CN111558639B - 一种型材弯曲成型设备及其弯曲成型工艺 - Google Patents

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Abstract

一种型材弯曲成型设备及其弯曲成型工艺，所述型材弯曲成型设备包括压力机、压型模具、高压气体供给系统和循环水冷却系统；所述压型模具设有上模座、凸模、凹模、滚压轮、滚压模块、模块导轨、翘板和下模座；所述凸模固定在上模座上，凸模两侧设置与高压气体供给系统连通的充气嘴；所述凹模与凸模相对布置，凸模及凹模内壁均设置与循环水冷却系统连通的冷却水管，并在凹模下面对称布置两组翘板；所述翘板通过翘板转轴与下模座铰接装配，翘板一端与凹模底面接触，另一端与滚压模块底面接触；所述滚压模块上安装滚压轮。本发明通过对型材弯曲成型设备及与之匹配的弯曲成型工艺的优化设计，达到了减小产品曲率半径、提高产品质量的目的。

Description

一种型材弯曲成型设备及其弯曲成型工艺
技术领域
本发明涉及一种工件压型设备及压型工艺，尤其是一种适用于电动汽车电池托盘外框压型的型材弯曲成型设备及其弯曲成型工艺。
背景技术
随着新能源汽车技术的不断发展，电动汽车的比能量和比功率指标备受关注，同时为了提高其加速性能和续航里程，车体的轻量化设计显得尤为重要。而为了满足电动汽车轻量化设计理念要求，目前电动汽车的电池托盘边框大多选用铝合金型材制造。
如附图1、图2所示，现有技术中，以铝合金型材1为原材料的电动汽车电池托盘边框一般通过拉弯、压弯、滚弯等工艺成型，由于受铝合金型材1截面形状及尺寸的影响，在成型过程中极易出现工件弯曲部位型腔表面凹陷问题，为解决这一问题，一般采用较大弯曲半径或在弯曲部位采用铸件2与铝合金型材1拼焊结构，因此使得产品弯曲半径增大，不仅影响了电池托盘空间的利用，也不利于产品质量的提高。
发明内容
本发明提供一种型材弯曲成型设备及其弯曲成型工艺，旨在通过优化型材弯曲成型设备及与之匹配的弯曲成型工艺，达到减小产品曲率半径、提高产品质量的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种型材弯曲成型设备，包括压力机、压型模具、高压气体供给系统和循环水冷却系统；所述压型模具设有上模座、凸模、凹模、滚压轮、滚压模块、模块导轨、翘板和下模座；所述上模座与压力机的滑块装配，所述凸模固定在上模座上，凸模两侧设置与高压气体供给系统连通的充气嘴；所述凹模与凸模相对布置，凸模及凹模内壁均设置与循环水冷却系统连通的冷却水管，并在凹模下面对称布置两组翘板；所述翘板通过翘板转轴与下模座铰接装配，在翘板上设有与翘板转轴配合的滑槽，翘板一端与凹模底面接触，另一端与滚压模块底面接触；所述滚压模块与固定安装在下模座上的模块导轨配装，在滚压模块上安装滚压轮；所述下模座固定在压力机的工作台上。
上述型材弯曲成型设备，所述凸模两侧布置的充气嘴与工件型腔截面结构相匹配，其顶端为锥头结构，在充气嘴外面设置密封胶圈，在凸模与凹模闭合后，充气嘴插入工件两端的型腔中，并且通过充气嘴将工件两端型腔密封。
上述型材弯曲成型设备，所述压型模具还设有凹模导向组件，所述凹模导向组件为导向柱与导套配合模式，其中导向柱一端与凹模固定连接，另一端插入导套中，导向柱可沿导套内壁上下滑动，所述导套固定在下模座上。
上述型材弯曲成型设备，所述高压气体供给系统包括高压气瓶和高压气体供给管路，所述高压气瓶出口处设有压力表和流量计，在高压气体供给管路上设置流量控制阀。
上述型材弯曲成型设备，所述循环冷却系统包括热交换装置和冷却水循环管路，并在冷却水循环管路中设有控制开关。
上述型材弯曲成型设备，所述凸模及凹模内壁的冷却水管呈蛇形排布。
