用于制造拉弯型材的模具及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于制造拉弯型材的模具以及该模具的制造方法。

背景技术：

在现有技术中，通过拉弯工艺来制造型材或零件是常见的技术手段。特别是在飞机零件的制造中，框肋缘条、长桁等零件都是尺寸大、相对弯曲半径大的变曲率挤压型材弯曲件，通常采用拉弯成形工艺。

在型材拉弯的过程中，通常将例如为金属材料的型材坯料的一个或两个末端固定并拉伸，在拉伸期间根据期望得到的型材构型使用具有相应轮廓的模具，通过型材坯料与模具的直接接触使得型材坯料变形而赋予其特定的形状。

在拉弯型材坯料时，其变形区内各部分的应力状态有所不同。具体地，横断面中间不变形的部分称为中性层；中性层外侧的材料受拉应力作用，产生伸长变形；中性层内侧的金属受压应力作用，产生压缩变形。由于中性层两侧材料的应力和应变方向相反，当载荷卸去后，中性层两侧材料的弹性变形回复方向相反，引起不同程度的弹复。虽然拉弯变形仅限于材料的局部区域，但弹复作用却会影响弯曲件的精度。实践中弹复的影响因素很多，而这些因素难以控制，由弹复引起的拉弯件精度问题，一直是拉弯成形生产的关键。

在使用模具的型材拉弯工艺中，由于型材坯料与模具直接接触，在拉弯变形时部分区域的摩擦力很大，阻止材料流动，最终造成型材断裂，这部分也被称为易断裂部位，与之对应的模具的区域被称为型材易断裂区域。为此，通常的解决办法是在模具与型材坯料之间直接涂有润滑油，通过降低摩擦系数，减少拉弯过程中因滑动摩擦产生的阻力，促使材料流动，提高成形效果。

然而，这种解决办法主要存在两个缺陷：润滑油的润滑效果不够理想，对于大型复杂型材零件，依然拉弯不到位，回弹大；在型材拉弯的过程中，不同部位摩擦力不同，造成延伸率不均匀，在模具中间、两端及钳口处容易产生断裂，而且零件回弹偏大。这些缺陷的主要原因主要有两方面。一方面仅靠润滑油进行润滑，摩擦力依然很大，仍然阻止材料流动；另一方面，在型材拉弯的过程中，不同区域的摩擦力不同，造成坯料的延伸不均匀，局部延伸率过大，进而断裂，而其余部位延伸率太小，回弹严重。

因此，在传统的型材拉弯工艺中，为了防止断裂，通常根据经验值设置延伸率，对于延伸率太小造成的零件回弹，主要依靠后续在模具上的手工校形，对成形不到位的部位进一步成形，最终达到零件的构型要求。但是大量的手工校形不仅工作强度大，而且会在零件表面产生敲击痕迹，且影响零件表面质量。

技术实现要素：

基于以上现有技术，本发明提出一种优化的用于制造拉弯型材的模具的制造方法以及一种优化的用于制造拉弯型材的模具，由此克服了在传统的型材拉弯的过程中，型材坯料局部延伸不均匀，最终导致整体拉弯不到位、局部回弹严重或断裂的缺陷。

为了实现以上发明目的，在根据本发明的用于制造拉弯型材的模具的制造方法中，根据期望得到的所述型材的构型确定用于构成所述型材的型材坯料的拉弯过程以及用于构成所述型材的构型的模具的与所述型材坯料接触的轮廓，根据所述型材坯料的拉弯过程和所述模具的轮廓分析得到在所述轮廓上的型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域，其中在所述型材坯料易断裂区域中所述型材坯料与所述模具之间的摩擦力较大，其中，为所述模具上的所述型材坯料易断裂区域和所述非型材坯料易断裂区域实施不同的减小摩擦力的措施，使得所述型材坯料与所述模具在所述型材坯料易断裂区域和所述非型材坯料易断裂区域处的摩擦力近似相同。

根据本发明的一种优选技术方案，在型材坯料易断裂区域中施加滚动摩擦措施，所述滚动摩擦措施例如是第一圆柱滚子。在第一圆柱滚子上可以额外地施加润滑油。

根据本发明的一种优选技术方案，在非型材坯料易断裂区域施加滑动摩擦措施，例如施加润滑油。

根据本发明的一种优选技术方案，在非型材坯料易断裂区域也可以施加滚动摩擦措施，例如第二圆柱滚子，其中该滚动摩擦措施的摩擦系数大于施加在型材坯料易断裂区域中的滚动摩擦措施的摩擦系统。例如，两者可以为有不同材料制成的圆柱滚子，由此具有不同的摩擦系数。

