弧形弯曲面木工件的压制成型模具及其制作方法与流程

本发明涉及木工件的压制成型模具的技术领域，特别是将多层薄木片加工成弧形弯曲面工件的压制成型模具。

背景技术：

目前，家具制造行业在制作产品时，为了功能需要或所追求的艺术效果，需要有相当一部分的弧形弯曲面木工件。弧形弯曲面木工件加工普遍采用传统的模具和加工工艺进行生产，如图1所示，传统的模具以上模下模作为一组模具、弧形工作面a作为施压面，将多层薄木片经过层间涂布，逐层放入该组模具的上下两个弧形工作面a之间进行施压，并保压到胶水固化的时间，约4-8小时后，胶水固化，再打开模具，取出由多层薄木片压制而成的弧形弯曲面木工件b，完成弧形弯曲面木工件的加工。传统的弧形弯曲面木工件的成型模具制作一般是由生产线上最高级的熟练技工以手工形式进行制作的。如图2所示，其模具制作流程如下：1、以手工放样或采用cnc切割切出木制的具有曲线轮廓形状的端面板c（亦可称曲线的放样面）和相应的支撑肋板d，以此作为铺覆弧形工作面a的上下基准紧固线，还有相应的横向支撑板，以及用普通推台锯生产出按照模具曲面展开图制作模具弧形工作面a所使用的各层薄木片铺覆板。2、将端面板c、支撑肋板d和相应的横向支撑板用胶水粘合，钉枪紧固组成模框。3、由于制作模具弧形工作面a的各层薄木片虽然具有一定的韧性，但这些薄木片亦有一定的刚性，所以，制作弧形弯曲面木工件的关键工序需要最高级的熟练技工，根据曲率变化大小，选择2mm～5mm的薄木片（如夹板），依据模框的曲线轮廓，逐层对薄木片涂布胶水并用钉枪与提前制好的框架打钉加以固定，这样做的目的，是使薄木片顺滑地压贴模具的曲面支撑肋板d，使用钉枪钉固定，是用以固定并防止每片涂好胶水的薄木片反弹。若模具面积较大，曲率变化复杂，为迁就大曲率，需选用较薄的木片进行多次多层铺覆，每层施工时还需增加辅助固定件，或待每层相对固化后，再作下一层铺覆。待整套模具的多层薄木片胶水固化后，才标志着模具的弧形工作面a加工的完成，也是传统弧形弯曲面木工件所用压制成型模具的完成。这种加工制作模具的方式，视模具大小和复杂程度，铺覆弧形工作面a的工序就需时8～48小时，十分耗时，制作效率极低。

近年来，随着各类订单对弧形弯曲面木工件加工效率要求的提高，为缩短胶水固化时间，提高生产效率，以高频发生器作为缩短加工工件的胶水的固化时间作为一种新手段，即在上下两个弧形工作面表面，再各覆盖上下两件铝板作正负反应电极板，使用高频发生器使木工件内部生热，加速胶水固化，这种加工方式，可使得木工件胶水固化时间缩短至5至20分钟之间。这种加工方式，如图3所示，就要求在原有木模具基础上，要在上下两个弧形工作面上，再铺上薄铝板e，作为高频加热的反应电极板。这两块薄铝板e必须在完成模具基础施压面后，再由专业人员铺上，这个工序耗时2～8小时。胶水固化时间是缩短了，但铺覆薄铝板e也耗时不少。

综上所述，传统家具制造行业受长期工作习惯影响，对弧形面木工件加工，长期依赖高级技工进行手作加工制作模具，使用胶水，钉枪这些费工费时、待干时间长的传统方式手段。更主要的是，采用一种不考虑拆装、改制、重复利用材料的方法来制作模具。工作完成后没有后续订单，模具只能废弃。就算估计有后续订单，还需要有一个与模具尺寸一样大小的贮存空间。在目前社会订单交期急，碎片化，个性化，私人订制非常流行，追求循环利用，低碳环保的社会环境下，这种传统的模具制作、贮存方式，以及一次性使用即弃的模式，显得落后、不合时宜。因此，现有技术有待改进和提高。

技术实现要素：

本发明的目的之一，是克服上述传统技术的不足之处，提出一种制作便捷、装拆容易、弧形弯曲面通用性强、可改制、可重复利用的弧形弯曲面木工件的压制成型模具。

本发明的目的之二，是提出一种弧形弯曲面木工件的压制成型模具的制作方法，制作便捷、装拆容易、弧形弯曲面通用性强，大大缩短制作所耗工时，减少了对高级熟练操作技工的依赖。