一种型材弯曲成型工艺，采用上述型材弯曲成型设备实现以型材为原料工件的弯曲成型，包括以下操作步骤：
a、原料型材加热，将设定长度尺寸的型材工件加热至红热状态；
b、工件摆放，将红热状态的工件放置于压型模具的凹模上，并通过压力机工作台上设置的定位机构对工件进行定位；
c、压型，开启压力机运行开关，压力机的滑块向下移动，上模座、凸模随之动作，凸模接触工件后继续下移，通过凹模向两组翘板一端施加压力，在压力作用下两组翘板绕翘板转轴转动，并在翘板上滑槽的导向作用下相对翘板转轴滑动，由此两组翘板的另一端驱动滚压模块向上移动，此时，安装在滚压模块上的滚压轮边缘与工件接触，随着滚压模块上行，滚压轮旋转使工件两端向上弯曲，当滚压模块上行至设定高度时，压型模具处于闭合状态，此时凸模两侧布置的充气嘴插入工件两端的型腔中，压力机停止运行；
d、充气，打开高压气体供给管路上的流量控制阀，通过充气嘴向工件型腔中注入高压气体；
e、冷却，在充气的同时打开冷却水循环管路中的控制开关，使循环水冷却系统处于工作状态；
f、保压，充气过程持续一定时间后，关闭高压气体供给管路上的流量控制阀，保压至设定时间；
g、开模，关闭冷却水循环管路中的流量控制阀，开启压力机运行开关，压力机的滑块向上移动，上模座、凸模随之动作，凸模与工件分离，凸模两侧布置的充气嘴从工件两端的型腔中拔出，此时施加在两组翘板一端上的压力被解除，两组滚压模块在自身重力作用下沿模块导轨向下滑动，驱动两组翘板恢复初始状态并将凹模向上顶起，此时将工件从凹模上取出，完成工件压型作业。
上述型材弯曲成型工艺，在所述步骤a中，采用感应加热方式对工件进行加热，加热温度控制在450～510℃范围内。
上述型材弯曲成型工艺，在所述步骤d中，通过高压气体供给系统中高压气瓶出口处的压力表和流量计判定气体压力和流量，通过流量控制阀调整高压气体压力在15～45MPa范围内，充气时间控制在5～10s范围内。
上述型材弯曲成型工艺，在所述步骤f中，保压时间控制在6～10s范围内。
本发明提供了一种型材弯曲成型设备及其弯曲成型工艺，尤其适用于电动汽车电池托盘外框的弯曲压型作业。所述型材弯曲成型设备不仅能通过压力机与压型模具配合完成工件的弯曲成型，而且还增设了高压气体供给系统和循环水冷却系统，并在凸模两侧设置与高压气体供给系统连通的充气嘴，因此可在压型模具合模后，通过充气嘴向红热状态的型材工件型腔中注入高压气体并保压一定时间，由此避免了在工件弯曲过程中出现表面凹陷问题，同时，通过循环水冷却系统对工件进行冷却，保证了工件能够快速定型。另外针对以6系或7系铝合金型材为原料的工件，通过加热、加压、冷却、保压的工艺过程还可强化其内部结构，从而提高了型材的机械性能。由此可见，本发明通过对型材弯曲成型设备及与之匹配的弯曲成型工艺的优化设计，达到了减小产品曲率半径、提高产品质量的目的。
附图说明
图1是本发明所涉及的铝型材工件横截面结构示意图；
图2是现有技术中工件弯曲部位铸件与铝合金型材拼焊结构图；
图3是本发明所述型材弯曲成型设备示意图；
图4是压型模具结构示意图；
图5是翘板及其装配结构示意图；
图6、图7是铝型材工件弯曲成型过程示意图。
图中各标号清单为：
1、铝型材；
2、铸件；
3、型材弯曲成型设备
3-1、高压气体供给系统，3-1-1、高压气瓶，3-1-2、压力表，3-1-3、流量计，3-1-4、高压气体供给管路，3-1-5、流量控制阀；
3-2、压力机；
3-3、压型模具，3-3-1、上模座，3-3-2、凸模，3-3-3、充气嘴，3-3-4、滚压轮，3-3-5、模块导轨，3-3-6、滚压模块，3-3-7、翘板，3-3-7-1、滑槽，3-3-8、翘板转轴，3-3-9、凹槽，3-3-10、下模座，3-3-11、凹模导向组件，3-3-12、冷却水管；
