CN109530470B - 局部增强的异截面梁的成形装置及方法 - Google Patents

局部增强的异截面梁的成形装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种局部增强的异截面梁的成形装置及方法，其中，该装置包括：分流模具和控制器；其中，分流模具包括：外模、内模和伸缩式模芯；其中，伸缩式模芯设置于内模，并且，内模开设有多个分流孔，各分流孔分布于伸缩式模芯的周围，外模与内模相盖合且相连接；控制器与伸缩式模芯连接，并控制伸缩式模芯伸出或收缩。本发明中在型材的挤压过程中，无需停线更换不同规格的模芯，通过控制器控制设置于内模的伸缩式模芯的收缩或伸出，就可以实现对型材截面的局部加厚，整个过程无需停顿，可大幅度地提高生产效率；同时，在伸缩式模芯伸缩的过程中，加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。

Description

局部增强的异截面梁的成形装置及方法
技术领域
本发明涉及异面型材加工技术领域，具体而言，涉及一种局部增强的异截面梁的成形装置及方法。
背景技术
汽车轻量化的过程中会大量使用铝合金材料，铝合金因其具有塑性性能，故可通过挤压制造，加压模具较冲压模具相比具有成本低、成形质量的优点，且可通过优化型材截面使型材获得良好的性能，有着广泛的应用。现阶段为考虑成本及加工速率，行业应用的大多是等截面型材。在对型材局部有特殊刚强度需求的部位，等截面型材易产生变形等缺陷，而如果通过增加整个截面的厚度来保证刚强度，则易导致整个型材的重量上升，不利于轻量化的实现。目前，行业内提出并制造出异截面型材，基本是通过更换内模芯来获得异截面，生产速率无法满足批量化生产需求，且两异截面连接处易产生应力集中。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种局部增强的异截面梁的成形装置及方法，旨在解决目前通过更换内模芯来获得异截面导致的生产速率低的问题。
一个方面，本发明提出了一种局部增强的异截面梁的成形装置，该装置包括：分流模具和控制器；其中，分流模具包括：外模、内模和伸缩式模芯；其中，伸缩式模芯设置于内模，并且，内模开设有多个分流孔，各分流孔分布于伸缩式模芯的周围，外模与内模相盖合且相连接；控制器与伸缩式模芯连接，并控制伸缩式模芯伸出或收缩。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形装置中，伸缩式模芯包括：第一变化模块、第二变化模块和锁紧机构；其中，内模设置有凸起部，凸起部的端部开设有向凸起部内部延伸的凹槽，第一变化模块和第二变化模块均部分设置于凹槽内；控制器分别与第一变化模块和第二变化模块相连接，并控制第一变化模块和第二变化模块相向运动或反向运动；控制器还与锁紧机构相连接，并在第一变化模块和第二变化模块运动至预设位置时控制锁紧机构将第一变化模块和第二变化模块锁紧。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形装置中，第一变化模块和第二变化模块的截面形状均为四边形。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形装置中，第一变化模块具有第一倾斜侧面，第二变化模块具有第二倾斜侧面，第一倾斜侧面与第二倾斜侧面相对，第一变化模块和第二变化模块运动至相距最远的位置时，第一倾斜侧面与第二倾斜侧面之间的空间沿流体注入方向逐渐减小。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形装置中，第一变化模块具有第三倾斜侧面，第三倾斜侧面与第一倾斜侧面相对，并且，第三倾斜侧面的倾斜方向与第一倾斜侧面的倾斜方向相同；第二变化模块具有第四倾斜侧面，第四倾斜侧面与第二倾斜侧面相对，并且，第四倾斜侧面的倾斜方向与第二倾斜侧面的倾斜方向相同。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形装置中，凹槽的第一侧壁的倾斜角度和与第一侧壁相靠近的第三倾斜侧面的倾斜角度相适应；凹槽的第二侧壁的倾斜角度和与第二侧壁相靠近的第四倾斜侧面的倾斜角度相适应，并且，第一侧壁与第二侧壁相对。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形装置中，外模开设有空腔，并且，外模开设有供流体注入的模孔，模孔与空腔相连通；模孔对应于伸缩式模芯的位置设置。