本发明目的一，是通过如下技术方案实现的：弧形弯曲面木工件的压制成型模具，由木模框和施压工作面组成，木模框支撑具有弧形弯曲面的施压工作面，模框包括：具有弯曲曲线轮廓的前后端面板，位于前后端面板之间、具有同样弯曲曲线轮廓的各支撑肋板，位于端面板和各支撑肋板左右两侧的侧支撑板，其特征在于：施压工作面由多个长条形的金属模块单元相互横向并排连接构成，相邻的金属模块单元之间相互扣接形成可旋转摆动有限角度的铰链配合，各个长条形的金属模块单元相互横向铰接、且按照弯曲曲线轮廓铺覆于各支撑肋板上，形成具有弧形弯曲面的施压工作面，各金属模块单元通过螺栓螺钉与模框的端面板、支撑肋板形成可拆装式紧固连接。这一技术方案的优点是：以长条形的金属模块单元替代传统所使用多层薄木片，承压强度高，极容易按照弯曲曲线轮廓铺覆，设计之初，已考虑拆装、贮存、运输以及重复利用等的需要。而传统所使用多层薄木片多次铺覆才能形成的施压工作面，采用的胶水、钉枪这种不可拆装的连接结构、胶水待干时间长、难以改制。

进一步地，每个长条形的金属模块单元的上下表面均为圆弧形表面，每个金属模块单元的左右两端分别设有对应的凸柱和凹槽，相邻的金属模块单元两两之间可通过凸柱纵向穿插进凹槽内，形成可旋转摆动有限角度的铰链配合。每个金属模块单元的凹槽上，形成有扣耳，而每个金属模块单元的凸柱的根部设有限位槽，相邻两个金属模块单元之间形成铰链配合时，扣耳扣入限位槽内，限制相邻两个金属模块单元之间的旋转摆动角度在正反各15度的范围以内。这一技术方案的优点是：既保证金属模块单元的承压能力，又使铰接的摆动具有一定灵活性，而不至于太松散，便于弯曲面拟合、铺覆。

金属模块单元可采用截面弧长宽度为20-60mm的一种或多种规格，长度不限定，并根据弧形弯曲面的形状，采用一种或几种不同弧长规格的金属模块单元横向铰链组合连接，形成具有弧形弯曲面的施压工作面。

较佳的方案是，金属模块单元分别设置截面弧长宽度为25mm、37.5mm、50mm三种弧长规格，长度根据弧形弯曲面的宽度而定，由这三种或两种或一种弧长规格的多个金属模块单元正向或反向组合，铰链拼接成圆形圆弧曲面、椭圆形圆弧曲面、“u”形曲面、“s”形曲面。

以上的技术方案的优点是：金属模块单元间装拆均十分简单，铰链配合，易于铺覆，大大缩短了制作施压工作面的耗时，连接牢固，易于拟合成各种不同形状、大小的曲面，通用性强，适用面广。

金属模块单元可采用空心或实心的铝合金型材成型，接上电极铜片，整个铝合金型材组成的施压工作面，可同时作为缩短木工件胶水固化时间的高频加热的反应电极板。这一技术方案的优点是：考虑使用高频发生器作加热源时，铝合金型材本身可作为电极板，节省了作为电极板的铝板的铺设。

所述铝合金型材的纵向端面设有圆孔，该圆孔一方面作为金属模块单元与前后端面板紧固连接的螺栓预留孔，另一方面，则作为将两截或多截较短的金属模块单元纵向接驳成所需长度时的销钉连接孔。这一技术方案的优点是：为以后的模具改制预设，截长补短，实现重复利用。

为实现本发明的目的二，在上述弧形弯曲面木工件的压制成型模具组成结构的基础上，改进提出相应的压制成型模具的制作方法，包括按照弧形弯曲面加工成型的具有弯曲曲线轮廓的木质端面板和木质支撑肋板，其特征在于：制作施压工作面时，依据模具宽度截切或接驳铝合金型材模块单元，依据模具弧形弯曲面曲线展开长度备好相应数量的铝合金型材模块单元，依据弧形弯曲面的形状，在25mm、37.5mm、50mm三种弧长规格中选择相应弧长的铝合金型材模块单元组合，正向或反向拟合拼接出弧形弯曲面，将拟合的各个铝合金型材模块单元两两之间通过凸柱纵向穿插进凹槽内，形成并排的铰链配合，并铺覆在支撑肋板上，形成弧形弯曲面，铝合金型材模块单元的端面通过螺栓与前后端面板紧固，铝合金型材模块单元与支撑肋板上下之间的交接处也通过自攻螺钉穿孔紧固，完成施压工作面的制作。这一技术方案的优点是：模具制作变得更为简单便捷，减少了对高级熟练手操作技工的依赖，在制模流程上，至少节约了传统施压工作面的胶水待干时间4～24小时以上。而模具更可拆卸，拆下来构件均是平板和长条型材，若要存放，只有传统模具三分之一至五分之一的体积，方便堆叠存放。

