CN111515284B - 一种板材强变形装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种板材强变形装置及其工艺，涉及金属材料强变形加工领域，该装置包括机架，所述机架上设置有机架下横梁，所述机架下横梁一端安装有水平设置的第一牵引液压缸，另一端安装有第二牵引液压缸，所述第一牵引液压缸与所述第二牵引液压缸之间固定设置有凹模，所述凹模上用于放置坯料，所述坯料两端分别与所述第一牵引液压缸和第二牵引液压缸固定连接；所述凹模上方设置有机架上横梁，所述机架上横梁上均匀对称安装有竖直向下设置的液压缸，所述液压缸的活塞杆底部固定连接有上压头。本发明采用上述装置的板材强变形工艺，通过往复弯曲成型，可消除应变不均匀产生的影响，使得金属晶粒得到均匀细化。

Description

一种板材强变形装置及其工艺

技术领域

本发明涉及金属材料强变形加工领域，特别是涉及一种板材强变形装置及其工艺。

背景技术

弯曲成型可使材料得到有效的硬化，通过往复弯曲成型制备具有高性能的金属板材是比较有效的强变形工艺。金属板材在往复弯曲过程中，除了弯曲变形，还产生强烈的剪切变形，具有较大的切应变。由于应变量大，可达到细化材料晶粒，硬化材料的目的。传统的压弯工艺会引起应变不均匀的现象，容易形成缺陷，且材料不易校直。

发明内容

本发明的目的是提供一种板材强变形装置及其工艺，以解决上述现有技术存在的问题，通过往复弯曲成型，可消除应变不均匀产生的影响，使得金属晶粒得到均匀细化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种板材强变形装置，包括机架，所述机架上设置有机架下横梁，所述机架下横梁一端安装有水平设置的第一牵引液压缸，另一端安装有第二牵引液压缸，所述第一牵引液压缸与所述第二牵引液压缸之间固定设置有凹模，所述凹模上用于放置坯料，所述坯料两端分别与所述第一牵引液压缸和第二牵引液压缸固定连接；所述凹模上方设置有机架上横梁，所述机架上横梁上均匀对称安装有竖直向下设置的液压缸，所述液压缸的活塞杆底部固定连接有上压头。

可选的，所述凹模上表面均匀开设有多个平滑的弧形凹槽；所述液压缸包括依次设置的第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸、第六液压缸和第七液压缸，所述第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸均位于所述凹模的弧形凹槽上方。

可选的，所述第一牵引液压缸和第二牵引液压缸与所述坯料两端分别通过螺栓固定连接。

本发明还提供一种板材强变形工艺，包括如下步骤：

S1、将七组装配了上压头的液压缸装配至机架上横梁；将凹模和两侧的第一牵引液压缸、第二牵引液压缸装配至机架下横梁；

S2、坯料依次与凹模两侧的第一牵引液压缸、第二牵引液压缸的压头通过螺栓相连接，并覆盖于凹模上；使上横梁所有液压缸带动上压头下行，对坯料施加下压力F，使板料弯曲成型；

S3、上横梁所装配的七组液压缸全部部分回程，使下压力F减小但不消失，避免后续加工过程引起材料折叠；

S4、启动第一牵引液压缸，牵引坯料在上压头和凹模的作用下向左滑动，此时第二牵引液压缸随动，不提供牵引力或进给力；

S5、第一牵引液压缸停止牵引，第二牵引液压缸牵引坯料向右侧滑动，此时第一牵引液压缸不提供牵引力或进给力；

S6、循环S4、S5以实现往复弯曲成型；

S7、关闭两侧的第一牵引液压缸和第二牵引液压缸，带有上压头的七组液压缸全部完全回程；

S8、将坯料由第一牵引液压缸和第二牵引液压缸卸载，以得到弯曲强变形强化的金属板材，实现板材强变形工艺。

可选的，所述上压头施加的下压力F表达式为：

其中为F为下压力，单位为10KN；σ_b为材料抗拉强度，单位为MPa；t为板材厚度，单位为mm；B为板材弯曲线长度，单位为mm。

可选的，所述凹模的弧形凹槽的弯曲曲线计算方法为：

其中，n为弯曲弧度系数，l为距离凹模中线的距离，曲线对称布置，形成凹模弧形凹槽的弯曲曲线。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明利用材料在弯曲过程中引起的硬化，达到强化金属板材的目的，通过往复弯曲成型，可实现晶粒均匀细化，均匀提高板材强度。通过凹模设计的弯曲曲线，有效达到弯曲成型目的，并防止材料折叠、堆积。

