CN110548809A - 一种多类型金属型材的弯曲工装组件及弯曲加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属型材加工技术领域，具体涉及一种多类型金属型材的弯曲工装组件及弯曲加工方法，该弯曲工装组件包括配套使用的上模和两个下模，上模和下模均由两个环状金属件对称叠加拼接而成，并且拼接后的两个环状金属件的圆周表面上具有与金属型材的断面形状相匹配的接触部，两个环状金属件为可拆卸连接；使用状态下，金属型材分别与所述上模和下模的圆周表面上的接触部相配合，并在所述接触部的作用力下弯曲成型。本发明利用不同的上模和下模组合，即可实现对不同断面形状的金属型材的弯曲加工，该弯曲工装组件的加工、安装和维护均非常简单，并且大大简化了生产工序，保证了加工精度，提升了产品质量，适用于批量化生产。

Description

一种多类型金属型材的弯曲工装组件及弯曲加工方法

技术领域

本发明涉及金属型材加工技术领域，具体涉及一种多类型金属型材的弯曲工装组件及弯曲加工方法。

背景技术

在日常生产中，利用型材特有的断面形状所具有的力学物理性能的情况极为常见，例如，液罐车罐体上通常采用一些经过弯曲/卷环加工而成的多种形状的金属型材(如等边角铝型材)作为罐体的加强件。但由于金属型材自身的力学及结构特点，当需要沿着金属型材的某一个特定方向实施弯曲甚至卷环(圈)时，操作变得比较困难。

现有技术对金属型材进行弯曲加工的方法主要有以下几种：(1)通过对金属型材实施加热后进行分段弯曲，该方法容易导致波浪变形翘曲、难于把控的收缩率以及高温导致金属型材内部金相组织发生变化题，进而使得弯曲后的金属型材在后续使用中毫无征兆的出现脆断、裂纹(铝型材尤为突出)等质量问题，引发产品安全隐患；(2)通过对金属型材内侧局部去除材料，再逐段弯折实现环状结构(见图7)，该方法存在加工工序复杂化、切割焊接变形大、焊后圆弧不一致的缺陷，不可避免的产生“热加工”变形，而且断面形状越复杂则变形越大，切割/焊接也越困难，产品质量越难保证，给半成品的调校也带来不利因素，产品精度大幅下降；(3)通过钣金切割、拼焊的加工方式，即钣金件先切割成单一零件，再拼焊出所需结构件，该加工工序复杂，同样存在焊接变形大、焊后圆弧不一致，且难于保证加工精度、结构臃肿、自重增大、外观不好看的问题；此外，上述无论是高温加热后弯曲、还是型材局部切割去除材料后焊接，或是钣金拼焊的方式，在需要保证尺寸、形位公差及外观的情况下，不但要使用专门的工装进行夹持，而且对工人的弯曲手法、焊接技术的要求也较高，生产上费时费力，产品一致性差，这几种加工方法不适合在量产中推广，无法满足现代企业批量化生产的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种多类型金属型材的弯曲工装组件及弯曲加工方法，该方法利用不同的上模和下模组合，即可实现对不同断面形状的金属型材的弯曲加工，而且该方法大大简化了生产工序，保证了加工精度，适用于批量化生产。

提供一种多类型金属型材的弯曲工装组件，包括配套使用的上模和两个下模，所述上模套设于弯曲机的主动轮轴上，所述两个下模分别套设于弯曲机的从动轮轴上，并且两个下模位于同一水平面上，所述上模与下模的间距可调节；

所述上模和下模均由两个环状金属件对称叠加拼接而成，并且拼接后的两个环状金属件的圆周表面上具有与金属型材的断面形状相匹配的接触部，所述环状金属件的中部开设有轮轴孔，所述两个环状金属件为可拆卸连接；

使用状态下，金属型材分别与所述上模和下模的圆周表面上的接触部相配合，并在所述接触部的作用力下弯曲成型。

上述技术方案中，所述环状金属件的一侧表面设置有用于套设主动轮轴或从动轮轴的导向筒。

上述技术方案中，所述弯曲工装组件还包括用于防止金属型材偏离接触部的环状挡板，所述环状挡板的直径大于所述环状金属件的直径；使用状态下，两个所述环状挡板分别固定于环状金属件的两侧。

