个连接孔处布置一个U型扳手(1)，采用多个U型扳手(1)同时使用实现型材零件的局部弯曲成形；布置U型扳手(1)过程为：螺栓(8)穿入U型扳手(1)主体结构的固定连接孔(5)内，校紧螺母，将U型扳手(1)与拉弯模(9)连接固定；绞杠(9)穿入螺纹把手上的通孔(4)内，转动绞杠(9)使螺纹把手旋转，螺纹把手沿U型扳手的螺纹孔移动，并以此来提供压弯力；
该型材拉弯局部成形的辅助扳手使用过程如下：
1)进行型材零件包覆角度大于180°的拉弯成形，
2)在型材零件退火状态下，进行拉弯成形，达到成形极限，包覆角180°；
3)在拉弯设备摇臂的夹钳松开后，利用螺栓(8)、螺母安装U型扳手(1)；在拉弯成形的过程中不能安装使用U型扳手(1)；
4)受零件最终弯曲角度和U型扳手(1)尺寸的限制，外侧U型扳手不能在拉弯后立即安装在拉弯模(9)上，需要逐渐弯曲后再安装外侧U型扳手(1)；
5)旋转绞杠(9)，使U型扳手(1)的螺纹把手旋转并靠近型材零件；螺纹把手与零件不能直接接触，在零件表面和螺纹把手之间垫材料，用于保证零件表面质量；
6)在使用U型扳手(1)进行局部弯曲时，可以在小范围内转动U型扳手(1)，增大零件的局部受力面积；
7)U型扳手(1)逐个提供弯曲成形力，使型材零件逐渐弯曲直至与拉弯模(9)型面弯曲贴合。
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