CN116140427A - 一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，包括S1、制定拉弯件成形过程中的重点保证形状尺寸重要性排序；S2、型材拉弯成形仿真模拟计算；S3、导出的模具曲线，设计拉弯模具；S4、制造模具；S5、利用仿真计算出的模拟拉弯曲线编写拉弯程序；S6、拉弯前在型材件底部划线用于测量拉弯成形后的拉伸变形量；S7、进行模具拉弯试验；S8、利用检测样板检测拉弯件的外形；S9、重新加工修正模具曲线，并按照步骤S7进行拉弯试验。本发明的拉弯成形方法通过合理的最小固定的拉伸变形量参数有效控制拉弯件拉伸变形量的基础上，增加了纯弯曲变形成分的回弹补充，可以减少截面的收缩变形量和角度畸变，保证截面形状的稳定性和精度。

Description

一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法

技术领域

本发明涉及型材大曲率半径型材弯曲成形工艺技术领域，尤其涉及一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法。

背景技术

拉弯成形工艺是一种不锈钢、碳钢、铝合金型材大曲率半径弯曲成形方法之一；该工艺是在拉伸力和弯矩的共同作用下迫使型材整个截面正应力状态下在模具上产生弯曲变形，回弹小，无起皱。是轨道车辆用型材弯曲成形的主要工艺之一。参见图1a至图1b所示，图1a和图1b分别示出了不锈钢弯型材拉弯成形件和典型截面形状的结构示意图。参见图2a和图2b所示，图2a和图2b分别示出了铝合金挤压型材拉弯成形件和典型截面形状的结构示意图。

现有技术中，拉弯模具设计和调试时主要通过增加拉伸减小回弹，以保证外形尺寸形状为主，不注重拉伸量对截面形状的影响。导致零件拉弯成形后因拉伸量过大，型材截面尺寸收缩大和截面形状角度畸变严重，质量未能达到预期要求，模具的修改次数增加。其次，现有技术中的模具设计和拉弯件生产对拉伸变形量大小重视不足，导致最终成品件实际拉伸变形量多少，影不影响零件质量没有概念和数据积累。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过控制拉弯过程中型材底部拉伸量大小，优化和改进拉弯成形模具设计和调试方法，避免拉弯过程中过渡拉伸，保证最终成形件的截面尺寸收缩变形最小，角度畸变最小，还能保证型材外形形状尺寸的固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，该拉弯成形方法主要包括以下步骤：

S1、制定拉弯件成形过程中的重点保证形状尺寸重要性排序分别为截面形状精度尺寸、拉伸变形量控制、外形精度；

S2、型材拉弯成形仿真模拟计算，通过仿真计算结果显示的应力变形曲线中型材的底部变形量控制为：

碳钢和不锈钢材料的拉伸变形量固定参数控制在1％～3％以内；

铝合金材料的拉伸变形量固定参数控制在0～2％以内；

并在模拟结果的基础上导出模拟出的模具曲线；

S3、根据步骤S2模拟结果导出的模具曲线，设计拉弯模具，并根据仿真分析得出的模具曲线预测拉弯件截面变形量，以分析最终零件是否达到使用要求；

S4、按照导出的模具形面曲线图设计和制造模具；

S5、利用仿真计算出的模拟拉弯曲线编写拉弯程序，保证用此程序拉弯的拉伸变形量在S2要求范围内；

S6、拉弯成形前在型材件底部用划线尺划线用于测量拉弯成形后的型材拉伸变形量；

S7、进行模具拉弯试验，调整拉弯程序使之型材底部变形量要达到S2要求。测量截面变形最佳状态尺寸，记录此时的型材底部的的拉伸变形量，并作为需要控制的固定拉伸变形量参数，将来用于实际生产中。

