CN110116151A - 一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法，涉及机械加工方法和装置技术领域，矫直装置包括控制箱和两个对称设置的模具组件，模具组件包括上模板以及多个并排设置于上模板上的矫直组件，矫直组件包括驱动装置和压头，驱动装置与压头连接以控制压头上下运动，控制箱与驱动装置连接以控制驱动装置工作，该矫直装置矫直过程中压头的位置随意可调，使用者可以根据需要调整模具组件的包络面半径，使矫直装置能够适用于多种型材，降低了企业成本，且矫直装置利用率高，同时，使用者可以根据需要将模具组件调整为凸模或者凹模，进而可以方便的对型材进行循环往复弯曲，使型材各截面残余曲率均匀。

Description

一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法

技术领域

本发明涉及机械加工方法和装置技术领域，特别是涉及一种型材多点柔性 往复弯曲压力矫直装置及矫直方法。

背景技术

型材在轧制、锻造、挤压、拉伸、热处理、运输、冷却等塑性成 形加工过程中经常会受到外力的作用，温度的影响，以及组织应力与 热应力的影响而发生弯曲变形，须使其纵向纤维或纵向截面由曲变直， 则必须在矫直装置上对型材进行矫直。矫直是冶金行业及机械制造业 生产过程中一道重要的精整工序，决定着金属型材及机械零件的最终 质量和精度，已成为工业发展不可或缺的分支。目前型材矫直主要采 用压力矫直、辊式矫直(包括直辊矫直和斜棍矫直)、张力矫直和拉 弯矫直等。传统矫直工艺的缺点是：企业购买专用的矫直设备，无疑 大大增加了企业成本；而且这些专业设备一般只适合某一种型材的适 用，适用型材初始形状范围狭窄，那么如果企业生产要应用多种型材 时，就需要购置多种矫直设备，不仅增加了公司支出资金，而且每个 设备使用几率减小，浪费资源；传统矫直工艺矫直后的型材各截面残 余曲率不均匀，存在残余应力。

因此，如何提供一种成本低，利用率高，且矫直后的型材各截面残余曲率 均匀的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法是目前亟待解决的问 题。

发明内容

本发明的目的是提供一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方 法，以解决上述现有技术存在的问题，使型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置 及矫直方法成本低，利用率高，且矫直后的型材各截面残余曲率均匀。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置，包括控制箱和两个 对称设置的模具组件，所述模具组件包括上模板以及多个并排设置于所述上模 板上的矫直组件，所述矫直组件包括驱动装置和压头，所述驱动装置与所述压 头连接以控制所述压头上下运动，所述控制箱与所述驱动装置连接以控制所述 驱动装置工作。

优选地，所述驱动装置为电动缸，所述电动缸的伸出端与所述压头连接。

优选地，所述模具组件还包括平行于所述上模板并与所述上模板固定连接 的下模板，所述下模板上开设有多个安装通孔，一个所述电动缸卡接于一个所 述安装通孔内。

优选地，所述模具组件还包括外夹板和内夹板，所述内夹板设置于所述下 模板的下方，所述压头夹紧于所述内夹板内以消除相互之间的间隙，所述下模 板的两侧各设置有一外夹板，所述内夹板与所述外夹板固定连接以固定于所述 下模板上。

优选地，所述内夹板包括顶板，所述顶板的下方两侧各设置有一侧板，多 个所述压头夹紧于两个所述侧板之间以消除相互之间的间隙，且所述电动缸的 伸出端穿过所述顶板与所述压头连接。

优选地，所述压头为圆柱压头。

优选地，所述压头的轮廓线为抛物线。

本发明还提供了一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置的矫直方法，包 括以下步骤：

步骤一，将两个所述模具组件的所述上模板分别与成型压力机的横梁和工 作台固定连接，且与所述成型压力机的所述横梁固定连接的所述模具组件为上 模具组件，与所述成型压力机的所述工作台固定连接的所述模具组件为下模具 组件；