上述技术方案中，所述环状挡板为尼龙材质的环状挡板。

上述技术方案中，所述金属型材为型钢或铝合金型材，所述型钢包括热轧钢棒、扁钢、冷拉钢材、热轧型钢和钢管。

上述技术方案中，所述热轧型钢包括等边角钢、不等边角钢、槽钢、工字钢、L型钢、H型钢和T型钢。

上述技术方案中，所述接触部的截面为V型槽、V型凸起、T型槽、T型凸起、弧型槽或工型槽结构。

本发明还提供一种多类型金属型材的弯曲加工方法，该方法是采用上述的弯曲工装组件与弯曲机共同进行的，该方法包括以下步骤：

S1、计算金属型材的长度、下料，并校正；

S2、将所述弯曲工装组件安装到弯曲机，其中上模安装在弯曲机的主动轮轴上，两个下模分别安装在弯曲机的从动轮轴上，然后调整好上模和下模轴线之间的平行度，并且确保上模和下模的外侧面均位于同一平面上；

S3、启动弯曲机，试运转弯曲工装组件，并确认上模和下模的圆周运动平顺，保证上模和下模的径向跳动在允许值范围内；

S4、装入金属型材，金属型材分别与上模和下模的接触部接触，并调整弯曲机主动轮的进给量，以使弯曲后的金属型材的弧度与罐体的弧度相吻合；

S5、启动弯曲机，先低速运转所述弯曲工装组件，使金属型材能够从上模与下模之间进料的同时完成弯曲，并顺利地从下模的上方卷出，然后检查金属型材是否有拉裂、扭曲等不良问题；

S6、逐步调整上模与下模的间距，控制主动轮的下压量，重复步骤S5，直至经过弯曲加工后得到的金属型材的各项参数符合要求；

S7、校正金属型材，并将其首尾点焊固定，即完成金属型材的弯曲加工，得到弯曲卷环成品。

本发明的有益效果：

本发明的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，包括配套使用的上模和两个下模，上模和下模均由两个环状金属件对称叠加拼接而成，并且拼接后的两个环状金属件的圆周表面上具有与金属型材的断面形状相匹配的接触部，环状金属件的中部开设有轮轴孔，两个环状金属件为可拆卸连接；使用状态下，上模套设于弯曲机的主动轮轴上，两个下模分别套设于弯曲机的从动轮轴上，并且两个下模位于同一水平面上，金属型材分别与所述上模和下模的圆周表面上的接触部相配合，并在所述接触部的作用力下弯曲成型。该弯曲工装组件的上模和下模均由环形金属板拼接而成，非常易于加工，且根据不同金属型材的断面形状，只需对应改变上模和下模的接触部结构，使其与型材断面形状相匹配，即可在弯曲机实现对不同类型金属型材的弯曲加工，该接触部的结构也很容易加工实现，故整体简单结构，制作成本极其低廉，而且该弯曲工装组件的安装、调整、拆卸、更换都非常简单，只需在弯曲机上的主动轮轴和从动轮轴上微调相互位置并保证平面度即可正常工作，大大提升了生产效率高；另一方面，采用该弯曲工装组件进行弯曲加工的方法，先调整好上模和下模轴线之间的平行度，上模和下模的外侧面均位于同一平面上，这样则能够避免弯曲加工时金属型材发生扭曲变形的问题，保证加工精度；然后调整弯曲机主动轮的进给量，以使弯曲后的金属型材的弧度与罐体的弧度相吻合；接着，使弯曲机低速运转，金属型材从上模与下模之间进料的同时完成弯曲，并顺利地从下模的上方卷出；再逐步调整上模与下模的间距，控制主动轮的下压量，重复使金属型材从上模与下模之间进料、出料，分多次弯曲，直至最后得到金属型材成品的弧度、直径大小等各项指标均符合要求。由此，本发明利用弯曲工装组件进行冷加工的方法，从根本上解决了现有技术采用热加工或者局部切割去除材料后焊接或者钣金零件拼焊的加工方式所造成翘曲变形、焊接变形、裂纹等安全质量问题，而且大大简化了加工工序，缩短生产周期，通过更换不同的上模和下模组合，即可对各类型钢、铝合金型材等金属型材进行弯曲卷环加工，并使金属型材原有强度等力学物理性能在保持其原有断面形状的前提下得以充分发挥，保证了加工精度，提升产品的外观质量，实现了产品的轻量化，具有非常好的产业化应用前景。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实施例的第一种实施方式的弯曲工装组件的使用状态示意图，其中：

