回形槽框体加工方法及一种串联镶块拼接弯曲模具与流程

本发明属于机械冲压技术领域，涉及金属板材弯曲和弯曲模具。

背景技术：

(一)背景技术方案：

产品形状是带有铆钉孔的面板中间是回形槽框体，槽与板体“Z”形弯窄精度要求高，槽窄,外边高。此件适用弯曲的基本原理，弯曲可以利用模具在压力机进行，也可以在折弯机上使用，(如图1、图2所示)。

以前，回形槽框体和“Z”形弯使用现有折弯模具无法完成，一直分三体折弯单件拼焊加工的。(如图3、图4所示)，制件1为带铆钉孔的面板，制件2和制件3是结构相同只是长短不同，折成槽钢，再将制件2和制件3焊接到制件1上。制件2和制件3产品，(如图5、图6所示)。焊接方式及位置(如图4所示)的剖视图部分。焊接工艺是被焊工件的材质(同种或异种)通过加热，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程。这种工艺过程会使产品产生很大的热变形。

弯曲工艺是根据零件的形状需要，通过模具和压力机(折弯机、冲床)把板材弯曲成一定的角度、一定的曲率，形成一定形状零件的冲压工艺方法。模具安装在折弯机上，随滑块下行板料外层纤维被拉伸，内层被挤缩，中性层不变，这时钢板被压成一定角度，折弯完成。弯曲成形工艺在工业生产中应用相当广泛，如很多汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、国防等行业上的覆盖件、柜架构件、支架、扣、夹子等。该产品为封闭式回形槽框架弯曲件,材料是钢板3/Q235-A，所以也适用于弯曲原理(如图7图8所示)。将直凸模2使用机床螺栓固定在凸模垫板1上，通用凹模4固定在凹模垫板5上，由折弯机控制好模具闭合高度和模具间隙，即保证凸模下压不会过深或不能压实，凸模下行，在凸模的压力下，板材受弯矩的作用，首先经过弹性变形，然后进入塑性变形，在塑性变形开始阶段，板料是自由弯曲。随着凸模的下压，板料与凹模V形表面逐渐靠紧。同时曲率半径和弯曲力臂逐渐变小，凸模进行下压，板料弯曲变形区继续减小，直到与凸模三点接触，到行程终了使其值边、圆角与凸模全部靠紧。弯曲成形过程结束。

(二)背景技术的缺陷：

回形槽框体采用多段分体焊接制造，焊后热变形大，到达30-50mm扭曲变形，焊缝需要大量的手工修磨，甚至窄槽根本无法清理焊缝，变形处需手工调平调直，调平常出现跷跷板效应，劳动强度大，外观质量和尺寸一致性差，生产效率低下，还有焊接产品的检验等问题。这类框体结构一样，只是框体长度和宽度的尺寸变化。如每个尺寸做一套模具，大大加大模具制造成本。现有的通用折弯模具根本满足不了产品需要，且小批量，多品种的生产模式特点。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种回形槽框体更为有效的加工方法，提供了一种用于回形槽框体加工的简易串联镶块弯曲模具。

使用拼块工装折弯工艺技术减少分体焊接长度和采用通用补角工艺方法制造。减少焊接缺陷，减少热变形引起的调平工时和降低劳动强度；解决"Z"形折弯的生产窄口问题，成形后不用调修，提高生产效率。

通过拼块弯曲模具来完成多种产品折弯，减少模具制造成本，可以快速换模，提高产品批次的一致性。

该方法和模具适用易弯曲成形，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)小的金属材料。例如，软钢、黄铜及铝等材料，厚度≤3mm、长度≤1500mm的产品。