本发明中在型材的挤压过程中，无需停线更换不同规格的模芯，通过控制器控制设置于内模的伸缩式模芯的收缩或伸出，就可以实现对型材截面的局部加厚，整个过程无需停顿，可大幅度地提高生产效率；同时，在伸缩式模芯伸缩的过程中，由于流体还是在不断地进入分流模具内，所以在加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。
另一方面，本发明还提出了一种局部增强的异截面梁的成形方法，该方法包括如下步骤：注入步骤，向分流模具内注入流体；伸缩步骤，根据预设需求控制伸缩式模芯收缩或伸出。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形方法中，在伸缩步骤中，在预设需要加厚的位置控制伸缩式模芯向内收缩；或在预设需要减薄的位置控制伸缩式模芯向外伸出。
进一步地，上述局部增强的异截面梁的成形方法中，伸缩式模芯由原始状态变为收缩状态或伸出状态的过程中，型材的内表面的加厚部位与减薄部位的交界处形成倒角。
采用本发明提供的成形方法，无需停线更换不同规格的模芯，通过控制器控制设置于内模的伸缩式模芯的收缩或伸出，就可以实现对型材截面的局部加厚，整个过程无需停顿，可大幅度地提高生产效率；同时，在伸缩式模芯伸缩的过程中，由于流体还是在不断地进入分流模具内，所以在加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的局部增强的异截面梁的成形装置中，外模和内模的装配示意图；
图2为本发明实施例提供的局部增强的异截面梁的成形装置所形成的型材内截面示意图；
图3为本发明实施例提供的局部增强的异截面梁的成形装置中，外模和内模的分解示意图；
图4为本发明实施例提供的局部增强的异截面梁的成形装置的剖视图；
图5为本发明实施例提供的局部增强的异截面梁的成形方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
装置实施例：
参见图1，图中示出了本实施例提供的局部增强的异截面梁的成形装置的优选结构。如图所示，该装置包括：分流模具和控制器(图中未示出)，分流模用于型材内截面。其中，分流模具包括：外模1、内模2和伸缩式模芯3，外模1为固定摸，用于控制型材外轮廓截面。内模2上开设多个分流孔21，伸缩式模芯3设置在内模2上，各分流孔21均匀地分布于伸缩式模芯3的周围，外模1与内模2相盖合且二者螺钉连接，伸缩式模芯3位于外模1与内模2盖合后形成的空间内。控制器与伸缩式模芯3相连接，从而控制伸缩式模芯3的伸出或收缩，即改变伸缩式模芯3的外径，例如，流体进入分流模具后被挤压为型材，在此过程中，在预设需要加厚的位置，控制器控制伸缩式模芯3向内收缩，即使伸缩式模芯3的外径变小，或者，在预设需要减薄的位置，控制器控制伸缩式模芯3向外伸出，即使伸缩式模芯3的外径变大，当然，也可以可控制伸缩式模芯3交替地收缩、伸出，以满足不同位置的薄厚需求，从而形成图2所示的型材内截面。
可以看出，本实施例在型材的挤压过程中，无需停线更换不同规格的模芯，通过控制器控制设置于内模2的伸缩式模芯3的收缩或伸出，就可以实现对型材截面的局部加厚，整个过程无需停顿，可大幅度地提高生产效率；同时，在伸缩式模芯3伸缩的过程中，由于流体还是在不断地进入分流模具内，所以在加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。
参见图3和图4，伸缩式模芯3包括：第一变化模块31、第二变化模块32和锁紧机构。其中，内模2的中间位置设置有凸起部22，各分流孔21均匀地分布在凸起部22的周围。凸起部22的端部开设有向凸起部22内部延伸的凹槽23，具体实施时，凸起部22可以为圆柱形，则凹槽23从凸起部22的端部起，沿着凸起部22的轴向向凸起部22的内部延伸。第一变化模块31和第二变化模块32均部分设置于凹槽23内，控制器分别与第一变化模块31和第二变化模块32相连接，从而控制第一变化模块31和第二变化模块32相向运动或反向运动，当二者相向运动时，相当于伸缩式模芯3的外径变小，即相当于伸缩式模芯3收缩，当二者反向运动时，相当于伸缩式模芯3的外径变大，即相当于伸缩式模芯3伸出。控制器还与锁紧机构相连接，当第一变化模块31和第二变化模块32运动至预设位置时，控制器控制锁紧机构将第一变化模块31和第二变化模块32相锁紧，从而固定第一变化模块31和第二变化模块32的位置。具体实施时，内模2开设有两条分别与凹槽23相连通的通道，两条伸缩式模芯传动管道26通过穿设于通道并分别与第一变化模块31和第二变化模块32相连接，控制器通过伸缩式模芯传动管道26控制第一变化模块31和第二变化模块32的运动。锁紧机构可以包括分别固定第一变化模块31和第二变化模块32的两个销子。