图1-1为图1中A-A处的剖视图；

图1-2为图1中B-B处的剖视图；

图1-3为图1中C-C处的剖视图。

图2为本实施例的第二种实施方式的弯曲工装组件的使用状态示意图，其中：

图2-1为图2中A-A处的剖视图；

图2-2为图2中B-B处的剖视图；

图2-3为图2中C-C处的剖视图。

图3为本实施例的第三种实施方式的弯曲工装组件的使用状态示意图，其中：

图3-1为图3中A-A处的剖视图；

图3-2为图3中B-B处的剖视图；

图3-3为图3中C-C处的剖视图。

图4为本实施例的第四种实施方式的弯曲工装组件的使用状态示意图，其中：

图4-1为图4中A-A处的剖视图；

图4-2为图4中B-B处的剖视图；

图4-3为图4中C-C处的剖视图。

图5为本实施例的第五种实施方式的弯曲工装组件的使用状态示意图，其中：

图5-1为图5中A-A处的剖视图；

图5-2为图5中B-B处的剖视图；

图5-3为图5中C-C处的剖视图。

图6为本实施例的一种多类型金属型材的弯曲加工方法的流程图。

图7为现有技术对金属型材内侧局部去除材料再逐段弯折而得到的金属型材的结构示意图。

附图标记：

上模1、下模2、金属型材3、环状挡板4。

具体实施方式

结合以下实施例及附图对本发明作进一步描述。

本实施例的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，如图1至图5所示，包括配套使用的上模1和两个下模2，上模1套设于弯曲机的主动轮轴上，两个下模2分别套设于弯曲机的从动轮轴上，并且两个下模2位于同一水平面上，上模1与下模2的间距可调节。上模1和下模2均由两个环状金属件对称叠加拼接而成，并且拼接后的两个环状金属件的圆周表面上具有与金属型材3的断面形状相匹配的接触部，环状金属件的中部开设有轮轴孔，两个环状金属件为可拆卸连接。使用状态下，金属型材3分别与上模1和下模2的圆周表面上的接触部相配合，并在接触部的作用力下弯曲成型。

该弯曲工装组件的上模1和下模2均由环状金属件拼接而成，非常易于加工，根据不同金属型材3的断面形状，只需对应改变上模1和下模2的接触部结构，使其与型材断面形状相匹配，即可在弯曲机实现对不同类型金属型材3的弯曲加工，该接触部的结构也很容易加工实现，故整体简单结构，制作成本极其低廉，而且该弯曲工装组件的安装、调整、拆卸、更换都非常简单，只需在弯曲机上的主动轮轴和从动轮轴上微调相互位置并保证平面度即可正常工作，大大提升了生产效率高。

具体的，环状金属件的一侧表面设置有用于套设主动轮轴或从动轮轴的导向筒，便于安装和拆卸，操作方便。

具体的，弯曲工装组件还包括用于防止金属型材3偏离接触部的环状挡板4，环状挡板4的直径大于环状金属件的直径。使用状态下，两个环状挡板4分别固定于环状金属件的两侧，使金属型材3被夹在两个环状挡板4之间，从而防止在弯曲加工过程中，金属型材3与接触部脱离而发生跑偏的现象(见图3和图4)。

作为优选的实施方案，环状挡板4为尼龙材质的环状挡板4，具有硬度和刚度强的优点，耐磨性能好，加工过程中，能够校正金属型材3本身的轻微变形、扭曲等质量问题，而不会对金属型材3本身产生划伤、挤压变形等新的损伤，确保成品不会因为加工过程而产生二次质量问题。

该弯曲工装组件通用性非常高，通过选择不同接触部结构的上模1和下模2的组合搭配，从而可以适应各种类型金属型材3(即不同的断面形状)的弯曲加工。该金属型材3可以是型钢或者铝合金型材，其中，型钢包括热轧钢棒、扁钢、冷拉钢材、热轧型钢和钢管；热轧型钢包括等边角钢、不等边角钢、槽钢、工字钢、L型钢、H型钢和T型钢。对应的，接触部的截面为V型槽、V型凸起、T型槽、T型凸起、弧型槽或工型槽结构。

