CN111760923A - 一种客车骨架铝合金型材的挤压-弯曲一体化成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种塑性加工技术领域的成形方法，具体涉及一种客车骨架变截面铝合金型材挤压弯曲一体化成型方法。将传统挤压机出料口改装成“梅花”型形状，通过其出料口处安装一套四辊轮装置，铝合金胚料经过热挤压形成型材，型材冷却前直接进入已经安装好的辊轮机构，先由靠近出口的两个辊轮按设定好程序将变截面型材夹住并起导向作用，后面两辊轮对型材施加弯矩，实现弯曲成型。也可加工出相对应不同的辊子，使其更好贴合型材方便加工并保证精度。辊轮连续移动到若干个设定位置，并停留相应时间，期间挤压型材以相对固定的速度通过辊轮之间，实现沿其挤压方向变弧度的弯曲变形。其生产效率高，工艺精度高，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑性加工技术领域的成形方法，具体涉及一种客车额铝合金骨架型材挤压弯曲一体化成型方法。
背景技术
现代汽车工业都围绕着安全、节能、环保的主题，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。然而，汽车轻量化必须以保证汽车的安全性能的前提下，尽可能减少质量，从而提高动力性，减少燃油消耗，降低排气污染。客车在公共交通工具中占有比重大，且具有大载客量、灵活方便、低成本的优点，地位重要。但客车发生的事故概率较大，侧翻也是主要事故原因，所以对客车的骨架材料、性能有着严格的要求。
轻量化材料的选择既要保证结构强度，也能降低车重。所以，铝合金在汽车中的使用非常广泛。铝合金作为轻量化材料有吸能效果好，加工性能良好，便于回收再生等优点。但目前铝合金的制造工艺以熔铸、挤压为主，随后进行冲压、弯曲等二次加工方法，挤压和弯曲两步工序为传统工艺生产金属弯曲型材的一般分成，而弯曲工序对生产成本起主导影响。如今部分有压弯、卷弯、拉弯等工艺可以对型材进行弯曲，但由于金属型材具有复杂结构形式且断面多筋壁薄，传统弯曲成型过程中易产生回弹、截面畸变和表面划伤等缺陷，同时需要大型设备，导致成本高，生产效率低，已成为制约汽车车身结构轻量化的瓶颈之一，故而研究金属型材的弯曲成型新工艺具有重要的实际意义。
发明内容
本发明是通过一步工序生产出客车骨架弯曲型材，使铝合金型材挤压-弯曲一体成型。该方法不仅减少了工序，节约大量成型模具，降低了成本，提高精度而且也可以提高立柱性能。由于客车骨架曲率大，其铝合金型材与挤压机出口会发生碰撞，本发明将传统挤压机出口改成“梅花”型，同时通过四辊轮装置对弯曲工艺中铝合金型材固定与导向，确定铝合金型材弯曲弧度以及实现弯曲弧度的变化。其挤压机“梅花”型出口如图一所示。
本发明具体是通过以下技术装置实现的，一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，包括挤压机出模口、工作台和弯曲机构，所述挤压机出模口包括挤压筒、挤压杆、杆芯及“梅花”型出口，所述挤压筒一测设有挤压杆，所述挤压杆内设有杆芯，所述挤压筒另一侧设有“梅花”型出口，所述工作台设在挤压机出模口处，所述工作台上固定有导轨，所述弯曲机构包括弯曲模支撑座、弯曲模，所述弯曲模为四辊轮装置，所述四辊轮装置由四个辊轮组成，所述辊轮一与辊轮二位于型材的两侧，所述辊轮一与辊轮三位于同一侧，所述辊轮二与辊轮四位于同一侧，所述辊轮一、辊轮三与辊轮二、辊轮四的垂直平分线相交于一点，所述辊轮固定在弯曲模支撑座上，所述弯曲模支撑座可沿工作台导轨移动。
优选的，所述辊轮能做两个轴向的移动和转动。
优选的，所述辊轮一与辊轮二相向运动。
优选的，所述辊轮通过支架固定在弯曲模支撑座上。
优选的，所述导轨为横纵交叉型。
优选的，所述弯曲模支撑座可沿导轨做两个方向移动。
本发明将挤压机出模口处外直接安装一个弯曲模，从挤压模出来未冷却的铝合金型材通过弯曲时，会受到一个力矩的作用，从而实现一定的弯曲变形。弯曲模由一系列的辊轮成，每个辊轮都能做两个轴向的移动和转动，共５个自由度。提前设定好每个辊轮之间的相对位置，或是在进行挤压工艺过程中进行调节。在挤压过程中调整各个辊轮的相对位置，三维弯曲型材也可相应的得到。其工艺装置原理如图2所示。其多弯曲度型材的流程图如图3所示，型材曲率半径原理如图4。
