CN205200248U

CN205200248U - 长筒形可塑性薄金属框体加工用模具

Info

Publication number: CN205200248U
Application number: CN201521054717.0U
Authority: CN
Inventors: 孟庆旺; 于春秋; 金坚波; 李亚英; 胡雪琳; 李学岩; 郭巍; 杜金慧; 戴凡
Original assignee: Beijing North Vehicle Group Corp
Current assignee: Beijing North Vehicle Group Corp
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2025-12-16

Abstract

本实用新型公开了一种长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，包括：相配合使用的凹模和凸模；凹模包括两部分，底板或底座、以及凹模上体；凸模包括凸模上体、支撑柱和底座；加工长筒形可塑性薄金属框体时，将待加工材料放置在凹模上，将凸模安装在压力设备上，压力设备带动凸模向待加工材料施加压力，实现圆弧弯曲成形，通过两次圆弧加工，完成长筒形可塑性薄金属框体的成形。本实用新型能够减少预弯工序，提高生产效率，节省人工和能源消耗，减少设备损耗；压弯时操作简单、劳动强度小，加工时间缩短，生产效率提高；产品圆度尺精度更高，产品批次一致性好；专用简易弯曲模具结构简单、重量较轻、便于制作、成本低、操作方便，实用性强。

Description

长筒形可塑性薄金属框体加工用模具

技术领域

本实用新型属于机械冲压技术领域，涉及一种长筒形可塑性薄金属框体加工用模具。

背景技术

本实用新型涉及到产品材料为具有足够的塑性，屈强比(σ_b/σ_s)小，屈服点与弹性模量的比值(σ_b/E)小等特征，形状是两端为半圆形，中间部分为直线型的长筒框体，其中，中间部分的一侧有接口，位于直线段与圆弧的交接处，如图1所示。

以前，长筒形可塑性薄金属框体的外形加工都是通过三辊对称式机械卷板机来加工的。根据国家标准，卷板机属于锻压机械分类中的弯曲校正机类当中的板料弯曲机组。

三辊对称式机械卷板机工作原理与结构：主要结构形式为三辊对称式，如图2所示：上辊2001在两下辊2002、2003中央对称位置，通过锥齿轮传动作垂直升降，通过主减速机的末级齿轮带动两下辊齿轮啮合作旋转运动，为卷制板材提供扭矩。当板料送入上下辊之间时，钢板的下表面与两个辊的最高点相接触，当上辊下压并超过材料的屈服期限时，板料便产生塑性变形。随着三根辊轴的旋转，便形成一条弧线，这条弧线的外层纤维被拉伸，内层被挤缩，中性层不变，这时钢板被卷成圆弧形。

上述加工方式具有以下缺陷：

1、三辊对称式卷板机不能弯卷板材的全部长度，板材端部有约等于下辊中心距一半的长度仍然是直的，为了弯卷该直边，还需要采用压力机模压预弯，如图3所示的凸模3001、凹模3002和预弯钢板3003；或用托板在卷板机内预弯，如图4所示的托板4001和预弯钢板4002。但这两种方法需要使用模具或托板等辅助工具，使得该方法卷制成本较高，生产效率较低。

2、三辊对称式卷板机加工首件产品时，需反复调节三辊之间的间隙，调节时间较长，调节时还需要与样板或配合件比对；辊压时需多道次连续弯曲才能产生永久性的塑性变形卷制成所需的半圆；卷制中间圆弧时，还需要两次移动辊轮，以便上件和卸件，且辊压点不容易控制；成形后还需要做进一步的调修。综上所述，生产效率低下，劳动强度大。