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为本发明板材强变形装置和板材坯料装配示意图；

图2为本发明牵引液压缸与坯料连接方式示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

附图4为凹模示意图；

附图5为板材强变形工艺S2、S3工位示意图；

附图6为板材强变形工艺S4工位示意图；

附图7为板材强变形工艺S5工位示意图；

其中，1为机架上横梁、2为第一液压缸、3为第二液压缸、4为第三液压缸、5为第四液压缸、6为第五液压缸、7为第六液压缸、8为第七液压缸、9为金属板材坯料、10为凹模、11为第二牵引液压缸、12为第一牵引液压缸、13为机架下横梁。

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板材强变形装置及其工艺，以解决上述现有技术存在的问题，通过往复弯曲成型，可消除应变不均匀产生的影响，使得金属晶粒得到均匀细化。

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。

本发明提供一种板材强变形装置，如图1-图4所示，包括机架，机架上设置有机架下横梁13，机架下横梁13一端安装有水平设置的第一牵引液压缸12，另一端安装有第二牵引液压缸11，第一牵引液压缸12与第二牵引液压缸11之间固定设置有凹模10，凹模10上用于放置金属板材坯料9，金属板材坯料9两端分别与第一牵引液压缸12和第二牵引液压缸11固定连接；凹模10上方设置有机架上横梁1，机架上横梁1上均匀对称安装有竖直向下设置的液压缸，液压缸的活塞杆底部固定连接有上压头。凹模10上表面均匀开设有多个平滑的弧形凹槽，多个弧形凹槽之间通过平滑曲线连接，使得凹模10上表面呈平滑的波浪形结构；进一步优选的，液压缸包括依次设置的第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5、第五液压缸6、第六液压缸7和第七液压缸8，第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5、第五液压缸6和第六液压缸7均位于凹模10的弧形凹槽上方。第一牵引液压缸12和第二牵引液压缸11与金属板材坯料9两端分别通过螺栓固定连接。

本发明还提供一种板材强变形工艺，如图5-图7所示，包括如下步骤：

S1、将七组装配了上压头的液压缸装配至机架上横梁1；将凹模10和两侧的第一牵引液压缸12、第二牵引液压缸11装配至机架下横梁13；

S2、金属板材坯料9依次与凹模10两侧的第一牵引液压缸12、第二牵引液压缸11的压头通过螺栓相连接，并覆盖于凹模10上；使机架上横梁1所有液压缸带动上压头下行，对坯料施加下压力F，使板料弯曲成型；

S3、机架上横梁1所装配的七组液压缸全部部分回程，使下压力F稍微减小但不消失，避免后续加工过程引起材料折叠；

S4、启动第一牵引液压缸12，牵引金属板材坯料9在上压头和凹模10的作用下向左滑动，此时第二牵引液压缸11随动，不提供牵引力或进给力；

S5、第一牵引液压缸12停止牵引，第二牵引液压缸11牵引金属板材坯料9向右侧滑动，此时第一牵引液压缸12不提供牵引力或进给力；

S6、循环S4、S5以实现往复弯曲成型；

S7、关闭两侧的第一牵引液压缸12和第二牵引液压缸11，带有上压头的七组液压缸全部完全回程；

S8、将金属板材坯料9由第一牵引液压缸12和第二牵引液压缸11卸载，以得到弯曲强变形强化的金属板材，实现板材强变形工艺。

可选的，上压头施加的下压力F表达式为：

其中为F为下压力，单位为10KN；σ_b为材料抗拉强度，单位为MPa；t为板材厚度，单位为mm；B为板材弯曲线长度，单位为mm。

可选的，凹模的弧形凹槽的弯曲曲线计算方法为：

其中，n为弯曲弧度系数，l为距离凹模中线的距离，曲线对称布置，形成凹模弧形凹槽的弯曲曲线。

实施例一

对截面为40mm×5mm，长500mm的5083铝合金板材坯料在室温下进行强变形加工，具体操作如下：

S1、参考附图1将装配了下压头的第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5、第五液压缸6、第六液压缸7、第七液压缸8装配至机架上横梁1。将凹模10、第一牵引液压缸12和第二牵引液压缸11装配至机架下横梁13；