3-4、循环水冷却系统，3-4-1、热交换装置，3-4-2、冷却水循环管路，3-4-3、控制开关；
4、工件。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
参看图3，本发明所述的型材弯曲成型设备3包括压力机3-2、压型模具3-3及与压型模具3-3配合的高压气体供给系统3-1和循环水冷却系统3-4；所述压型模具3-3安装在压力机3-2上；所述高压气体供给系统3-1包括高压气瓶3-1-1和高压气体供给管路3-1-4，所述高压气瓶3-1-1出口处设有压力表3-1-2和流量计3-1-3，在高压气体供给管路3-1-4上设置流量控制阀3-1-5；所述循环水冷却系统3-4包括热交换装置3-4-1和冷却水循环管路3-4-2，并在冷却水循环管路3-4-2中设有控制开关3-4-3。
参看图4、图5，本发明所述的型材弯曲成型设备3，其压型模具3-3有上模座3-3-1、凸模3-3-2、凹模3-3-9、滚压轮3-3-4、滚压模块3-3-6、模块导轨3-3-5、翘板3-3-7和下模座3-3-10；所述上模座3-3-1与压力机3-2的滑块装配；所述凸模3-3-2固定在上模座3-3-1上，凸模3-3-2两侧设置与高压气体供给系统3-1连通的充气嘴3-3-3；所述凹模3-3-9与凸模3-3-2相对布置，凸模3-3-2及凹模3-3-9内壁均设置与循环水冷却系统3-4连通的呈蛇形排布的冷却水管3-3-12，并在凹模3-3-9下面对称布置两组翘板3-3-7；所述翘板3-3-7通过翘板转轴3-3-8与下模座3-3-10铰接装配，在翘板3-3-7上设有与翘板转轴3-3-8配合的滑槽3-3-7-1，翘板3-3-7一端与凹模3-3-9底面接触，另一端与滚压模块3-3-6底面接触；所述滚压模块3-3-6与固定安装在下模座3-3-10上的模块导轨3-3-5配装，在滚压模块3-3-6上安装滚压轮3-3-4；所述下模座3-3-10固定在压力机3-2的工作台上。
参看图4，本发明所述的型材弯曲成型设备3，其压型模具3-3中凸模3-3-2两侧布置的充气嘴3-3-3与工件型腔截面结构相匹配，其顶端为锥头结构，在充气嘴外面设置密封胶圈，在凸模3-3-2与凹模3-3-9闭合后，充气嘴3-3-3插入工件两端的型腔中，并且通过充气嘴3-3-3将工件两端型腔密封；另外在压型模具3-3还设有凹模导向组件3-3-11，所述凹模导向组件3-3-11为导向柱于导套配合模式，其中导向柱一端与凹模3-3-9固定连接，另一端插入导套中，导向柱可沿导套内壁上下滑动，所述导套固定在下模座3-3-10上。
参看图6、图7，本发明所述的型材弯曲成型工艺，采用上述型材弯曲成型设备3实现以型材为原料工件的弯曲成型，包括以下操作步骤：
a、原料型材加热，通过感应加热方式将设定长度尺寸的型材原料工件4加热至红热状态，加热温度控制在450～510℃范围内；
b、工件摆放，将红热状态的工件4放置于压型模具3-3的凹模3-3-9上，并通过压力机3-2工作台上设置的定位机构对工件4进行定位；
c、压型，开启压力机运行开关，压力机3-2的滑块向下移动，上模座3-3-1、凸模3-3-2随之动作，凸模3-3-2接触工件4后继续下移，通过凹模3-3-9向两组翘板3-3-7一端施加压力，在压力作用下两组翘板3-3-7绕翘板转轴3-3-8转动，同时在翘板3-3-7上滑槽3-3-7-1的导向作用下相对翘板转轴3-3-8滑动，由两组翘板3-3-7的另一端驱动滚压模块3-3-6向上移动，此时，安装在滚压模块3-3-6上的滚压轮3-3-4边缘与工件4接触，随着滚压模块3-3-6上行，滚压轮3-3-4旋转使工件4两端向上弯曲，当滚压模块3-3-6上行至设定高度时，压型模具3-3处于闭合状态，此时凸模3-3-2两侧布置的充气嘴3-3-3插入工件4两端的型腔中，压力机3-2停止运行；