3、圆度尺寸精度较低，圆弧与直线的交点不易控制，每件产品圆度尺寸都会出现一定的差异，产品一致性差。

实用新型内容

(一)实用新型目的

本实用新型的目的是：提供一种长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，通过该模具实现长筒形可塑性薄金属框体通过两次压弯即可成形，省去反复卷制和移动滚轮，简化操作，进一步能够保证产品的圆度尺寸，提高产品批次的一致性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，其包括：相配合使用的凹模和凸模；凹模包括两部分，底板或底座、以及凹模上体，底板或底座用于安装在工作台上，凹模上体设置在底板或底座上，凹模上体上设置内凹弧，内凹弧的弧度与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧的弧度一致，内凹弧两侧上端部为直板，与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧和直筒部分的过渡位置相一致；凸模包括凸模上体、支撑柱和底座，凸模上体顶部为外凸弧，外凸弧的弧度与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧的弧度一致，凸模上体底部固定在支撑柱上，支撑柱固定在底座上，底座用于与压力设备配合；加工长筒形可塑性薄金属框体时，将待加工材料放置在凹模上，将凸模安装在压力设备上，压力设备带动凸模向待加工材料施加压力，实现圆弧弯曲成形，通过两次圆弧加工，完成长筒形可塑性薄金属框体的成形。

其中，所述凹模包括圆弧板5001、矩形钢管5002及筋板5003组合焊接后形成的凹模上体，以及与凹模上体组合焊接的底板5004；矩形钢管5002位于圆弧板5001两侧，筋板5003位于圆弧板5001、矩形钢管5002和底板5004之间，起支撑加强的作用；凹模上体焊接在底板5004上后，底板5004的四周留出与压力机安装固定的空间；底板5004长度方向两端采用弧线型。

其中，所述凹模包括凹模上体6001和底座6002，凹模上体6001为半环柱体，底座6002为方形板状，凹模上体6001内部设置内凹弧，外部两侧为弧线型。

其中，所述凸模包括凸模头7001、支撑柱7002和底座7003；凸模头7001包括筒状圆钢圈和内筋板，正六边形内筋板焊接在圆钢圈内侧；支撑柱7002采用矩形钢管或矩形空心型材；底座7003为长方形钢板。

其中，所述凸模包括凸模头8001、上模座8002、支撑柱8003和底座8004；凸模头8001为圆环柱体，上模座8002为带凹弧面的底座，凸模头8001安装在上模座8002的凹弧面内，露出部分为半圆弧柱体；支撑柱8003为圆柱体，底座8004为长方体。

其中，所述凸模3包括凸模头9001、上模座9002、支撑柱9003和底座9004；凸模头9001为半圆柱体，上模座9002为长方体，凸模头9001的水平底面固定在上模座9002上；支撑柱9003为长方体，底座9004为长方体。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，用于长筒形可塑性薄金属框体加工时，能够减少预弯工序，提高生产效率，节省人工和能源消耗，减少设备损耗；模具只需在加工开始前装夹、加工完卸夹，以及首次调整，两次压弯即可完成，端头压弯与中间压弯程序相同，不需要调试模具，不需要对产品进行调修，压弯时操作简单、劳动强度小，加工时间缩短，生产效率可提高三倍以上；产品圆度尺精度更高，圆弧与直线过渡部分流线更加自然，且产品批次一致性好；专用简易弯曲模具结构简单、重量较轻、便于制作、成本低、操作方便，实用性强。

附图说明

图1：产品外形图；

图2：三辊卷板机工作原理图；

图3：用压力机模压预弯图；

图4：用托板在卷板机内预弯图；

图5：第一凹模示意图，a图为主视图，b图为俯视图；

图6：第二凹模示意图，a图为主视图，b图为俯视图；

图7：第一凸模示意图，a图为主视图，b图为侧视图；

图8：第二凸模示意图，a图为主视图，b图为侧视图；

图9：第三凸模示意图，a图为主视图，b图为侧视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种更为有效的加工方法，提供一套专用简易弯曲模具，与闭式单点压力设备组合加工，达到弯曲成形的目的。由压力设备控制好模具闭合高度，既保证压型圆弧的贴合度，又保证凸模下压不会过深而导致模具过力变形。分别确定材料性能、材料尺寸和形状限定条件、压力机的吨位，以及弯曲模具的设计等。

