CN201586703U - 用板材制作管状零件的压力成型模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用板材制作管状零件的压力成型模具，其凹模设置有成型腔体、凸模是柱状体，柱状体与腔体径向截面形状成比例，柱状体与腔体轴线相互平行；凹模是剖分式结构并由分别设置有槽的固定凹模和活动凹模组成，成型腔体由两个槽合拢构成；两个槽的其中之一是固定槽，另一个槽是变形槽，变形槽的槽口宽度为最大槽宽，变形槽槽宽由槽底起随与槽底距离的增大逐渐增大至最大槽宽；柱状体与活动凹模或固定凹模连接并随动。解决了目前两种管状零件加工装置都无法满足采用中厚板材制作内径尺寸在30～120mm的管状零件的问题，尤其适用于用中厚板材制作内径尺寸在30～120mm的管状零件。

Description

用板材制作管状零件的压力成型模具

技术领域

本实用新型涉及一种压力成型模具，尤其是一种用板材制作管状零件的压力成型模具。

背景技术

冲压加工是一种常用金属冷变形压力加工方法，板材在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得形状、尺寸与模具型腔相一致的零件的生产技术。压力成型模具一般由相配合的凸模和凹模组成，并由凸模和凹模相应成型表面构成型腔。但就管状零件而言，由于管状零件管壁的阻挡，因此模具对腔体形状进行约束的相应结构无法在周向上进行固定，只能在轴向上进行固定，到目前为止只能采用π型冲压弯曲加工方法和滚扎加工方法进行加工。

π型冲压弯曲加工通过模具加工成型，模具包括凸模和凹模，凹模设置有成型腔体，凸模是与成型腔体相配合的柱状体，通过成型腔体和柱状体之间的周向间隙构成成型型腔，柱状体径向截面形状与腔体径向截面形状成比例，柱状体轴线与腔体轴线相平行。加工时，凸模沿凹模轴向压入凹模内，并迫使板材沿成型型腔轴向弯曲、拉伸变形，板材变形大，因此存在能加工的板材厚度较低、成形后回弹严重、形状尺寸控制困难的问题，不能对厚度在3～20mm的中厚型钢板进行加工。

滚扎加工方法属于无模具成型，加工时通过轧辊将板材轧弯卷曲从而形成管状零件，但要求管状零件的内径尺寸不得小于120mm。滚轧后，管状零件内表面为压缩变形、外表面变形为拉伸变形；或者外表面延伸大于内表面，因此在外表面弹性回复力作用下也会产生回弹，形状尺寸控制困难，管状零件外表面容易拉裂，内表面容易形成褶皱，且设备占地面积大、投资大、加工效率低。

因此，目前的两种管状零件加工装置都无法满足采用中厚板材制作内径尺寸在30～120mm的管状零件。

实用新型内容

为了克服现有的不足，本实用新型所要解决的能够用中厚板材制作内径尺寸在30～120mm的管状零件的压力成型模具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用板材制作管状零件的压力成型模具，包括凸模和凹模，所述凹模设置有成型腔体，所述凸模是与成型腔体相配合的柱状体，通过成型腔体和柱状体之间的周向间隙构成成型型腔；所述柱状体径向截面形状与腔体径向截面形状成比例，所述柱状体轴线与腔体轴线相平行，所述凹模是剖分式结构并由分别设置有槽的固定凹模和活动凹模组成，所述成型腔体由两个槽合拢构成；所述两个槽的其中之一是固定槽，另一个槽是变形槽，所述变形槽的槽口宽度为最大槽宽，所述变形槽槽宽由槽底起随与槽底距离的增大逐渐增大至最大槽宽；所述柱状体与活动凹模或固定凹模连接并随动。