d、充气，打开高压气体供给管路3-1-4上的流量控制阀3-1-5，通过充气嘴3-3-3向工件4型腔中注入高压气体，在该步骤中，可通过高压气体供给系统3-1中高压气瓶3-1-1出口处的压力表3-1-2和流量计3-1-3判定气体压力和流量，再通过流量控制阀3-1-5控制高压气体压力在15～45MPa范围内，充气时间控制在5～10s范围内；
e、冷却，在充气的同时打开冷却水循环管路3-4-2中的控制开关3-4-3，使循环水冷却系统处于工作状态；
f、保压，充气过程持续时间3～6s，然后关闭高压气体供给管路3-1-4上的流量控制阀3-1-5，保压时间6～10s；
g、开模，关闭冷却水循环管路3-4-2中的控制开关3-4-3，开启压力机运行开关，压力机3-2的滑块向上移动，上模座3-3-1、凸模3-3-2随之动作，凸模3-3-2与工件4分离，凸模3-3-2两侧布置的充气嘴3-3-3从工件4两端的型腔中拔出，此时施加在两组翘板3-3-7一端上的压力被解除，两组滚压模块3-3-6在自身重力作用下沿模块导轨3-3-5向下滑动，驱动两组翘板3-3-7恢复初始状态并将凹模3-3-9向上顶起，此时便可将工件4从凹模3-3-9上取出，完成工件4的压型作业。

Claims (7)

1.一种型材弯曲成型设备，其特征是，所述型材弯曲成型设备（3）包括压力机（3-2）、压型模具（3-3）、高压气体供给系统（3-1）和循环水冷却系统（3-4）；所述压型模具（3-3）设有上模座（3-3-1）、凸模（3-3-2）、凹模（3-3-9）、滚压轮（3-3-4）、滚压模块（3-3-6）、模块导轨（3-3-5）、翘板（3-3-7）和下模座（3-3-10）；所述上模座（3-3-1）与压力机（3-2）的滑块装配；所述凸模（3-3-2）固定在上模座（3-3-1）上，凸模（3-3-2）两侧设置与高压气体供给系统（3-1）连通的充气嘴（3-3-3）；所述凹模（3-3-9）与凸模（3-3-2）相对布置，凸模（3-3-2）及凹模（3-3-9）内壁均设置与循环水冷却系统（3-4）连通的冷却水管（3-3-12），并在凹模（3-3-9）下面对称布置两组翘板（3-3-7）；所述翘板（3-3-7）通过翘板转轴（3-3-8）与下模座（3-3-10）铰接装配，在翘板（3-3-7）上设有与翘板转轴（3-3-8）配合的滑槽（3-3-7-1），翘板（3-3-7）一端与凹模（3-3-9）底面接触，另一端与滚压模块（3-3-6）底面接触；所述滚压模块（3-3-6）与固定安装在下模座（3-3-10）上的模块导轨（3-3-5）配装，在滚压模块（3-3-6）上安装滚压轮（3-3-4）；所述下模座（3-3-10）固定在压力机（3-2）的工作台上；
所述凸模（3-3-2）两侧布置的充气嘴（3-3-3）与工件型腔截面结构相匹配，其顶端为锥头结构，在充气嘴外面设置密封胶圈，在凸模（3-3-2）与凹模（3-3-9）闭合后，充气嘴（3-3-3）插入工件两端的型腔中，并且通过充气嘴（3-3-3）将工件两端型腔密封；
所述高压气体供给系统（3-1）包括高压气瓶（3-1-1）和高压气体供给管路（3-1-4），所述高压气瓶（3-1-1）出口处设有压力表（3-1-2）和流量计（3-1-3），在高压气体供给管路（3-1-4）上设置流量控制阀（3-1-5）；
所述循环水冷却系统（3-4）包括热交换装置（3-4-1）和冷却水循环管路（3-4-2），并在冷却水循环管路（3-4-2）中设有控制开关（3-4-3）。