步骤二，根据型材的形状，依据往复弯曲统一曲率定理，计算所述上模具 组件和所述下模具组件所需的包络面半径大小；

步骤三，通过所述控制箱控制所述驱动装置工作，调整各所述压头的位置， 进而调节所述上模具组件和所述下模具组件至所需的包络面半径；

步骤四，进行往复弯曲型材，首先进行正向加载，将所述上模具组件和所 述下模具组件分别调整为对应的凸模和凹模，并将所述型材置于所述下模具组 件上，利用所述成型压力机的所述横梁控制所述上模具组件的所述压头向下压 制所述型材，使所述型材弯曲，当所述上模具组件和所述下模具组件完全合模 时，正向加载完成，随后，通过上移所述上模具组件，使施加于所述型材上的 力卸载，所述型材回弹，所述型材回弹结束后，通过所述控制箱和所述驱动装 置在加载过程中使所述上模具组件和所述下模具组件分别逐渐变为相互配合 的凹模和凸模，以对所述型材进行反向加载弯曲，循环多次重复正向加载-卸载-反向加载-卸载的过程，直至所述型材各截面曲率统一为止；

步骤五，根据过弯矫直定理计算出一次过弯矫直时所需弯曲半径，重复步 骤三过程，形成一次过弯矫直时所述上模具组件和所述下模具组件所需的包络 面半径；

步骤六，重复步骤五中正向加载过程，对所述型材进行一次过弯，然后对 所述型材进行卸载，卸载回弹后所述型材被矫直。

优选地，所述步骤四中正向加载-卸载-反向加载-卸载的过程循环的次数为 3至10次。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明公开的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法，型材多点 柔性往复弯曲压力矫直装置包括控制箱和两个对称设置的模具组件，模具组件 包括上模板以及多个并排设置于上模板上的矫直组件，矫直组件包括驱动装置 和压头，驱动装置与压头连接以控制压头上下运动，控制箱与驱动装置连接以 控制驱动装置工作，该型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置矫直过程中压头的 位置随意可调，使用者可以根据需要调整模具组件的包络面半径，使矫直装置 能够适用于多种型材，降低了企业成本，且该型材多点柔性往复弯曲压力矫直 装置利用率高，同时，使用者可以根据需要将模具组件调整为凸模或者凹模， 进而可以方便的对型材进行循环往复弯曲，使型材各截面残余曲率均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置矫直前模具组 件的结构示意图；

图2为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置内夹板的结构 示意图

图3为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置正向加载前的 结构示意图；

图4为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置正向加载完成 时的结构示意图；

图5为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置正向加载完成 后卸载时结构示意图；

图6为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置反向加载40％ 时的结构示意图；

图7为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置反向加载80％ 时的结构示意图；

图8为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置反向加载100％ 时的结构示意图；

图9为本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置矫直完成的结 构示意图。

图1-图9中：

1-上模板、2-外夹板、3-电动缸、4-伸出端、5-下模板、6-内夹板、601- 顶板、602-侧板、7-压头、8-型材、9-控制箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方 法，以解决现有技术存在的问题，使型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫 直方法成本低，利用率高，且矫直后的型材各截面残余曲率均匀。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1，如图1所示，本实施例提供一种型材多点柔性往复弯曲压力矫 直装置及矫直方法本发明公开一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置包括 控制箱9和两个对称设置的模具组件，模具组件包括上模板1以及多个并排设 置于上模板1上的矫直组件，矫直组件包括驱动装置和压头7，驱动装置与压 头7连接以控制压头7上下运动，控制箱9与驱动装置连接以控制驱动装置工 作，具体的，控制箱9为PLC控制箱，该型材多点柔性往复弯曲压力矫直装 置矫直过程中压头7的位置随意可调，使用者可以根据需要调整模具组件的包络面半径，使矫直装置能够适用于多种型材8，降低了企业成本，且该型材多 点柔性往复弯曲压力矫直装置利用率高，同时，使用者可以根据需要将模具组 件调整为凸模或者凹模，进而可以方便的对型材8进行双向加载压制实现循环 往复弯曲，使型材8各截面残余曲率均匀。

一些实施例中，驱动装置为电动缸3，电动缸3的伸出端4与压头7连接。

一些实施例中，模具组件还包括平行于上模板1并与上模板1固定连接的 下模板5，下模板5上开设有多个安装通孔，具体的，安装通孔的数量为8个， 一个电动缸3卡接于一个安装通孔内。