本实用新型的有益效果是：将板材落料后采用现有设备先轧弯成U型件，然后将U型件放入固定槽内，固定凹模和活动凹模合拢过程中，U型件两伸出臂插入变形槽内，伸出臂的两侧面分别被固定槽、变形槽、柱状体表面所约束，两伸出臂的端部与变形槽表面接触，U型件底部与固定槽表面接触。由于变形槽的槽口宽度为最大槽宽，变形槽槽宽由槽底起随与槽底距离的增大逐渐增大至最大槽宽，因此随着固定凹模和活动凹模的合拢，U型件两伸出臂向内轧弯，变形槽对两伸出臂端部的力是指向U型件内部的，其两个分力分别指向柱状体和固定槽，因此在整个变形过程中，U型件的任意位置在垂直、水平两个径向上的应力都为压应力，在整个变形过程中板材除发生弯曲变形以外，几乎不发生其他变形，板材变形量小，完成后形成的管状零件几乎没有回弹、形状精度高，内外表面也不会产生拉裂、褶皱，能够适应中厚板材，没有轧辊轧弯对所制作的管状零件内径的限制，因此适用于各种板材制作各种内径的管状零件，包括用中厚板材制作内径尺寸在30～120mm的管状零件。但薄板受压能力较弱；零件内径过小时弯曲变形量大；内径过大时很难找到与之适配的压力装置，因此主要也仅适用于中厚板制作内径尺寸在30～120mm的管状零件。

U型件在水平、垂直径向压引力的作用下，有轴向延伸的趋势，为了避免U型件在变形过程中的轴向延伸变形，所述周向间隙位于变形槽的部分轴向两端封闭。因此，变形过程中两伸出臂的轴向两端面都被约束，因此U型件任意位置在水平、垂直、纵向三个方向上都受到压应力，进一步避免了除弯曲变形以外的其他形变。

附图说明

图1是实施例一的主视图；

图2是实施例一的A-A向剖视图；

图3是实施例二的主视图；

图4是实施例二的A-A向剖视图。

具体实施方式

本实用新型的用板材制作管状零件的压力成型模具，包括凸模和凹模，所述凹模设置有成型腔体，所述凸模是与成型腔体相配合的柱状体3，通过成型腔体和柱状体3之间的周向间隙5构成成型型腔；所述柱状体3径向截面形状与腔体径向截面形状成比例，所述柱状体3轴线与腔体轴线相平行，所述凹模是剖分式结构并由分别设置有槽的固定凹模2和活动凹模1组成，所述成型腔体由两个槽合拢构成；所述两个槽的其中之一是固定槽11，另一个槽是变形槽21，所述变形槽21的槽口宽度为最大槽宽，所述变形槽21槽宽由槽底起随与槽底距离的增大逐渐增大至最大槽宽；所述柱状体3与活动凹模1或固定凹模2连接并随动。

将板材落料后采用现有设备先轧弯成U型件4，然后将U型件4放入固定槽11内，固定凹模2和活动凹模1合拢过程中，U型件4两伸出臂插入变形槽21内，伸出臂的两侧面分别被固定槽11、变形槽21、柱状体3表面所约束，两伸出臂的端部与变形槽21表面接触，U型件4底部与固定槽11表面接触。由于变形槽21的槽口宽度为最大槽宽，变形槽21槽宽由槽底起随与槽底距离的增大逐渐增大至最大槽宽，因此随着固定凹模2和活动凹模1的合拢，U型件4两伸出臂向内轧弯，变形槽21对两伸出臂端部的力是指向U型件4内部的，其两个分力分别指向柱状体和固定槽，因此在整个变形过程中，U型件4的任意位置在垂直、水平两个径向上的应力都为压应力，在整个变形过程中板材除发生弯曲变形以外，几乎不发生其他变形，板材变形量小，完成后形成的管状零件几乎没有回弹、形状精度高，内外表面也不会产生拉裂、褶皱，能够适应中厚板材，没有轧辊轧弯对所制作的管状零件内径的限制，因此适用于各种板材制作各种内径的管状零件，包括用中厚板材制作内径尺寸在30～120mm的管状零件。但就加工的板材厚度、管状零件的内径而言，由于薄板受压能力较弱；内径过小时，中厚板弯曲变形的变形量大，成型过程中模具磨损大、使用寿命短；内径过大时，则很难找到与之适配的压力装置，因此本主要仅适用于中厚板制作内径尺寸在30～120mm的管状零件。

本方案的模具能使用包含机械压力机、液压机、气压机的任何压力装置；或者手动机械压力机，适用于制作各种截面的管状零件，如圆形、椭圆形等，管状零件的截面环可以是封闭的也可以是不封闭的。

上述固定槽11即对U型件4起到固定作用的槽，上述变形槽21即对U型件两伸出臂进行挤压变形的槽。上述固定凹模2即在合拢过程中位置不变的那部分凹模，上述活动凹模1即在合拢过程中位置随压力装置压头运动的那部分凹模。