本发明的技术方案是：、一种串联镶块拼接弯曲模具，由凸模组件、凹模组件和定位装置三部分组成；凸模组件和凹模组件均采用镶块串联组合拼接凸、凹模镶块；凸模组件包括七种结构相同只是长度不同的凸模镶块，凸模组件截面为大弧度弯刀形状；凹模组件由凹模与凹模座构成，凹模和凹模座之间为过渡配合，将凹模压入到凹模座当中，两者固定在一起；凹模包括用七种尺寸凹模镶块，各个串联能够组合为多种长度尺寸；凹模为凸台结构，凹模V形槽中心线到凹模左侧外壁尺寸为第二次折弯时零件的弯处到端部的距离的V形槽中心线到凹模外壁距离，凹模为双V形对称槽结构；凹模座其中间带有一条宽凹槽，凹模装夹在凹模座中；该凹模与凹模座过渡配合；定位装置是由紧固螺栓、定位板、锁紧螺母和定位螺栓组成；，由紧固螺栓将定位板固定在凹模座上，紧固螺栓穿过凹模座顶在凹模上；定位板上距顶部，刚刚高于凹模的顶部的位置加工的螺纹通孔，定位螺栓旋进该螺纹孔，并在定位板外侧使用锁紧螺母固定；凹模座具有多个用于紧固螺栓的孔，使定位板能够随着凹模镶块数量的增减沿着凹模座移动。

优选地，凸、凹模镶块分别制作成50，80，100，150,200,300,500mm七种长度尺寸；七种尺寸组合多种长度。

优选地，凸模口宽度尺寸11mm，分别设计成三种圆角尺寸。

优选地，凸模镶块材料均选用42GrMo材料，整体淬火HRC47±2，凸模镶块串联拼接装夹在折弯机上

优选地，凹模座长度设计为1500mm，其中间带有一条50mm宽凹槽。

优选地，凹模组件材料均选用42GrMo材料，整体淬火HRC47±2。

优选地，零件第二次折弯时，零件的弯处到端部的距离即V形槽中心线到凹模外壁距离，为8.5mm。

回形槽框体加工方法，步骤如下：

第一次折弯步骤：根据折弯线尺寸，旋转定位螺栓伸出定位板的长度，使凹模V形槽中心到定位螺栓距离等于折弯线尺寸，锁紧螺母，将板料平放在凹模上，并把板料与定位螺栓靠紧，凸模下压，产品型成第一次折弯；

第二次折弯步骤：先拆掉定位装置，将第一次折弯翻转180度扣在凹模上，与凹模外壁靠紧，用凹模左侧外壁定位，使凹模V形槽中心线到凹模外壁距离等于计算出二次折弯的折弯线尺寸，凸模下压，产品型成第二次折弯；

第三次折弯步骤：重新安装上定位装置，重新调整定位螺栓，锁紧螺母，将第二次折弯再翻回180度放在凹模上，与定位螺栓靠紧，按折弯线尺寸定位，完成第三次折弯，完成一个边的折弯。

优选地，回形槽框体加工方法，步骤如下：

按上述三次折弯顺序先完成两个回形槽框体的长边折弯，再完成两个短边的折弯，框体折弯完成。

模具结构简单、重量轻便、操作方便、实用性强。弯曲模具结构是由凸模、凹模组合和定位装置三部分组成。其中凹模主要由凹模镶块、凹模座组成，凹模过渡配合固定凹模座中，根据产品长度串联凹模镶块，做到快速换模；定位装置有两种定位分式；凸模主要由弯刀凸模镶块组成，根据产品弯曲R大小不同，分别设计了R1-3种凸模串联使用组成各种长度尺寸。试制并用于生产的一组有效的模具参数L_A＝14；r_T＝1；R_A＝0.8；R_A1＝0.2；β＝88度，如图11所示。并用以上两种定位方式，弯曲时分三步骤实施，完成框体的三次折弯，解决Z”形弯生产窄口问题，如图16、图17、图18所示。

本发明的技术效果如下：

采用专用镶块工装折弯工艺技术减少分体焊接长度和采用通用补角工艺方法制造。(通用补角可以标准化)

1、通过压力设备和专用弯曲模具加工出来的产品，与拼焊成形比较有如下优点：

1)此种方法将焊缝减少了90％-95％，节省焊材近90％-95％，人工调平一块由3小时减少到30分钟，大大降低工人劳动强度。提高了产品外观质量，保证尺寸的一致性。缩短了产品加工工时，减少了加工工序，减少激光切割长度2/3。