以下分别针对不同断面形状的金属型材3，对弯曲工装组件及其对应的上模1和下模2的接触部结构予以说明：

第一种实施方式如图1所示，待加工的金属型材3为等边角铝型材，其断面形状为V型槽，对应上模1和下模2的接触部的结构与该等边角铝型材的断面形状相匹配，即上模1的接触部的截面为V型槽结构(见图1-1)，下模2的接触部的截面为V型凸起结构(见图1-2)，经过弯曲加工后得到等边角铝型材弯曲卷环(向外弯曲卷环)(见图1-3)。

第二种实施方式如图2所示，待加工的金属型材3为等边角铝型材，其断面形状为V型槽，与第一种实施方式不同的是，将上模1和下模2对换，即上模1的接触部的截面为V型凸起结构(见图2-1)，下模2的接触部的截面为V型槽结构(见图2-2)，经过弯曲加工后得到等边角铝型材弯曲卷环(向外弯曲卷环)(见图2-3)。

上述第一种和第二种实施方式中，关于弯曲方向的定义为：朝断面开口一侧弯曲为向内弯曲，朝背离断面开口一侧弯曲为向外弯曲。

第三种实施方式如图3所示，待加工的金属型材3为T型钢，其断面形状为T型，对应上模1和下模2的接触部的结构与该T型钢的断面形状相匹配，即下模2的接触部的截面为V型凸起结构(见图3-2)，上模1的接触部的截面为平面(见图3-1)，经过弯曲加工后得到T型钢弯曲卷环(向外弯曲卷环)(见图3-3)。同时，为了防止加工过程中T型钢与上模1接触部之间脱离，该弯曲工装组件还包括两个环状挡板4，两个环状挡板4分别固定于上模1的两侧，从而将T型钢夹在两个环状挡板4之间。

第四种实施方式如图4所示，待加工的金属型材3为T型钢，其断面形状为T型，与第三种实施方式不同的是，将上模1和下模2对换，即上模1的接触部的截面为V型凸起结构(见图4-1)，下模2的接触部的截面为平面(见图4-2)，经过弯曲加工后得到T型钢弯曲卷环(向内弯曲卷环)(见图4-3)。同时，为了防止加工过程中T型钢与下模2接触部之间脱离，该弯曲工装组件还包括两个环状挡板4，两个环状挡板4分别固定于下模2的两侧，从而将T型钢夹在两个环状挡板4之间。

上述第三种和第四种实施方式中，关于弯曲方向的定义为：朝T型钢的T型部的一侧弯曲为向内弯曲，朝背离T型部的一侧弯曲为向外弯曲。

第五种实施方式如图5所示，待加工的金属型材3为矩形钢管，其断面形状为矩形，对应上模1和下模2的接触部的结构与该矩形钢管的断面形状相匹配，即上模1和下模2的接触部的截面均为直角V型槽结构(见图5-1和图5-2)，经过弯曲加工后得到矩形钢管弯曲卷环(见图5-3)。

如图6所示，针对以上多类型金属型材，采用上述弯曲工装组件的弯曲加工方法包括以下步骤：

S1、计算金属型材的长度、下料，并校正；

S2、将弯曲工装组件安装到弯曲机，其中上模安装在弯曲机的主动轮轴上，两个下模分别安装在弯曲机的从动轮轴上，然后调整好上模和下模轴线之间的平行度，并且确保上模和下模的外侧面均位于同一平面上；

S3、启动弯曲机，试运转弯曲工装组件，并确认上模和下模的圆周运动平顺，保证上模和下模的径向跳动在允许值范围内；

S4、装入金属型材，金属型材分别与上模和下模的接触部接触，并调整弯曲机主动轮的进给量，以使弯曲后的金属型材的弧度与罐体的弧度相吻合；

S5、启动弯曲机，先低速运转弯曲工装组件，使金属型材能够从上模与下模之间进料的同时完成弯曲，并顺利地从下模的上方卷出，然后检查金属型材是否有拉裂、扭曲等不良问题；