U型件4在水平、垂直径向压引力的作用下，有轴向延伸的趋势，为了避免U型件4在变形过程中的轴向延伸变形，所述周向间隙5位于变形槽21的部分轴向两端封闭。因此，变形过程中两伸出臂的轴向两端面都被约束，因此U型件4任意位置在水平、垂直、纵向三个方向上都受到压应力，进一步避免了除弯曲变形以外的其他形变。

由于活动凹模1一般都采用由上至下向固定凹模2合拢，因此为了方便将U型件4安装到模具上、方便加工完成后取下管状零件，具体的，所述固定槽11设置在活动凹模1上，所述柱状体3与活动凹模1连接；所述变形槽21设置在固定凹模2上。此时柱状体3与活动凹模1随动，加工前U型件4、加工后管状零件能通过位于固定槽11的周向间隙5固定，并与活动凹模1随动，方便了操作。

柱状体3与活动凹模1的连接可以是固定连接，也可以是包括限位结构的转动连接或滑动连接。但采用固定连接时，位于固定槽11的周向间隙5宽度固定，U型件4难于插入、管状零件难于抽出；而采用转动连接时，则很难保证柱状体3与固定槽11之间位置关系的重复精度。因此为了进一步方便操作、保证精度，所述柱状体3与活动凹模1之间滑动连接并设置有双向限位结构，所述滑动连接的滑动方向与活动凹模1的运动方向一致。

活动凹模1上升后，与活动凹模1滑动连接的柱状体3会在自重的作用下下滑，位于固定槽11的周向间隙5宽度增大，方便了U型件4的插入、管状零件的抽出。同时，柱状体3上下滑动的距离受双向限位结构的限制，其中下限位能够防止随动过程中柱状体3的脱落，上限位则能够保证在合拢过程中柱状体3的支撑、受力。

具体的，所述柱状体3轴向两端的至少一端设置有悬臂7，所述悬臂7设置有轴向与活动凹模1运动方向一致的导杆71，所述活动凹模1设置有与导杆71相配合的导向孔。当在轴向一端设置上述悬臂7滑动结构时，管状零件取出方便但加工时柱状体3受力不平衡；当在轴向两端设置上述悬臂7滑动结构时，柱状体3需要采用插入结构，即在两悬臂7上设置插孔，加工时插入柱状体3，取出管状零件时抽出柱状体3，该方式受力平衡但插入操作对柱状体3磨损大，影响精度，同时取出操作也没有一端设置悬臂7的方式方便。当然柱状体3与固定凹模1之间的滑动连接也可以采用其他方式，如导轨、导槽等；但采用导柱71和导向孔的模式，导向孔能够将导杆71沿其径向的位移完全限制，配合精度高、对压力的承受能力好。

具体的，所述导向孔是孔底的直径大于孔口的直径的台阶状盲孔；所述导柱71通过其端面与盲孔孔底相配合，并设置有与台阶状盲孔的台阶面相配合的限位凸起72。通过导柱71端面、限位凸起72同台阶盲孔的配合构成双向限位结构，当然双向限位结构也可以采用其他形式，但导柱71端面与孔底面的配合能够保证模具合拢过程中对柱状体3的支撑及压力的传递。

活动凹模1和固定凹模2合拢过程中的导向可以通过压力装置的导向结构完成，也可以通过在活动凹模1和固定凹模2之间设置滑动导向结构完成。

实施例一

如图1、图2所示，本实施例的用板材制作管状零件的压力成型模具，包括凸模和凹模，所述凹模设置有成型腔体，所述凸模是与成型腔体相配合的柱状体3，通过成型腔体和柱状体3之间的周向间隙5构成成型型腔；所述柱状体3径向截面形状与腔体径向截面形状成比例且都由矩形及矩形两端的半圆形组成，所述半圆的直径与矩形宽度相等；所述柱状体3轴线与腔体轴线相平行。

所述凹模是剖分式结构并由设置有变形槽21的固定凹模2和设置有固定槽11的活动凹模1组成，所述凹模剖分线是成型腔体和柱状体3径向截面的上下对称轴线，所述成型腔体由固定槽11和变形槽21合拢构成。

所述柱状体3轴向一端设置有悬臂7，所述悬臂7设置有轴向与活动凹模1运动方向一致的导杆71，所述活动凹模1设置有与导杆71相配合的导向孔；所述柱状体3轴向一端设置有悬臂7，另一端设置有与固定凹模2固定连接的挡板6；所述周向间隙5位于变形槽21的部分轴向一端通过悬臂7封闭，另一端通过挡板6封闭。