既然运用弯曲工艺，就要选择适合弯曲的金属板材，这种板材的材质应具有足够的塑性，屈强比(σ_b/σ_s)小，屈服点与弹性模量的比值(σ_b/E)小，有利于弯曲成形。例如，软钢、黄铜及铝等材料。

本实用新型的出发点是弯曲模具要结构简单、重量轻便、制作方便、成本低等，故对需加工的产品设定如下限定条件：厚度≤3mm、宽度≤300mm、外直径≤150mm，两端为半圆形，中间为直线型的长筒形框体。

弯曲时压力机吨位的确定：校正弯曲力的计算公式为：

P_校＝F·q；

式中P_校——校正弯曲力(N)；

F——校正部分投影面积(mm²)；

q——单位校正力(Mpa)，见表1。

表1单位校正力q值。

按设定条件最大值计算校正部分投影面积,即：厚度为3mm，宽度为300mm，外直径为150mm，计算结果为45000mm²，然后按表1中4种材料的q值，计算校正弯曲力，见表2。

表2校正弯曲力(KN)。

由于校正弯曲力的数值比自由弯曲力大得多，自由弯曲力可忽略不计，因此使用下面公式：

P压机≥P_校；

由上表可知宽度≤300mm、外直径≤150mm范围内的板材校正弯曲力在648-3024KN之间，约等于68.9至322吨。

本实用新型的关键是简化模具，不设置顶件装置和压料装置，只由凹模和凸模两部分组成，凹模和凸模相配合实现对长筒形可塑性薄金属框体的加工。

一、凹模设计方案

凹模的结构由两部分组成，即底板或底座、以及凹模上体，底板或底座用于安装在工作台上，凹模上体设置在底板或底座上，凹模上体上设置内凹弧，内凹弧的弧度与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧的弧度一致，内凹弧两侧上端部为直板，与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧和直筒部分的过渡位置相一致。

具体地，本实施例提供了两种凹模结构，分别描述如下。

如图5所示，第一凹模由四种零件焊接而成，圆弧板5001、矩形钢管5002及筋板5003组合焊接后形成凹模上体，然后与底板5004组合焊接；矩形钢管5002位于圆弧板5001两侧，筋板5003位于圆弧板5001、矩形钢管5002和底板5004之间，起支撑加强的作用。凹模上体焊接在底板5004上后，底板5004的四周留出50mm以上的空间，便于与压力机安装固定；底板5004长度方向两端采用弧线型，既节省板材，又减少模具占用面积。上述四种零件均选用Q235-A材料或其它普通钢材。圆弧板5001和底板5004厚度均为8mm左右，其余零件厚度为4mm左右。该凹模的特点是结构简单，重量轻，吊装方便，使用通用卡具固定。

如图6所示，第二凹模由凹模上体6001和底座6002焊接而成，凹模上体6001为半环柱体，底座6002为方形板状，底座6002相对的两侧面各安装2条M10×45螺栓6003，用于吊装。凹模上体6001内部设置内凹弧，外部两侧也为弧线型，目的是减轻重量。凹模上体6001和底座6002均选用Q235-A材料或其它普通钢材，底座6002上设置两个安装孔，用于与压力机固定时使用。该凹模的特点是结构更为简单，重量较轻，吊装方便。

根据产品承受不同的校正弯曲力，以及第二凹模各部件厚度均明显大于第一凹模各部件厚度，当校正弯曲力≤140吨时，选用第一凹模形式；当校正弯曲力＞140吨时，选用第二凹模形式。

二、凸模设计方案

凸模的结构由凸模上体、支撑柱和底座四部分组成，凸模上体顶部为外凸弧，外凸弧的弧度与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧的弧度一致，凸模上体底部固定在支撑柱上，支撑柱固定在底座上，底座用于与压力设备配合。