上述实施例中，第一变化模块31和第二变化模块32的截面形状均可以为四边形，例如方形、平行四边形等形状。尤其是，当二者的截面形状为平行四边形时，第一变化模块31具有第一倾斜侧面33，第二变化模块32具有第二倾斜侧面34，第一变化模块31与第二变化模块32并列设置，且第一倾斜侧面33与第二倾斜侧面34相对。当第一变化模块31和第二变化模块32运动至相距最远的位置时，即伸缩式模芯3的外径最大时，第一倾斜侧面33与第二倾斜侧面34之间的空间沿流体注入的方向逐渐减小，即从下至上逐渐减小(相对于图4而言)。
第一变化模块31还具有第三倾斜侧面35，第三倾斜侧面35与第一倾斜侧面33相对，且第三倾斜侧面35与第一倾斜侧面33的倾斜方向和角度均相同。第二变化模块32还具有第四倾斜侧面36，第四倾斜侧面36与第二倾斜侧面34相对，且第四倾斜侧面36与第二倾斜侧面34的倾斜方向和角度均相同。具体实施时，第一变化模块31和第二变化模块32的截面形状均为平行四边形。
上述实施例中，凹槽23的第一侧壁24与第三倾斜侧面35相靠近，且二者的倾斜方向和角度均相同，同时，凹槽23的第二侧壁25与第四倾斜侧面36相靠近，且二者的倾斜方向和角度均相同，其中，第一侧壁24和第二侧壁25为凹槽23的两个相对的侧壁，这样，凹槽23可为第一变化模块31和第二模块提供充分的运动空间。
上述实施例中，外模1开设有空腔11和供流体注入的模孔12，模孔12与空腔11相连通，并且，模孔12的位置与伸缩式模芯3的位置相对应。具体实施时，模孔12设置于外模1的中间部位。
综上，本实施例在型材的挤压过程中，无需停线更换不同规格的模芯，通过控制器控制设置于内模2的伸缩式模芯3的收缩或伸出，就可以实现对型材截面的局部加厚，整个过程无需停顿，可大幅度地提高生产效率；同时，在伸缩式模芯3伸缩的过程中，由于流体还是在不断地进入分流模具内，所以在加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。
方法实施例：
参见图5，图中示出了本实施例提供的局部增强的异截面梁的成形方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：
S510，注入步骤，向分流模具内注入流体。
具体地，局部增强的异截面梁的成形方法利用上述装置实施例中提供的局部增强的异截面梁的成形装置来实现。通过分流模具的模孔12向分流模具内注入流体。
S520，伸缩步骤，根据预设需求控制伸缩式模芯收缩或伸出。
具体地，在流体注入的过程中，根据预设需求控制伸缩式模芯3收缩或伸出，即改变伸缩式模芯3的外径。具体实施时，流体进入分流模具后被挤压为型材，在此过程中，在预设需要加厚的位置，控制器控制伸缩式模芯3向内收缩，即使伸缩式模芯3的外径变小，或者，在预设需要减薄的位置，控制器控制伸缩式模芯3向外伸出，即使伸缩式模芯3的外径变大；当然，也可以可控制伸缩式模芯3交替地收缩、伸出，以满足不同位置的薄厚需求。
需要说明的是，本实施例所利用的局部增强的异截面梁的成形装置的具体结构和实施方式参见上述装置实施例即可，本实施例在此不再赘述。
可以看出，采用本实施例提供的成形方法，无需停线更换不同规格的模芯，通过控制器控制设置于内模2的伸缩式模芯3的收缩或伸出，就可以实现对型材截面的局部加厚，整个过程无需停顿，可大幅度地提高生产效率；同时，在伸缩式模芯3伸缩的过程中，由于流体还是在不断地进入分流模具内，所以在加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。
在本发明的一种实施方式中，在伸缩步骤S420中，在伸缩式模芯3由原始状态变为收缩状态或伸出状态的过程中，由于流体还是在不断地进入分流模具内，所以在加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。