S8、利用检测样板检测所述步骤S7中的拉弯件的外形，并根据检测样板与拉弯件的大圆弧处相差的尺寸进行模具曲线调整；

S9、重新加工修正模具曲线，并按照步骤S7进行拉弯试验。

进一步的，所述步骤S3中，根据模拟结果导出模具曲线，以导出模具型面的上下面曲线。

进一步的，所述步骤S4中分为适用于不锈钢或碳钢拉弯成形件的模具和适用于铝合金挤压型材成形件的模具。

进一步的，所述适用于不锈钢或碳钢拉弯成形件的模具包括：

模具本体；以及

固定于所述模具本体上部的侧面的成形模具侧板；

所述模具本体和所述成形模具侧板之间形成为不锈钢拉弯成形件的成形空间。

进一步的，所述适用于铝合金挤压型材成形件的模具包括：

模具本体；以及

固定于所述模具本体上部的侧面的成形模具侧板；

所述模具本体和所述成形模具侧板之间形成为碳钢拉弯成形件的成形空间。

进一步的，所述步骤S6中，通过划线尺在型材底部按照L＝50mm间距进行划线；

根据划线部位，确定拉弯后的延伸量L1，且拉伸量为：

Φ％＝(L1-50)/50。

进一步的，所述碳钢和不锈钢材料的拉伸变形量固定参数控制在1％-3％以内；

所述铝合金挤压型材材料的拉伸变形量固定参数控制在0-2％以内。

进一步的，所述步骤S8中，根据拉弯件外形尺寸检查结果进行模具曲线调整的方式为：

通过弧长不变，增加包角即减小半径尺寸方式补偿回弹量。

在上述技术方案中，本发明提供的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，具有以下有益效果：

本发明的拉弯成形方法有效控制拉伸变形量，增加了纯弯曲变形的回弹补充，可以减少截面的收缩变形量和角度畸变，保证截面形状和尺寸的稳定性和精度。并且后续生产中通过检测和程序控制固定的拉伸变形量参数进行调试和生产。

本发明的拉弯成形方法对于多种曲率半径组合而成的拉弯成形件可以减小各曲线段截面形状尺寸的差值，增加一致性，有利于零件质量提升；模具设计和调试有了具体的固定数字参数控制依据，通过准确控制变形量参数，提升了成形精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例公开的不锈钢或碳钢型材拉弯成形件的结构示意图；

图1b为本发明实施例公开的不锈钢或碳钢型材拉弯成形件的典型截面形状示意图；

图2a为本发明实施例公开的铝合金挤压型材拉弯成形件的结构示意图；

图2b为本发明实施例公开的铝合金挤压型材拉弯成形件的典型截面形状示意图；

图3a为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的拉弯成形件截面应力分布原理图；

图3b为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的拉弯成形建模拟后拉弯成形件各处应力分布图；

图3c为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的导出的模具型面的上下面曲线图；

图4a为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的适用于不锈钢或碳钢拉弯成形件的模具的结构示意图；

图4b为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的适用于铝合金拉弯成形件的模具的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的划线尺的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的拉弯毛坯型材底部划线状态的示意图；

图7为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的成形后的零件的划线部位的示意图；

图8a为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的待检测的拉弯成形件的结构示意图；

图8b为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的检测样板的结构示意图；

图8c为本发明实施例公开的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法的利用检测样板检测拉弯成形件的原理图。

附图标记说明：

101、模具本体；102、成型模具侧板；103、成型空间；

2、划线尺；

3、型材件；

4、拉弯成形件；

5、检测样板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1a～图8c所示；

本实施例的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，该拉弯成形方法主要包括以下步骤：

S1、制定拉弯件成形过程中的重点保证形状尺寸重要性排序分别为截面形状精度尺寸、拉伸变形量控制、外形精度；其中，型材底部变形量的控制分为，碳钢和不锈钢材料的拉伸变形量固定参数控制在1％～3％以内；铝合金挤压型材材料的拉伸变形量固定参数控制在0～2％以内。

S2、型材拉弯成形仿真模拟计算，通过仿真计算结果显示的应力变形曲线中型材的底部变形量控制为：

碳钢和不锈钢材料的拉伸变形量固定参数控制在1％～3％以内；

铝合金挤压型材材料的拉伸变形量固定参数控制在0～2％以内；

并在模拟结果的基础上导出模拟出的模具曲线；

参见图3a所示，其示出了拉弯成形件截面应力分布情况，整个截面处于正应力拉伸状态，目的是防止底部出现起皱和减小弯曲回弹量。其中，图3a中H尺寸值越小，拉伸量越小，对保证截面形状越有利。参见图3b所示，图3b示出了拉弯成形件4模拟后拉弯成形件4各处应力分布的情况示意图。