所述导向孔是孔底的直径大于孔口的直径的台阶状盲孔，具体的，所述导向孔的小直径部分、大直径部分是分别设置在活动凹模1的基体12和过渡板13上的通孔，且其大直径部分通过活动凹模1的压板14封闭，从而构成台阶状盲孔；所述导柱71通过其端面与盲孔孔底相配合，并设置有与台阶状盲孔的台阶面相配合的限位凸起72，具体的，导柱71也由固定连接的两部分组成，即与导向孔小直径部分配合的导向部分74，位于导向孔大直径部分的限位部分73，所述限位凸起72设置正在限位部分73。采用该设置方式的目的在于简化制作、组装，当然其也可以设置为其他形似，如导柱7上设置有凸块，而导向孔的小直径部分设置有与凸块相配合的轴向凹槽，导柱7插入导位后通过旋转将凸块卡在孔的台阶面上。

活动凹模1和固定凹模2合拢过程中通过压力装置的导向结构导向的同时，悬臂7和挡板6也起到了导向的作用。

实施例二

如图3、图4所示，本实施例与实施例一不同之处在于，所述柱状体3轴向两端设置有悬臂7，柱状体3与两端的悬臂7采用插入方式固定；所述成型腔体和柱状体3径向截面都为圆形。

当采用本实施例模具加工内径较大的管状零件时，由于对应U型件4的伸出臂较长，两伸出臂位于活动凹模1和固定凹模2之间的部分约束较弱，在压应力作用下，容易产生自由变形。因此可以采用两步法，首先用实施例一的模具将U型件4两伸出臂端部轧弯，由于实施例一成型型腔、柱状体3径向截面两侧都是直线，对U型件4伸出臂的约束好，能够防止上述问题的发生；然后再用本实施例的模具完成最终的成型。

Claims (9)

1.用板材制作管状零件的压力成型模具，包括凸模和凹模，所述凹模设置有成型腔体，所述凸模是与成型腔体相配合的柱状体(3)，通过成型腔体和柱状体(3)之间的周向间隙(5)构成成型型腔；所述柱状体(3)径向截面形状与腔体径向截面形状成比例，所述柱状体(3)轴线与腔体轴线相平行，其特征在于：所述凹模是剖分式结构并由分别设置有槽的固定凹模(2)和活动凹模(1)组成，所述成型腔体由两个槽合拢构成；所述两个槽的其中之一是固定槽(11)，另一个槽是变形槽(21)，所述变形槽(21)的槽口宽度为最大槽宽，所述变形槽(21)槽宽由槽底起随与槽底距离的增大逐渐增大至最大槽宽；所述柱状体(3)与活动凹模(1)或固定凹模(2)连接并随动。

2.如权利要求1所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述周向间隙(5)位于变形槽(21)的部分轴向两端封闭。

3.如权利要求1或2所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述固定槽(11)设置在活动凹模(1)上，所述柱状体(3)与活动凹模(1)连接；所述变形槽(21)设置在固定凹模(2)上。

4.如权利要求3所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述柱状体(3)与活动凹模(1)之间滑动连接并设置有双向限位结构，所述滑动连接的滑动方向与活动凹模(1)的运动方向一致。

5.如权利要求4所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述柱状体(3)轴向两端的至少一端设置有悬臂(7)，所述悬臂(7)设置有轴向与活动凹模(1)运动方向一致的导杆(71)，所述活动凹模(1)设置有与导杆(71)相配合的导向孔。

6.如权利要求5所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述导向孔是孔底的直径大于孔口的直径的台阶状盲孔；所述导柱(71)通过其端面与盲孔孔底相配合，并设置有与台阶状盲孔的台阶面相配合的限位凸起(72)。

7.如权利要求6所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述柱状体(3)轴向一端设置有悬臂(7)，另一端设置有与固定凹模(2)固定连接的挡板(6)；所述周向间隙(5)位于变形槽(21)的部分轴向一端通过悬臂(7)封闭，另一端通过挡板(6)封闭。

8.如权利要求7所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述成型腔体和柱状体(3)径向截面都由矩形及矩形两端的半圆形组成，所述半圆的直径与矩形宽度相等。

9.如权利要求7所述的用板材制作管状零件的压力成型模具，其特征在于：所述成型腔体和柱状体(3)径向截面都为圆形。

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