S6、逐步调整上模与下模的间距，控制主动轮的下压量，重复步骤S5，直至经过弯曲加工后得到的金属型材的各项参数符合要求；

S7、校正金属型材，并将其首尾点焊固定，即完成金属型材的弯曲加工，得到金属型材弯曲卷环。

最后将该金属弯曲卷环与罐体的内壁焊接，从而可起到加强罐体的作用。

该方法是利用弯曲工装组件进行冷加工的方法，从根本上解决了现有技术采用热加工或者局部切割去除材料后焊接或者钣金零件拼焊的加工方式所造成翘曲变形、焊接变形、裂纹等安全质量问题，而且大大简化了加工工序，缩短生产周期，通过更换不同的上模和下模组合，即可对各类型钢、铝合金型材等金属型材进行弯曲卷环加工，并使金属型材原有强度等力学物理性能在保持其原有断面形状的前提下得以充分发挥，保证了加工精度，提升产品的外观质量，实现了产品的轻量化，具有非常好的产业化应用前景。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种多类型金属型材的弯曲工装组件，其特征在于：包括配套使用的上模和两个下模，所述上模套设于弯曲机的主动轮轴上，所述两个下模分别套设于弯曲机的从动轮轴上，并且两个下模位于同一水平面上，所述上模与下模的间距可调节；

所述上模和下模均由两个环状金属件对称叠加拼接而成，并且拼接后的两个环状金属件的圆周表面上具有与金属型材的断面形状相匹配的接触部，所述环状金属件的中部开设有轮轴孔，所述两个环状金属件为可拆卸连接；

使用状态下，金属型材分别与所述上模和下模的圆周表面上的接触部相配合，并在所述接触部的作用力下弯曲成型。

2.根据权利要求1所述的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，其特征在于：所述环状金属件的一侧表面设置有用于套设主动轮轴或从动轮轴的导向筒。

3.根据权利要求1所述的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，其特征在于：所述弯曲工装组件还包括用于防止金属型材偏离接触部的环状挡板，所述环状挡板的直径大于所述环状金属件的直径；使用状态下，两个所述环状挡板分别固定于环状金属件的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，其特征在于：所述环状挡板为尼龙材质的环状挡板。

5.根据权利要求1所述的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，其特征在于：所述金属型材为型钢或铝合金型材，所述型钢包括热轧钢棒、扁钢、冷拉钢材、热轧型钢和钢管。

6.根据权利要求5所述的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，其特征在于：所述热轧型钢包括等边角钢、不等边角钢、槽钢、工字钢、L型钢、H型钢和T型钢。

7.根据权利要求6所述的一种多类型金属型材的弯曲工装组件，其特征在于：所述接触部的截面为V型槽、V型凸起、T型槽、T型凸起、弧型槽或工型槽结构。

8.一种多类型金属型材的弯曲加工方法，其特征在于：该方法是采用权利要求1至7任意一项所述的弯曲工装组件与弯曲机共同进行的，该方法包括以下步骤：

S1、计算金属型材的长度、下料，并校正；

S2、将所述弯曲工装组件安装到弯曲机，其中上模安装在弯曲机的主动轮轴上，两个下模分别安装在弯曲机的从动轮轴上，然后调整好上模和下模轴线之间的平行度，并且确保上模和下模的外侧面均位于同一平面上；

S3、启动弯曲机，试运转弯曲工装组件，并确认上模和下模的圆周运动平顺，保证上模和下模的径向跳动在允许值范围内；

S4、装入金属型材，金属型材分别与上模和下模的接触部接触，并调整弯曲机主动轮的进给量，以使弯曲后的金属型材的弧度与罐体的弧度相吻合；

S5、启动弯曲机，先低速运转所述弯曲工装组件，使金属型材能够从上模与下模之间进料的同时完成弯曲，并顺利地从下模的上方卷出，然后检查金属型材是否有拉裂、扭曲等不良问题；

S6、逐步调整上模与下模的间距，控制主动轮的下压量，重复步骤S5，直至经过弯曲加工后得到的金属型材的各项参数符合要求；

S7、校正金属型材，并将其首尾点焊固定，即完成金属型材的弯曲加工，得到弯曲卷环成品。