本发明在传统挤压机上进行挤压－弯曲一体化成型，由于客车骨架铝合金型材曲率大就可能会出现挤压出来的型材与挤压机出口相碰的情况，因此必须对传统挤压机出口结构进行改造。当挤压机出口改为“梅花” 或者圆锥台形时，这个问题就解决了。另外，本发明提出四辊轮装置，可以夹紧型材防止型材跳动，更好起到导向作用，使型材受力更加均匀，也能较好控制型材截面的形状，可提高骨架铝合金型材的精度。当面对各式异形截面立柱型材时，可加工出相对应的辊子，使其更好贴合型材方便加工并保证精度。同时，可按高温下铝合金型材的性能用不同材料的棍子进行弯曲工艺，这可以减少铝合金型材在弯曲工艺中内侧起皱，外侧过薄，从而提高客车骨架的强度。更好保证工艺精度。工作台上弯曲模支撑座沿导轨多个自由度移动，为辊轮实现弯曲弧度的变化。
附图说明
图1为挤压机“梅花”型出口。
图2为挤压－弯曲一体化工艺原理图。
图中：1-杆芯、2-挤压杆、3-挤压筒、4-“梅花”型出口、5-辊轮一、6-辊轮二、7-辊轮三、8-辊轮四、9-弯曲模支撑座、10-型材、11-胚料、。
图3为多弯曲度型材的流程图。
图4为型材滚弯成形理论半径。
具体实施方式
本发明具体是通过以下技术装置实现的，一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，包括挤压机出模口、工作台和弯曲机构，所述挤压机出模口包括杆芯1、挤压杆2、挤压筒3及“梅花”型出口4，所述挤压筒3一测设有挤压杆2，所述挤压杆2内设有杆芯1，所述挤压筒3另一侧设有“梅花”型出口4，所述工作台设在挤压机出模口处，所述工作台上固定有导轨，所述弯曲机构包括弯曲模支撑座、弯曲模，所述弯曲模为四辊轮装置，所述四辊轮装置由四个辊轮组成，所述辊轮一5与辊轮二6位于型材10的两侧，所述辊轮一5与辊轮三7位于同一侧，所述辊轮二6与辊轮四8位于同一侧，所述辊轮一5、辊轮三7与辊轮二6、辊轮四8的垂直平分线相交于一点，所述辊轮固定在弯曲模支撑座9上，所述弯曲模支撑座9可沿工作台导轨移动。
优选的，所述辊轮能做两个轴向的移动和转动。
优选的，所述辊轮一与辊轮二相向运动。
优选的，所述辊轮通过支架固定在弯曲模支撑座上。
优选的，所述导轨为横纵交叉型。
优选的，所述弯曲模支撑座可沿导轨做两个方向移动。
在挤压机出模口处安置工作台，工作台上固定有横纵交叉的导轨，也可以一定限度内调整工作台高度。辊轮通过支架固定在弯曲模支撑座上面，滑座可沿导轨做两个方向４个自由度的移动，弯曲弧度由辊轮的位置确定，以辊轮的移动实现弧度的变化。挤压型材出模口后的弯曲成形可以看成是对型材作连续的三点弯曲。挤压型材出模口后进入弯曲机构，两个前辊轮一，二相向运动，夹紧型材，防止型材跳动，起到导向作用，当挤压初始阶段的型材通过这两个辊轮后，在预先设计好的程序控制下，辊轮四移动到某一设定位置O4，使位于一侧的型材因受压而产生一定的塑性弯曲变形，辊轮三移动到某一设定位置O3，限定了型材的弯曲程度，并且由辊轮一，三，四三点确定一定的弧度。O1O3与O2O4的垂直平分线相交于点O，从而确定了圆心和型材的弧度。型材在挤压过程中不断进入辊轮之间，使型材实现进给，沿其挤压方向得到固定弧度的弯曲变形；在预先设计好的程序控制下，辊轮三，四连续移动到若干个设定位置，并停留相应时间，期间挤压型材以相对固定的速度通过辊轮之间，实现沿其挤压方向变弧度的弯曲变形。
以下通过具体实施方式，对本发明作进一步详细描述。
本例采用6061铝合金型材的客车侧围立柱，胚料温度设定为480℃，模具、挤压筒温度设为450℃，挤压速度0.5m/s。
1）调整工作台的高度，保持导轨面的清洁，确保滑座与导轨的正常配合，保证预紧力，防止松弛。
2）先将胚料、挤压筒等至于电磁感应炉升温至设定温度，后尽快装入挤压筒中，调整挤压杆速度，保证铝合金型材表面的光滑度。