S2、参考附图1将金属板材坯料9依次与第一牵引液压缸12和第二牵引液压缸通过螺栓连接，并覆盖于凹模10上。参考附图5使机架上横梁1上装配的液压缸带动上压头下行，对坯料施加下压力16.9KN，使坯料弯曲成型；

S3、参考附图5，机架上横梁1所装配液压缸全部稍微回程，使下压力F稍微减小，避免后续加工过程引起材料折叠；

S4、参考附图5启动第一牵引液压缸12，牵引坯料在上压头和凹模10的作用下向左滑动，此时第二牵引液压缸11随动，不提供牵引力或进给力；

S5、参考附图5，第一液压缸12停止牵引，第二液压缸11牵引坯料向右侧滑动，此时第一液压缸12不提供牵引力或进给力；

S6、循环S4、S5以实现往复弯曲成型；

S7、关闭第一牵引液压缸12及第二牵引液压缸11，带有上压头的第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5、第五液压缸6、第六液压缸7和第七液压缸8，第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5、第五液压缸6和第六液压缸7全部完全回程；

S8、将坯料由牵引液压缸卸载，以得到弯曲强变形强化的金属板材，实现板材强变形工艺。

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 (5)

1.一种板材强变形装置，其特征在于：包括机架，所述机架上设置有机架下横梁，所述机架下横梁一端安装有水平设置的第一牵引液压缸，另一端安装有第二牵引液压缸，所述第一牵引液压缸与所述第二牵引液压缸之间固定设置有凹模，所述凹模上用于放置坯料，所述坯料两端分别与所述第一牵引液压缸和第二牵引液压缸固定连接；所述凹模上方设置有机架上横梁，所述机架上横梁上均匀对称安装有竖直向下设置的液压缸，所述液压缸的活塞杆底部固定连接有上压头；所述凹模上表面均匀开设有多个平滑的弧形凹槽，多个弧形凹槽之间通过平滑曲线连接，使得凹模上表面呈平滑的波浪形结构；所述液压缸包括依次设置的第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸、第六液压缸和第七液压缸，所述第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸均位于所述凹模的弧形凹槽上方。

2.根据权利要求1所述的板材强变形装置，其特征在于：所述第一牵引液压缸和第二牵引液压缸与所述坯料两端分别通过螺栓固定连接。

3.一种板材强变形工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1、将七组装配了上压头的液压缸装配至机架上横梁；将凹模和两侧的第一牵引液压缸、第二牵引液压缸装配至机架下横梁；

S2、坯料依次与凹模两侧的第一牵引液压缸、第二牵引液压缸的压头通过螺栓相连接，并覆盖于凹模上；使上横梁所有液压缸带动上压头下行，对坯料施加下压力F，使板料弯曲成型；

S3、上横梁所装配的七组液压缸全部部分回程，使下压力F减小但不消失，避免后续加工过程引起材料折叠；

S4、启动第一牵引液压缸，牵引坯料在上压头和凹模的作用下向左滑动，此时第二牵引液压缸随动，不提供牵引力或进给力；

S5、第一牵引液压缸停止牵引，第二牵引液压缸牵引坯料向右侧滑动，此时第一牵引液压缸不提供牵引力或进给力；

S6、循环S4、S5以实现往复弯曲成型；

S7、关闭两侧的第一牵引液压缸和第二牵引液压缸，带有上压头的七组液压缸全部完全回程；

S8、将坯料由第一牵引液压缸和第二牵引液压缸卸载，以得到弯曲强变形强化的金属板材，实现板材强变形工艺。

4.根据权利要求3所述的板材强变形工艺，其特征在于：所述上压头施加的下压力F表达式为：

其中为F为下压力，单位为10KN；σ_b为材料抗拉强度，单位为MPa；t为板材厚度，单位为mm；B为板材弯曲线长度，单位为mm。

5.根据权利要求3所述的板材强变形工艺，其特征在于：所述凹模的弧形凹槽的弯曲曲线计算方法为：

其中，n为弯曲弧度系数，l为距离凹模中线的距离，曲线对称布置，形成凹模弧形凹槽的弯曲曲线。

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