一些实施例中，模具组件还包括外夹板2和内夹板6，内夹板6设置于下 模板5的下方，压头7夹紧于内夹板6内以消除相互之间的间隙，下模板5 的两侧各设置有一外夹板2，内夹板6与外夹板2固定连接以固定于下模板5 上。

一些实施例中，如图2所示，内夹板6包括顶板601，顶板601的下方两 侧各设置有一侧板602，多个压头7夹紧于两个侧板602之间以消除相互之间 的间隙，且电动缸3的伸出端4穿过顶板601与压头7连接，具体的，压头7 的数量为8个，侧板602与外夹板2通过螺钉固定连接，外夹板2与下模板5 通过螺钉固定连接。

一些实施例中，压头7为圆柱压头。

一些实施例中，压头7的轮廓线为抛物线。

该型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置的矫直方法，如图3-9所示，包括 以下步骤：

步骤一，将两个模具组件的上模板1分别与成型压力机的横梁和工作台固 定连接，且与成型压力机的横梁固定连接的模具组件为上模具组件，与成型压 力机的工作台固定连接的模具组件为下模具组件；

步骤二，根据型材8的形状，依据往复弯曲统一曲率定理，计算上模具组 件和下模具组件所需的包络面半径大小；

步骤三，通过控制箱9控制电动缸3工作，调整各压头7的位置，进而调 节上模具组件和下模具组件至所需的包络面半径；

步骤四，进行往复弯曲型材8，首先进行正向加载，将上模具组件和下模 具组件分别调整为对应的凸模和凹模，并将型材8置于下模具组件上，利用成 型压力机的横梁控制上模具组件的压头7向下压制型材8，使型材8弯曲，当 上模具组件和下模具组件完全合模时，正向加载完成，随后，通过上移上模具 组件，使施加于型材8上的力卸载，型材8回弹，型材8回弹结束后，通过控 制箱9和电动缸3在加载过程中使上模具组件和下模具组件分别逐渐变为相互 配合的凹模和凸模，再对型材8进行反向加载弯曲，即可完成一次正反向加载压制，循环3至10次重复上述正反向加载过程，直至型材8各截面曲率统一 为止；

步骤五，根据过弯矫直定理计算出一次过弯矫直时所需弯曲半径，重复步 骤三过程，形成一次过弯矫直时上模具组件和下模具组件所需的包络面半径；

步骤六，重复步骤五中正向加载过程，对型材8进行一次过弯，然后对型 材8进行卸载，卸载回弹后型材8被矫直。

需要说明是是包络面的定义是指在波的传播过程中，总可以找到同相位各 点的几何位置，这些点的轨迹是一个等相位面，叫做波面(即包络面)，本发明 中包络面具体指压头7远离电动缸3的一端所形成的轨迹。

另外，本发明提供的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置如附图1-8所示 布置方式布置时位于上方的模具组件为上模具组件，位于下方的模具组件为下 模具组件。

此外，该一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法的原理是将 传统压力矫直模具进行离散，离散成多个基本体，即本发明中的多个压头7。 根据型材8界面、材料、型材8初始形状，通过调节基本体相对位置控制弯曲 成形包络面半径大小，然后进行多点柔性往复弯曲，使施力件和受力件固定不 变的，一次压制完成后凸模变凹模，凹模变凸模，再次进行压制，不断循环重 复压制，直至弯曲型材8各截面所受的弯矩趋于相等，同样的曲率趋于统一。 最后再通过控制弯曲成包络面半径大小，对型材8进行一次过弯矫直，最终达 到型材8矫直目的。