S3、根据步骤S2模拟结果导出的模具曲线，设计拉弯模具，并根据仿真分析得出的模具曲线预测拉弯件截面变形量，以分析是否达到使用要求；

S4、按照导出的模具形面曲线图设计和制造模具；

S5、利用仿真计算出的模拟拉弯曲线编写拉弯程序。拉弯程序要保证成形件型材底部变形量要达到S1要求；

S6、拉弯成形前在型材件3底部划线用于测量拉弯成形后的变形量；

S7、进行模具拉弯试验。调整拉弯程序使之型材底部变形量要达到S1要求。测量截面变形最佳状态尺寸，记录此时的型材底部的的拉伸变形量，并作为需要控制的固定变形量参数，将来用于实际生产中。

S8、利用检测样板5检测所述步骤S7中的拉弯成形件4的外形，并根据检测样板5与拉弯成形件4的大圆弧处相差的尺寸进行模具曲线调整；

S9、重新加工修正模具曲线，并按照步骤S7进行拉弯试验。

具体的，本实施例公开了一种适用于大曲率半径弯曲成形件的成形方法，通过控制拉弯过程中型材底部拉伸量，优化和改进拉弯成型模具设计和调试方法，避免了拉弯过程中过渡拉伸，保证最终成形件的截面收缩变形量最小和角度畸变量最小。

优选的，本实施例的步骤S3中，根据模拟结果导出模具曲线，以导出模具型面的上下面曲线。

优选的，本实施例的步骤S4中分为适用于不锈钢或碳钢拉弯成形件的模具、和适用于铝合金挤压型材成形件的模具。

其中，本实施例的适用于不锈钢或碳钢拉弯成形件的模具包括：

模具本体101；以及

固定于模具本体101上部的侧面的成形模具侧板102；

模具本体101和成形模具侧板102之间形成为不锈钢拉弯成形件的成形空间103。

另外，与不锈钢或碳钢的模具相同，本实施例的适用于铝合金挤压型材成形件的模具包括：

模具本体101；以及

固定于模具本体101上部的侧面的成形模具侧板102；

模具本体101和成形模具侧板102之间形成为碳钢拉弯成形件的成形空间103。

在型材件3底部划线，划线的目的是测量拉弯成形后的变形量。即50mm先距拉弯成形后的延伸长度。步骤S6中，通过划线尺2在型材件3底部按照L＝50mm间距进行划线；

根据划线部位，确定拉弯后的延伸量L1，且拉伸量为：

Φ％＝(L1-50)/50。

其中，参见图5所示，图5示出了用以划线的划线尺2的结构，而图6示出了拉弯毛坯型材底部划线状态的示意图，可以在需要测量的任何部位划线。图7是成形后的零件的划线部位。

优选的，本实施例的碳钢和不锈钢材料的拉伸变形量固定参数的拉伸量控制为1％-3％以内；

铝合金挤压型材材料的拉伸变形量固定参数的拉伸量控制为0-2％以内。

根据延伸长度是否达到规定的延伸标准，调整拉弯程序，最终达到碳钢、不锈钢材料的拉伸变形量固定参数在1％～3％之间，铝合金挤压型材材料的拉伸变形量固定参数在0～2％之间。

进行模具拉弯试验，使用已编好的程序进行拉弯，测量型材底部变形量，如果变形量不在上述范围内，则调整拉弯程序，使其底部变形量控制在以上范围内，且最优先为碳钢、不锈钢材料的拉伸变形量固定参数在1％-3％以内，铝合金挤压型材材料的拉伸变形量固定参数在0-2％以内，最终固定好拉弯成形即可。并且后续生产中通过检测和程序控制固定的拉伸变形量参数进行调试和生产。