通过采用多段组合折弯专用工装工艺技术，改善效果非常明显。焊缝长度减少95％。调平时间由原来一块3小时，缩短为30分钟完成，大大减少工人劳动强度，外观质量和尺寸一致性好，大大提高了生产效率。

a、调平节时：按每年700台，平均每台用2件，每块节省2.5小时，每小时23元，700X2X2.5小时X23元/小时＝80500元；

b、焊缝节时：平均每件焊缝长2.8米，焊速20米/小时

(2.8×95％×2×700)/20×23＝4282.6元

c、激光切割和焊材消耗未做统计。

2)模具只需在开始前，先按框体长边装夹凸凹模镶块，把两长边折弯完成后，按短边尺寸直接卸下部分凸凹模的镶块，再折短的两边。这样不需要调试模具，不会影响装在机床上模具的直线度，且卸模时也节时省力，不需要对产品进行调修，劳动强度小，做到快速换模，做到一模多用，节省大量的模具制造费用，模具存放的管理费用。

根据统计部分项目：统计七种车型，框体尺寸约22.5米

综合各种因素模具制造费用1.5万/米，22.5×1.5＝33.75万元，

镶块模具长度1.5米，1.5×1.5＝2.25万元，节约模具制造费用31.5万元。

适合多品种，小批量生产的特点，快速换模节省时间：换一次模具，内作业时间减少37.4分钟，外作业时间减少32分钟，批量按700台÷30台＝23.33批(37.4+32)/60×23.33×23元/小时＝1414.75元

3)产品尺寸精度要更高，外观质量好，圆弧过渡自然，且产品批次一致性好。

2、专用弯曲模具设计结构简单、操作方便、制造成本低，可以做到快速换模，实用性强等优点。

附图说明

图1产品加工部分外形图

图2产品外形剖视图

图3产品加工部分原方案图

图4产品加工部分原方案剖视图

图5制件2和制件3产品主视图(两种件的长度不同)

图6制件2和制件3产品左视图

图7折弯机工作原理主视图

图8折弯机工作原理剖视图

图9凸模组件示意图

图10凹模组件示意图

图11定位装置示意图

图12凹模示意图

图13凹模座示意图

图14定位装置安装位置示意图

图15模具参数说明示意图

图16一次折弯示意图

图17二次折弯示意图

图18三次折弯示意图。

其中，4凸模垫板 5直凸模 6板料 7通用凹模 8安装垫板 9凹模10凹模座 Ⅰ-配合面 11M10X45紧固螺栓 12定位板 13 M10锁紧螺母14 M10X40定位螺栓 15板料 16一次折弯 17二次折弯 18三次折弯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细地描述。

本发明的一种简易串联镶块弯曲模具是由凸模组件(如图9)、凹模组件(如图10)和定位装置(如图11)三部分组成。凸模组件和凹模组件均采用镶块串联组合拼接凸、凹模镶块，根据回形槽框体长度尺寸多样化的特点。

凸、凹模镶块分别制作成50，80，100，150,200,300,500mm七种长度尺寸，七种尺寸自由组合各种长度，镶块串联对接无痕，做到适应产品尺寸的多样化。同时提高凸模、凹模利用率，做到一模多用，节省大量的模具制造费用，模具存放的管理费用。

凸模组件(如图9)中七种凸模镶块外形结构相同只是长度不同，如果凸模做成直的与折两道弯以上产品会干涉，故做成大弧度弯刀形状，凸模口宽度尺寸11mm，既保证模具强度，即又防止两道以上折弯工序时前道工序干涉后道工序的情况，满足折窄槽的需要。为满足产品圆角的不同需要，分别设计成R1、R2、R3三种圆角尺寸。凸模镶块材料均选用42GrMo材料，整体淬火HRC47±2。选用的材料高强度，淬透性好，韧性好。凸模串联拼接装夹在折弯机上，通过机床本身螺栓与机床连接固定，对接无痕，根据需要拆装部分长度的凸模块，快速换模，完成不同长度的产品折弯。此设计凸模结构简单，重量轻，装夹方便，减少模具占地，可以使用自身机床螺栓固定。