具体地，本实施例提供了三种凸模结构，分别描述如下。

如图7所示，第一凸模1由凸模头7001、支撑柱7002和底座7003三部分焊接而成。其中凸模头7001由筒状圆钢圈和内筋板构成，正六边形内筋板焊接在圆钢圈内侧，结构合理，受力均匀，凸模头7001强度较大、不易变形，焊接后加工外圆保证圆度；支撑柱7002采用矩形钢管或矩形空心型材；底座为长方形钢板。上述钢板选用Q235-A材料或其它普通钢材。该凸模的特点是结构简单，重量轻，吊装方便，使用通用卡具固定。

如图8所示，第二凸模包括凸模头8001、上模座8002、支撑柱8003和底座8004，凸模头8001为圆环柱体，目的是减轻重量；上模座8002为带凹弧面的底座，凸模头8001安装在上模座8002的凹弧面内，露出部分为半圆弧柱体。凸模头8001的长度≤150mm；支撑柱8003为圆柱体，长度在150～300mm范围内，支撑柱8003为双柱，平均分布、均衡受力；底座8004为长方体。上述零件选用Q235-A材料或其它普通钢材。该凸模的特点是结构简单，重量较轻，吊装方便，使用通用卡具固定。

如图9所示，第三凸模3包括凸模头9001、上模座9002、支撑柱9003和底座9004；凸模头9001为半圆柱体，上模座9002为长方体，凸模头9001的水平底面固定在上模座9002上；支撑柱9003为长方体，底座9004为长方体。支撑柱的宽度约为上模座的1/3，分别在上模座的两端，两支撑柱中间是空心的；支撑柱的长度约为上模座的2/3，目的也是为减重。上述零件选用Q235-A材料或其它普通钢材。该凸模的特点是结构简单，重量较重，吊装方便，使用通用卡具固定。

根据产品承受不同的校正弯曲力，当校正弯曲力≤140吨时，选用第一凸模1形式；当校正弯曲力处于140～230吨范围，选用第二凸模2形式；当校正弯曲力处于230～322吨范围，选用第三凸模3形式。

在满足弯曲强度及产品尺寸要求的前提下，尽量降低模具的强度，使用常规材料作为模具材料或选择厚度较薄的板材，使得模具制作更容易，大幅减少模具零件的机械加工工作量，从而大幅降低模具制造成本，这样既不影响模具的精度和使用寿命，又便于移动、安装及操作等。

模具加工完成后进行试模、修改或重新制作。

利用本实施例的模具进行长筒形可塑性薄金属框体加工时，弯曲工序分两步骤实施：先弯曲接口处对应的端头圆弧，将待加工材料放置在所选用的凹模上，将凸模安装在压力设备上，压力设备带动凸模向待加工材料施加一定压力，实现端头圆弧弯曲成形；然后再弯曲中间部分圆弧，弯曲成形工序与端头圆弧成形工序相同。

上述技术方案的关键点总结如下：

1)为厚度≤3mm、宽度≤300mm、外直径≤150mm，两端为半圆形，中间为直线型的长筒形框体提供了一种更为有效的加工方法，提供了一套专用简易弯曲模具，与压力设备组合加工。

2)模具结构简单、重量轻便、操作方便、实用性强。模具只由凹模和凸模两部分组成，其中凹模主要由底板/底座及凹模上体组成，凸模主要由上模头、上模座、支撑柱和底座四部分组成，上模座为选用件。根据产品弯曲时受力程度不同，分别设计了两种凹模和三种凸模，具体关键点如下：