当压制成型模具的弧形弯曲面或模具大小需要改制时，卸下各紧固螺栓螺钉，更换新的弯曲曲线端面板和支撑肋板，重新选择相应弧长的铝合金型材模块单元组合，重新组合铰接铺覆，再螺栓螺钉紧固即可；模具大小需要改制时，长的铝合金型材模块单元可截短，而短的铝合金型材模块单元，则可通过各自端面处的圆孔，用铣床或电动工具铣台阶，再加带台阶的连接销钉接驳另一段铝合金型材模块单元，来实现重复利用；只是在装配整个施压工作面时，接驳处的铝合金型材模块单元需注意以“工”字错位方式与相邻的铝合金型材模块单元拼接装配，相邻的两个铝合金型材模块单元接口要错位。模具可重复利用，既提高了效率，又节省材料和人工。

为缩短弧形弯曲面木工件胶水固化时间，整个铝合金型材组成的施压工作面，直接接上电极，与高频发生器连接，可同时作为缩短木工件胶水固化时间的高频加热的反应电极板。

附图说明

图1是传统模具的平面示意图。

图2是传统模具的结构分拆示意图。

图3是传统模具覆盖上下两件薄铝板作为电极板的示意图。

图4是本发明的立体结构示意图。

图5是图4的分拆示意图。

图6是金属模块单元与端面板的装配示意图。

图7是金属模块单元拼接成圆弧形曲面的示意图。

图8是金属模块单元拼接成“s”形曲面的示意图。

图9是金属模块单元拼接成椭圆形圆弧曲面的示意图。

图10是金属模块单元的横截面示意图。

图11是三种弧长规格的金属模块单元相互正向、反向铰接的示意图。

图12是金属模块单元纵向插扣铰接的示意图。

图13是金属模块单元纵向补短接驳的示意图。

附图标记说明：1端面板2支撑肋板3侧支撑板4金属模块单元41凸柱42凹槽43限位槽44扣耳45圆孔46沉孔5螺栓6自攻螺钉7销钉8电极铜片a弧形工作面b弧形弯曲面木工件c端面板d支撑肋板e薄铝板。

具体实施方式

本发明的弧形弯曲面木工件的压制成型模具，实际工作时是由上下模构成的，上模与下模的结构类同，只是施压工作面呈阴阳互补。为简便说明，本实施例只以下模举例来具体描述。

参见图4、图5，模具由木制模框和铝合金材质的施压工作面组成，木模框属于常规技术，其包括：具有弯曲曲线轮廓的前后端面板1，位于前后端面板1之间、具有同样弯曲曲线轮廓的各支撑肋板2，位于端面板1和各支撑肋板2左右两侧的侧支撑板3。为保证模具支撑强度，各支撑肋板2之间以150-200mm间距相隔设置。

参见图10、图11、图12，特别之处在于：施压工作面由多个长条形的金属模块单元4相互横向并排连接构成，每个长条形的金属模块单元4由空心铝合金型材成型（如图10所示），其左右两端分别设有对应的凸柱41和凹槽42，相邻的金属模块单元4两两之间可通过凸柱41纵向穿插进凹槽42内，形成可旋转摆动正反向一定角度的铰链配合，对应地，每个金属模块单元4的凹槽42上，形成有扣耳44，而每个金属模块单元4的凸柱41的根部设有限位槽43，相邻两个金属模块单元4之间形成铰链配合时，扣耳44扣入限位槽43内，限制相邻两个金属模块单元4之间的旋转摆动角度在正反向合计15度的范围以内。这样的好处是：既保证金属模块单元4的承压能力，又使铰接的摆动具有一定灵活性，而不至于太松散，便于弯曲面拟合、铺覆。

每个长条形的金属模块单元4的上下表面均为圆弧形表面，这样，多个长条形的金属模块单元4相互横向铰接、且按照弯曲曲线轮廓铺覆于各支撑肋板2上，形成具有弧形弯曲面的施压工作面。施压工作面与木模框之间采用可装拆式紧固连接，参见图4、图5、图6，金属模块单元4纵向端面设有圆孔45，圆孔45攻螺纹后，螺栓5通过圆孔45将各金属模块单元4的端面与模框的端面板1纵向紧固连接，金属模块单元4在与支撑肋板2的交接处开有沉孔46，自攻螺钉6自上而下穿过沉孔46将各金属模块单元4紧固于支撑肋板2上。