2.根据权利要求1所述的型材弯曲成型设备，其特征是，所述压型模具（3-3）还设有凹模导向组件（3-3-11），所述凹模导向组件（3-3-11）为导向柱于导套配合模式，其中导向柱一端与凹模（3-3-9）固定连接，另一端插入导套中，导向柱可沿导套内壁上下滑动，所述导套固定在下模座（3-3-10）上。
3.根据权利要求2所述的型材弯曲成型设备，其特征是，所述凸模（3-3-2）及凹模（3-3-9）内壁的冷却水管（3-3-12）呈蛇形排布。
4.一种型材弯曲成型工艺，其特征是，采用如权利要求1所述的型材弯曲成型设备（3）实现以型材为原料工件的弯曲成型，包括以下操作步骤：
a、原料型材加热，将设定长度尺寸的型材原料工件（4）加热至红热状态；
b、工件摆放，将红热状态的工件（4）放置于压型模具（3-3）的凹模（3-3-9）上，并通过压力机（3-2）工作台上设置的定位机构对工件（4）进行定位；
c、压型，开启压力机运行开关，压力机（3-2）的滑块向下移动，上模座（3-3-1）、凸模（3-3-2）随之动作，凸模（3-3-2）接触工件（4）后继续下移，通过凹模（3-3-9）向两组翘板（3-3-7）一端施加压力，在压力作用下两组翘板（3-3-7）绕翘板转轴（3-3-8）转动，同时在翘板（3-3-7）上滑槽（3-3-7-1）的导向作用下相对翘板转轴（3-3-8）滑动，由两组翘板（3-3-7）的另一端驱动滚压模块（3-3-6）向上移动，此时，安装在滚压模块（3-3-6）上的滚压轮（3-3-4）边缘与工件（4）接触，随着滚压模块（3-3-6）上行，滚压轮（3-3-4）旋转使工件（4）两端向上弯曲，当滚压模块（3-3-6）上行至设定高度时，压型模具（3-3）处于闭合状态，此时凸模（3-3-2）两侧布置的充气嘴（3-3-3）插入工件（4）两端的型腔中，压力机（3-2）停止运行；
d、充气，打开高压气体供给管路（3-1-4）上的流量控制阀（3-1-5），通过充气嘴（3-3-3）向工件（4）型腔中注入高压气体；
e、冷却，在充气的同时打开冷却水循环管路（3-4-2）中的控制开关（3-4-3），使循环水冷却系统处于工作状态；
f、保压，充气过程持续一定时间后，关闭高压气体供给管路（3-1-4）上的流量控制阀（3-1-5），保压至设定时间；
g、开模，关闭冷却水循环管路（3-4-2）中的控制开关（3-4-3），开启压力机运行开关，压力机（3-2）的滑块向上移动，上模座（3-3-1）、凸模（3-3-2）随之动作，凸模（3-3-2）与工件（4）分离，凸模（3-3-2）两侧布置的充气嘴（3-3-3）从工件（4）两端的型腔中拔出，此时施加在两组翘板（3-3-7）一端上的压力被解除，两组滚压模块（3-3-6）在自身重力作用下沿模块导轨（3-3-5）向下滑动，驱动两组翘板（3-3-7）恢复初始状态并将凹模（3-3-9）向上顶起，此时将工件（4）从凹模（3-3-9）上取出，完成工件（4）的压型作业。
5.根据权利要求4所述的型材弯曲成型工艺，其特征是，在所述步骤a中，采用感应加热方式对工件（4）进行加热，加热温度控制在450～510ºC范围内。
6.根据权利要求4所述的型材弯曲成型工艺，其特征是，在所述步骤d中，通过高压气体供给系统（3-1）中高压气瓶（3-1-1）出口处的压力表（3-1-2）和流量计（3-1-3）判定气体压力和流量，通过流量控制阀（3-1-5）调整高压气体压力在15～45MPa范围内，充气时间控制在5～10s范围内。
7.根据权利要求4所述的型材弯曲成型工艺，其特征是，在所述步骤f中，保压时间控制在6～10s范围内。
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