(1)凹模上体内圆弧上端部分为直线，易于成形，不易回弹。

(2)第一凹模中圆弧板+矩形钢管+筋板的构成的凹模上体，压形过程中受力均匀、分散，圆弧板不易变形；第二凹模中凹模上体两侧下方为弧线型，目的是减轻重量。

(3)第一凸模凸模头由圆钢圈和内筋板构成，正六边形内筋板焊接圆钢圈内侧，结构较为合理，受力均匀，圆钢圈强度大不易变形；第二凸模凸模头为圆环柱体，目的是减轻重量。

由上述技术方案可以看出，本实用新型具有以下显著特点：

1、通过压力设备和本实施例模具加工出来的产品，与三辊加工比较有如下优点：

1)此种方法减少了预弯工序，提高了生产效率，节省人工和能源消耗，减少了设备损耗。

2)模具只需在开始前装夹、加工完卸夹，以及首次调整，两次压弯即可完成，端头压弯与中间压弯程序相同，不需要调试模具，不需要对产品进行调修，压弯时操作简单、劳动强度小，加工时间缩短，生产效率可提高三倍以上。

3)产品圆度尺精度要更高，圆弧与直线过渡部分流线更加自然，且产品批次一致性好。

2、本实施例模具具有结构简单、重量较轻、便于制作、成本低、操作方便，实用性强等优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，其特征在于，包括：相配合使用的凹模和凸模；凹模包括两部分，底板或底座、以及凹模上体，底板或底座用于安装在工作台上，凹模上体设置在底板或底座上，凹模上体上设置内凹弧，内凹弧的弧度与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧的弧度一致，内凹弧两侧上端部为直板，与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧和直筒部分的过渡位置相一致；凸模包括凸模上体、支撑柱和底座，凸模上体顶部为外凸弧，外凸弧的弧度与待加工长筒形可塑性薄金属框体上的圆弧的弧度一致，凸模上体底部固定在支撑柱上，支撑柱固定在底座上，底座用于与压力设备配合；加工长筒形可塑性薄金属框体时，将待加工材料放置在凹模上，将凸模安装在压力设备上，压力设备带动凸模向待加工材料施加压力，实现圆弧弯曲成形，通过两次圆弧加工，完成长筒形可塑性薄金属框体的成形。

2.如权利要求1所述的长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，其特征在于，所述凹模包括圆弧板(5001)、矩形钢管(5002)及筋板(5003)组合焊接后形成的凹模上体，以及与凹模上体组合焊接的底板(5004)；矩形钢管(5002)位于圆弧板(5001)两侧，筋板(5003)位于圆弧板(5001)、矩形钢管(5002)和底板(5004)之间，起支撑加强的作用；凹模上体焊接在底板(5004)上后，底板(5004)的四周留出与压力机安装固定的空间；底板(5004)长度方向两端采用弧线型。

3.如权利要求1所述的长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，其特征在于，所述凹模包括凹模上体(6001)和底座(6002)，凹模上体(6001)为半环柱体，底座(6002)为方形板状，凹模上体(6001)内部设置内凹弧，外部两侧为弧线型。

4.如权利要求2或3所述的长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，其特征在于，所述凸模包括凸模头(7001)、支撑柱(7002)和底座(7003)；凸模头(7001)包括筒状圆钢圈和内筋板，正六边形内筋板焊接在圆钢圈内侧；支撑柱(7002)采用矩形钢管或矩形空心型材；底座(7003)为长方形钢板。

5.如权利要求2或3所述的长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，其特征在于，所述凸模包括凸模头(8001)、上模座(8002)、支撑柱(8003)和底座(8004)；凸模头(8001)为圆环柱体，上模座(8002)为带凹弧面的底座，凸模头(8001)安装在上模座(8002)的凹弧面内，露出部分为半圆弧柱体；支撑柱(8003)为圆柱体，底座(8004)为长方体。

6.如权利要求2或3所述的长筒形可塑性薄金属框体加工用模具，其特征在于，所述凸模3包括凸模头(9001)、上模座(9002)、支撑柱(9003)和底座(9004)；凸模头(9001)为半圆柱体，上模座(9002)为长方体，凸模头(9001)的水平底面固定在上模座(9002)上；支撑柱(9003)为长方体，底座(9004)为长方体。