优选的，本事还顺利的步骤S8中，根据拉弯成形件4外形尺寸检查结果进行模具曲线调整的方式为：

通过弧长不变，增加包角即减小半径方式补偿回弹量。

在步骤S7的拉弯成形件4基础上检测拉弯成形件4外形，其中，图8a为拉弯成形后的件，图8b为检测样板，图8c为检测状态的结构。第一次检测样板5与件大圆弧处相差a尺寸，根据拉弯成形件4外形尺寸检查结果进行模具曲线调整，即通过弧长不变，增加包角即减小半径方式补偿回弹量。

在上述技术方案中，本发明提供的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，具有以下有益效果：

本发明的拉弯成形方法有效控制拉伸变形量，增加了纯弯曲变形的回弹补充，可以减少截面的收缩变形量和角度畸变，保证截面形状的稳定性和精度。

本发明的拉弯成形方法对于多种曲率半径组合而成的拉弯成形件4可以减小各曲线段截面形状尺寸的差值，增加一致性，有利于零件质量提升；模具设计和调试有了具体的数字控制依据，通过准确控制变形量参数，提升了成形精度。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，该拉弯成形方法主要包括以下步骤：

S1、制定拉弯件成形过程中的重点保证形状尺寸重要性排序分别为截面形状尺寸精度、拉伸变形量控制、外形精度；

S2、型材拉弯成形仿真模拟计算，通过仿真计算结果显示的应力变形曲线中型材的底部拉伸变形量控制为：

碳钢和不锈钢材料的拉伸变形量固定参数控制在1％～3％以内；

铝合金挤压型材的拉伸变形量固定参数控制在0～2％以内；

并在模拟结果的基础上导出模拟出的模具曲线；

S3、根据步骤S2模拟结果导出的模具曲线，设计拉弯模具，并根据仿真分析得出的模具曲线预测拉弯件截面变形量，以分析是否达到使用要求；

S4、按照导出的模具形面曲线图设计和制造模具；

S5、利用仿真计算出的模拟拉弯曲线编写拉弯程序，保证用此程序拉弯的拉伸变形量在S2要求范围内；

S6、拉弯前在型材件(3)底部划线用于测量拉弯成形后的拉伸变形量；

S7、进行模具拉弯试验，调整拉弯程序使之型材底部拉伸变形量要达到S2要求；

S8、利用检测样板(5)检测所述步骤S7中的拉弯成形件(4)的外形，并根据检测样板(5)与拉弯成形件(4)的圆弧处相差的尺寸进行模具曲线调整；

S9、重新加工修正模具曲线，并按照步骤S7进行拉弯试验。

2.根据权利要求1所述的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据模拟结果导出模具曲线，以导出模具型面的上下面曲线。

3.根据权利要求1所述的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，所述步骤S4中分为适用于不锈钢或碳钢拉弯成形件的模具、和适用于铝合金挤压型材成形件的模具。

4.根据权利要求3所述的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，所述适用于不锈钢或碳钢拉弯成形件的模具包括：

模具本体(101)；以及

固定于所述模具本体(101)上部的侧面的成形模具侧板(102)；

所述模具本体(101)和所述成形模具侧板(102)之间形成为不锈钢拉弯成形件的成形空间(103)。

5.根据权利要求3所述的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，所述适用于铝合金挤压型材成形件的模具包括：

模具本体(101)；以及

固定于所述模具本体(101)上部的侧面的成形模具侧板(102)；

所述模具本体(101)和所述成形模具侧板(102)之间形成为碳钢拉弯成形件的成形空间(103)。

6.根据权利要求1所述的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，所述步骤S6中，通过划线尺(2)在型材件(3)底部按照L＝50mm间距进行划线；

根据划线部位，确定拉弯后的延伸量L1，且拉伸量为：

Φ％＝(L1-50)/50。

7.根据权利要求6所述的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，所述碳钢和不锈钢材料的拉伸变形量固定参数控制在1％-3％以内；

所述铝合金材料的拉伸变形量固定参数控制在拉伸量控制为0-2％以内。

8.根据权利要求1所述的一种固定和控制拉伸变形量的拉弯成形方法，其特征在于，所述步骤S8中，根据拉弯成形件(4)外形尺寸检查结果进行模具曲线调整的方式为：

通过弧长不变，增加包角即减小半径方式补偿回弹量。

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