下面以具体的型材8为例详细介绍该型材多点柔性往复弯曲压力矫直装 置的矫正方法：

待矫直型材8几何尺寸为20mm×5.45mm×320mm，材料为304，经测量挠 度6mm。根据型材8的初始形状，通过控制箱9和电动缸3调节压头7相对 位置，控制上模具组件成形包络面半径为802.330mm、下模具组件的成形包络 面半径大小为807.78mm，且控制上模具组件形成凸模，控制下模具组件形成 凹模。首次压制，如图2所示，将待矫直型材8置于成型压力机工作台的下模 具组件的压头7上，随着成型压力机横梁的移动，对型材8进行压制。当上模 具组件和模具组件完全合模时，成型压力机横梁停止移动，如图3所示，此时 正向加载完成。首次正向加载压制完成后，上模具组件随着成型压机横梁上行 卸载，之后通过控制箱9和电动缸3对上模具组件和下模具组件各压头7相对 位置进行控制，在加载过程中使上模具组件由凸模逐渐变成凹模，使下模具组 件由凹模逐渐变成凸模，随后对待矫直型材8进行反向加载压制，即可完成一 次正反向加载压制，重复正反向加载压制过程6次，前5次的凸凹模成形包络 面半径大小分别为802.330mm、807.78mm。第6次凸凹模成形包络面半径大 小分别为1068.50mm、1073.85mm。在完成最后一次压制卸载后型材8回弹， 成为直线度满足符合要求的型材8如图9所示。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域 的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改 变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置，其特征在于：包括控制箱和两个对称设置的模具组件，所述模具组件包括上模板以及多个并排设置于所述上模板上的矫直组件，所述矫直组件包括驱动装置和压头，所述驱动装置与所述压头连接以控制所述压头上下运动，所述控制箱与所述驱动装置连接以控制所述驱动装置工作。

2.根据权利要求1所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置，其特征在于：所述驱动装置为电动缸，所述电动缸的伸出端与所述压头连接。

3.根据权利要求2所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置，其特征在于：所述模具组件还包括平行于所述上模板并与所述上模板固定连接的下模板，所述下模板上开设有多个安装通孔，一个所述电动缸卡接于一个所述安装通孔内。

4.根据权利要求3所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置，其特征在于：所述模具组件还包括外夹板和内夹板，所述内夹板设置于所述下模板的下方，所述压头夹紧于所述内夹板内以消除相互之间的间隙，所述下模板的两侧各设置有一外夹板，所述内夹板与所述外夹板固定连接以固定于所述下模板上。

5.根据权利要求4所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置，其特征在于：所述内夹板包括顶板，所述顶板的下方两侧各设置有一侧板，多个所述压头夹紧于两个所述侧板之间以消除相互之间的间隙，且所述电动缸的伸出端穿过所述顶板与所述压头连接。

6.根据权利要求1所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法，其特征在于：所述压头为圆柱压头。

7.根据权利要求1所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法，其特征在于：所述压头的轮廓线为抛物线。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置的矫直方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将两个所述模具组件的所述上模板分别与成型压力机的横梁和工作台固定连接，且与所述成型压力机的所述横梁固定连接的所述模具组件为上模具组件，与所述成型压力机的所述工作台固定连接的所述模具组件为下模具组件；

步骤二，根据型材的形状，依据往复弯曲统一曲率定理，计算所述上模具组件和所述下模具组件所需的包络面半径大小；

步骤三，通过所述控制箱控制所述驱动装置工作，调整各所述压头的位置，进而调节所述上模具组件和所述下模具组件至所需的包络面半径；

步骤四，进行往复弯曲型材，首先进行正向加载，将所述上模具组件和所述下模具组件分别调整为对应的凸模和凹模，并将所述型材置于所述下模具组件上，利用所述成型压力机的所述横梁控制所述上模具组件的所述压头向下压制所述型材，使所述型材弯曲，当所述上模具组件和所述下模具组件完全合模时，正向加载完成，随后，通过上移所述上模具组件，使施加于所述型材上的力卸载，所述型材回弹，所述型材回弹结束后，通过所述控制箱和所述驱动装置在加载过程中使所述上模具组件和所述下模具组件分别逐渐变为相互配合的凹模和凸模，以对所述型材进行反向加载弯曲，循环多次重复正向加载-卸载-反向加载-卸载的过程，直至所述型材各截面曲率统一为止；

步骤五，根据过弯矫直定理计算出一次过弯矫直时所需弯曲半径，重复步骤三过程，形成一次过弯矫直时所述上模具组件和所述下模具组件所需的包络面半径；

步骤六，重复步骤五中正向加载过程，对所述型材进行一次过弯，然后对所述型材进行卸载，卸载回弹后所述型材被矫直。

9.根据权利要求8所述的型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置的矫直方法，其特征在于：所述步骤四中正向加载-卸载-反向加载-卸载的过程循环的次数为3至10次。