参见图11，金属模块单元4分别设置截面弧长宽度为25mm、37.5mm、50mm三种规格，这三种弧长尺寸的规划是为了适应多种弧形曲面工件的弧度变化及其组合。金属模块单元4的厚度为20mm，受压面和承重加强筋的厚度不小于2mm，以满足作为施压工作面的施压压力，当然，金属模块单元4也可以是实心体的金属。本实施例中的三种弧长规格的金属模块单元4均采用同一大小的凹槽42、凸柱41铰链配合，间隙为0.3mm，方便金属模块单元4之间的导入并使其便于光滑过渡组合成施压面。而且，凹槽42、凸柱41的中心点是上下弧的中心线，方便实现金属模块单元4正向与反向的自由组合装扣。由三种或两种或一种截面弧长宽度规格的多个金属模块单元正向或反向组合，铰链拼接成各种不同形状的曲面，如：圆形圆弧曲面（如图7所示）、椭圆形圆弧曲面（如图9所示）、“u”形曲面、“s”形曲面（如图8所示）。

以25mm、37.5mm、50mm三种弧长宽度规格的六个金属模块单元4既有正向、又有反向排列铰接时，可构成小波浪形曲面（如图11所示）。以弧长宽度25mm金属模块单元4为例，当多个同时正向排列铰接时，可围成ø200的圆或形成r100的延伸圆弧形。各个金属模块单元4的组合扣接，可形成各种曲面，变化组合丰富，通用性极强，铺覆简单容易，大大减少了对传统高级技工的依赖。

参见图13，金属模块单元4端面处的圆孔45，当该金属模块单元4的铝型材需要重复利用时，为将两截较短铝型材接成所需长度时，只须将此圆孔45形成阶梯，再穿上中间带锥形止口环的销钉47，即可接驳成。

参见图4，若使用高频发生器加热，只须将其中一紧固螺栓换成铜制螺丝，拧上连接电极铜片8即可，整个铝合金型材组成的施压工作面，可同时作为缩短木工件胶水固化时间的高频加热的反应电极板，一举两得。

模具制作方法：参见图4、图5、图6，在上述弧形弯曲面木工件的压制成型模具组成结构的基础上，改进提出相应的压制成型模具的制作方法，包括按照弧形弯曲面加工成型的具有弯曲曲线轮廓的木质端面板1和木质支撑肋板2、侧支撑板3，这些属于常规公知技术，其特征在于：制作施压工作面时，依据模具宽度截切或接驳铝合金型材模块单元4，依据模具弧形弯曲面曲线展开长度备好相应数量的铝合金型材模块单元4，依据弧形弯曲面的形状，在25mm、37.5mm、50mm三种截面弧长规格中选择相应弧长的铝合金型材模块单元4组合，正向或反向拟合拼接出弧形弯曲面，将拟合的各个铝合金型材模块单元4两两之间通过凸柱41纵向穿插进凹槽42内，形成并排的铰链配合，并铺覆在支撑肋板2上，形成弧形弯曲面，铝合金型材模块单元4的端面通过螺栓5与前后端面板紧固，铝合金型材模块单元4与支撑肋板2上下之间的交接处也通过自攻螺钉6穿沉孔46紧固，完成施压工作面的制作及紧固，也即完成模具的制作。

当压制成型模具的弧形弯曲面或模具大小需要改制时，卸下各紧固螺栓5和自攻螺钉6，改制或更换新的端面板1和支撑肋板2，重新选择相应截面弧长宽度的铝合金型材模块单元4组合，重新铺覆紧固即可。

模具大小需要改制时，长了的铝合金型材模块单元4可截短，而短了的铝合金型材模块单元4，则可通过各自端面处的圆孔45，用铣床或电动工具铣台阶，再加中间带锥形止口环的连接销钉7接驳另一段铝合金型材模块单元4（如图13所示），来实现接驳重复利用；只是在装配整个施压工作面时，接驳处的铝合金型材模块单元4需注意以“工”字错位方式与相邻的铝合金型材模块单元4拼接装配，相邻的两个铝合金型材模块单元4接口要错位，以保证承压强度。

本模具制作方法，使用的铝合金型材模块单元4，在硬度刚性上等于或优于传统的多层薄木片制成的施压工作面，而且连接方法采用铰链展宽，螺栓及自攻螺钉连接，实现了模具的可拆装、改制、重复利用，方便重复使用、贮存、运输。当考虑使用高频发生器作加热源时，铝合金质型材本身可直接作为电极板，节省了作为电极板的铝板的铺设工序。

以上所述仅为本发明列举一些较佳的、优选的实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，或在本技术方案的基础上作其它等同或类同的变化均应视为属于本发明的保护范围。