3）当未冷却的铝合金型材从挤压机的“梅花型”出口移出时，辊轮一与滚轮二按设定程序向型材贴合。当摩擦增大到一定程度时，辊轮与型材一起滚动，实现型材的进给。
4）当型材经过辊轮一和辊轮二后，型材进行了弯曲工艺的初始阶段。判定预紧力合格后，辊轮四移动到某一设定位置O4，使位于一侧的型材因受压而产生一定的塑性弯曲变形，辊轮三移动到某一设定位置O3，限定了型材的弯曲程度，并且由辊轮一，三，四三点确定一定的弧度。O1O3与O2O4的垂直平分线相交于点O，从而确定了圆心和型材的弧度。
5）型材在弯曲过程中连续进入辊轮之间，使铝合金型材实现进给，沿其挤压方向得到设定的固定弧度的弯曲变形，弯曲度判定合格后，实现铝型材的输出；针对大曲率型材，在预先设计好的程序控制下，辊轮三，四可不断移动到若干个设定位置，并停留相应时间，期间挤压型材以程序设定好的相对固定的速度通过辊轮之间，实现沿其挤压方向变弧度的弯曲变形。
Claims (7)
1.一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，包括挤压机出模口、工作台和弯曲机构，所述挤压机出模口包括挤压筒、挤压杆、杆芯及“梅花”型出口，所述挤压筒一测设有挤压杆，所述挤压杆内设有杆芯，所述挤压筒另一侧设有“梅花”型出口，所述工作台设在挤压机出模口处，所述工作台上固定有导轨，所述弯曲机构包括弯曲模支撑座、弯曲模，所述弯曲模为四辊轮装置，所述四辊轮装置由四个辊轮组成，所述辊轮一与辊轮二位于型材的两侧，所述辊轮一与辊轮三位于同一侧，所述辊轮二与辊轮四位于同一侧，所述辊轮一、辊轮三与辊轮二、辊轮四的垂直平分线相交于一点，所述辊轮固定在弯曲模支撑座上，所述弯曲模支撑座可沿工作台导轨移动。
2.根据权利要求1所述一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，其特征是，所述辊轮能做两个轴向的移动和转动。
3.根据权利要求1所述一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，其特征是，所述辊轮一与辊轮二相向运动。
4.根据权利要求1所述一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，其特征是，所述辊轮通过支架固定在弯曲模支撑座上。
5.根据权利要求1所述一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，其特征是，所述导轨为横纵交叉型。
6.根据权利要求1所述一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型装置，其特征是，所述弯曲模支撑座可沿导轨做两个方向移动。
7.一种客车骨架铝合金型材挤压弯曲一体化成型方法包含以下步骤：
（1）调整工作台的高度，保持导轨面的清洁，确保滑座与导轨的正常配合，保证预紧力，防止松弛；
（2）先将胚料、挤压筒等至于电磁感应炉升温至设定温度，后尽快装入挤压筒中，调整挤压杆速度，保证铝合金型材表面的光滑度；
（3）当未冷却的铝合金型材从挤压机的“梅花型”出口移出时，辊轮一与滚轮二按设定程序向型材贴合，当摩擦增大到一定程度时，辊轮与型材一起滚动，实现型材的进给；
（4）当型材经过辊轮一和辊轮二后，型材进行了弯曲工艺的初始阶段，判定预紧力合格后，辊轮四移动到某一设定位置O4，使位于一侧的型材因受压而产生一定的塑性弯曲变形，辊轮三移动到某一设定位置O3，限定了型材的弯曲程度，并且由辊轮一，三，四三点确定一定的弧度，O1O3与O2O4的垂直平分线相交于点O，从而确定了圆心和型材的弧度；
（5）型材在弯曲过程中连续进入辊轮之间，使铝合金型材实现进给，沿其挤压方向得到设定的固定弧度的弯曲变形，弯曲度判定合格后，实现铝型材的输出；针对大曲率型材，在预先设计好的程序控制下，辊轮三，四可不断移动到若干个设定位置，并停留相应时间，期间挤压型材以程序设定好的相对固定的速度通过辊轮之间，实现沿其挤压方向变弧度的弯曲变形。
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