凹模组件(如图10)，由凹模(如图12)与凹模座(如图13)构成，凹模块和凹模座之间为过渡配合50H7/k6(标记Ⅰ)，将凹模压入到凹模座当中，通过紧固螺栓(如图10中11)将两者固定在一起。凹模(如图12)所示，采用七种尺寸镶块串联，可自由组合各种长度尺寸。在生产中只需根据产品折弯长度尺寸增减凹模镶块数量，做到快速换模。凹模做成凸台结构，既保证模具强度，也减少精加工的浪费；凹模V形槽中心线到凹模外壁8.5mm(通过V形槽中心线与凹模外壁的距离进行零件定位)，可以使用凹模外壁定位(折第二道弯时定位用)，可以安全方便操作，也解决了以往用折弯机床自身定位的局限性；双V形对称槽结构，可以在模具局部破损需要复制更换时，不用考虑安装方向。凹模座(如图13)所示，长度设计为1500mm，其中间带有一条50mm宽凹槽，可以保证凹模装夹在凹模座中的直线度、稳定性，使镶块对接光滑。该凹模与凹模座过渡配合50H7/k6，可以保证凹模镶块滑入不要过松也不要过紧。一旦出现模具局部破损，可便于凹模镶块的模具位置调整和复制。凹模组件材料均选用42GrMo材料，整体淬火HRC47±2。选用的材料高强度，淬透性好，韧性好。为了紧固凹模和定位板，准备28条M10X45紧固螺栓(可根据镶块数量确定用量，其中包括定位装置中的两条)。

定位装置(如图11)，是由紧固螺栓11、定位板12、锁紧螺母13和定位螺栓14组成。紧固螺栓11规格为M10X45(两条)，定位板12尺寸为135X25X10(两块)，锁紧螺母为M10(两个)和定位螺栓14规格为M10X40(两条)，由紧固螺栓将定位板固定在凹模座上(如图14)，这两个螺栓既可以固定定位板，也同时可以固定凹模，穿过凹模座顶在凹模。分别在两块定位板距顶部11mm的位置各机加一个M10的螺纹通孔，用定位螺栓旋进螺纹孔，并在定位板外侧使用锁紧螺母固定，可根据折弯尺寸需要旋转定位螺栓伸出的长短，起到定位的作用。凹模座具有多个用于紧固螺栓的孔，使定位板能够随着凹模镶块数量的增减沿着凹模座移动。定位板的材料选用42GrMo材料，整体淬火HRC47±2。选用的材料高强度，淬透性好，韧性。

模具加工完成，用于回形槽块体折弯的模具参数(如图15)r_T＝1；L_A＝14；R_A＝0.8；R_A1＝0.2；β＝88度，用两种定位方式，先按回形槽框体长度方向尺寸安装凸、凹模镶块，完成两个长边折弯，然后拆掉凸、凹模镶块，用剩余模具完成回形槽块体的两个宽度方向折弯。按这样顺序安装模具可以省去拆掉凸、凹模镶块后重新调试模具时间，一次装夹模具折弯精度高。折弯时分三步骤实施，完成框体的三次折弯，解决Z”形弯生产窄口问题。

步骤如下：

第一次折弯(如图16)，根据折弯线尺寸，旋转定位螺栓14伸出定位板的长度，使凹模V形槽中心到定位螺栓距离等于折弯线尺寸，锁紧螺母，将板料15平放在凹模上，并把板料与定位螺栓靠紧，凸模下压，产品型成第一次折弯16。

第二次折弯(如图17)，先拆掉定位装置，将第一次折弯16翻转180度按图示扣在凹模上，与凹模外壁靠紧，用凹模左侧外壁定位，使凹模V形槽中心线到凹模外壁距离8.mm5等于计算出二次折弯的折弯线尺寸，凸模下压，产品型成第二次折弯17。

第三次折弯(如图18)，重新安装上定位装置，重新调整定位螺栓，锁紧螺母，将第二次折弯17，再翻回180度(回到原来的方向)按图示平放在凹模上，与定位螺栓靠紧，同样按折弯线尺寸定位，完成第三次折弯，产品型成第三次折弯18。按上述三次折弯顺序先完成两个回形槽框体的长边折弯，再完成两个短边的折弯，框体折弯完成。