综上，采用本实施例提供的成形方法，无需停线更换不同规格的模芯，通过控制器控制设置于内模2的伸缩式模芯3的收缩或伸出，就可以实现对型材截面的局部加厚，整个过程无需停顿，可大幅度地提高生产效率；同时，在伸缩式模芯3伸缩的过程中，由于流体还是在不断地进入分流模具内，所以在加厚部位与减薄部位的交界处会形成倒角，这样，可以避免应力集中的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种局部增强的异截面梁的成形装置，其特征在于，包括：分流模具和控制器；其中，
所述分流模具包括：外模(1)、内模(2)和伸缩式模芯(3)；其中，所述伸缩式模芯(3)设置于所述内模(2)，并且，所述内模(2)开设有多个分流孔(21)，各所述分流孔(21)分布于所述伸缩式模芯(3)的周围，所述外模(1)与所述内模(2)相盖合且相连接；
所述控制器与所述伸缩式模芯(3)连接，并控制所述伸缩式模芯(3)伸出或收缩；所述伸缩式模芯(3)包括：第一变化模块(31)、第二变化模块(32)和锁紧机构，所述内模(2)设置有凸起部(22)，所述凸起部(22)的端部开设有向所述凸起部(22)内部延伸的凹槽(23)，所述第一变化模块(31)和所述第二变化模块(32)均部分设置于所述凹槽(23)内；所述控制器分别与所述第一变化模块(31)和所述第二变化模块(32)相连接，并控制所述第一变化模块(31)和所述第二变化模块(32)相向运动或反向运动，以改变所述伸缩式模芯(3)的外径；所述控制器还与所述锁紧机构相连接，并在所述第一变化模块(31)和所述第二变化模块(32)运动至预设位置时控制所述锁紧机构将所述第一变化模块(31)和所述第二变化模块(32)锁紧。
2.根据权利要求1所述的局部增强的异截面梁的成形装置，其特征在于，
所述第一变化模块(31)和所述第二变化模块(32)的截面形状均为四边形。
3.根据权利要求2所述的局部增强的异截面梁的成形装置，其特征在于，
所述第一变化模块(31)具有第一倾斜侧面(33)，所述第二变化模块(32)具有第二倾斜侧面(34)，所述第一倾斜侧面(33)与所述第二倾斜侧面(34)相对，所述第一变化模块(31)和所述第二变化模块(32)运动至相距最远的位置时，所述第一倾斜侧面(33)与所述第二倾斜侧面(34)之间的空间沿流体注入方向逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的局部增强的异截面梁的成形装置，其特征在于，
所述第一变化模块(31)具有第三倾斜侧面(35)，所述第三倾斜侧面(35)与所述第一倾斜侧面(33)相对，并且，所述第三倾斜侧面(35)的倾斜方向与所述第一倾斜侧面(33)的倾斜方向相同；
所述第二变化模块(32)具有第四倾斜侧面(36)，所述第四倾斜侧面(36)与所述第二倾斜侧面(34)相对，并且，所述第四倾斜侧面(36)的倾斜方向与所述第二倾斜侧面(34)的倾斜方向相同。
5.根据权利要求4所述的局部增强的异截面梁的成形装置，其特征在于，
所述凹槽(23)的第一侧壁(24)的倾斜角度和与所述第一侧壁(24)相靠近的所述第三倾斜侧面(35)的倾斜角度相适应；
所述凹槽(23)的第二侧壁(25)的倾斜角度和与所述第二侧壁(25)相靠近的所述第四倾斜侧面(36)的倾斜角度相适应，并且，所述第一侧壁(24)与所述第二侧壁(25)相对。
6.根据权利要求1所述的局部增强的异截面梁的成形装置，其特征在于，
所述外模(1)开设有空腔(11)，并且，所述外模(1)开设有供流体注入的模孔(12)，所述模孔(12)与所述空腔(11)相连通；
所述模孔(12)对应于所述伸缩式模芯(3)的位置设置。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的局部增强的异截面梁的成形装置的成形方法，其特征在于，包括如下步骤：
注入步骤，向所述分流模具内注入流体；
伸缩步骤，根据预设需求控制所述伸缩式模芯收缩或伸出。
8.根据权利要求7所述的成形方法，其特征在于，在所述伸缩步骤中，
在预设需要加厚的位置控制所述伸缩式模芯向内收缩；或
在预设需要减薄的位置控制所述伸缩式模芯向外伸出。
9.根据权利要求7所述的成形方法，其特征在于，在所述伸缩步骤中，
所述伸缩式模芯由原始状态变为收缩状态或伸出状态的过程中，型材的内表面的加厚部位与减薄部位的交界处形成倒角。
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