根据本发明的一种优选技术方案，基于对型材坯料的应力状态分析得到在模具的轮廓上的型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域。

本发明还提出了一种用于制造拉弯型材的模具，该模具具有与用于构成型材的型材坯料接触的、对应于期望得到的型材的构型的轮廓，轮廓具有型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域，其中在型材坯料易断裂区域中型材坯料与模具之间的摩擦力较大，其中，为模具上的型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域实施不同的减小摩擦力的措施，使得型材坯料与模具在型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域处的摩擦力近似相同。

根据本发明的一种优选技术方案，在型材坯料易断裂区域设置滚动摩擦措施、例如第一圆柱滚子。在第一圆柱滚子上可以额外地施加润滑油。

根据本发明的一种优选技术方案，在非型材坯料易断裂区域施加滑动摩擦措施，例如施加润滑油。

根据本发明的一种优选技术方案，在非型材坯料易断裂区域也可以施加滚动摩擦措施，例如第二圆柱滚子，其中该滚动摩擦措施的摩擦系数大于施加在型材坯料易断裂区域中的滚动摩擦措施的摩擦系统。例如，两者可以为有不同材料制成的圆柱滚子，由此具有不同的摩擦系数。

通过本发明，克服了在传统的型材拉弯过程中型材坯料局部延伸不均匀的问题，避免了整体拉弯不到位、出现断裂或者回弹严重的缺陷。

附图说明

在附图中示出了根据本发明的有利的实施方案。在附图中：

图1示出了根据本发明的用于制造拉弯型材的模具的制造方法的流程图；

图2示出了根据本发明的用于制造拉弯型材的模具的示意图；

图3示出了根据本发明在型材坯料易断裂区域实施的减小摩擦力的措施的示意图；以及

图4示出了利用根据本发明的用于制造拉弯型材的模具制造拉弯型材的示意图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述根据本发明的用于制造拉弯型材的模具的制造方法和用于制造拉弯型材的模具的具体实施方式。以下所给出的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围内。

参见图1，在根据本发明的用于制造拉弯型材的模具的制造方法中，首先根据期望得到的型材的构型确定用于构成型材的型材坯料的拉弯过程以及用于构成型材的构型的模具的与型材坯料接触的轮廓，其次根据型材坯料的拉弯过程和模具的轮廓分析得到在轮廓上的型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域，其中在型材坯料易断裂区域中型材坯料与模具之间的摩擦力较大。最后，为模具上的型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域实施不同的减小摩擦力的措施，使得型材坯料与模具在型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域处的摩擦力近似相同。

特别地，为型材坯料易断裂区域施加的是滚动摩擦措施、例如圆柱滚子，而为非型材坯料易断裂区域施加滑动摩擦措施、例如润滑油。在型材坯料易断裂区域的滚动摩擦措施上也可以额外施加润滑油。还可行的是，在非型材坯料易断裂区域上也施加例如为圆柱滚子滚动摩擦措施，但该滚动摩擦措施的摩擦系数大于施加在型材坯料易断裂区域施加的滚动摩擦措施的摩擦系数。

特别地，可以基于型材拉弯过程中型材坯料的不同部位的缺陷和/或应力状态来分析得到在轮廓上的型材坯料易断裂区域和非型材坯料易断裂区域。

由此，针对模具的不同部位进行了差异化的摩擦力设计，按需更改局部的摩擦系数，降低在拉弯过程中不同部位摩擦力的差异，促使型材各部件均匀延伸，整体达到最佳应力状态，减少断裂及回弹等缺陷。

图2示出了基于以上根据本发明的用于制造拉弯型材的模具的制造方法得到的根据本发明的用于制造拉弯型材的模具1的示意图。其中，模具1具有与用于构成型材的型材坯料2接触的、对应于期望得到的型材的构型的轮廓，轮廓具有型材坯料易断裂区域10和非型材坯料易断裂区域11，其中在型材坯料易断裂区域10中型材坯料2与模具1之间的摩擦力较大，而在非型材坯料易断裂区域11型材坯料2与模具1之间的摩擦力较小。根据本发明，在型材坯料易断裂区域10和非型材坯料易断裂区域11实施不同的减小摩擦力的措施，使得型材坯料2与模具1在型材坯料易断裂区域10和非型材坯料易断裂区域11处的摩擦力近似相同。

参见图3，在型材坯料易断裂10区域实施的减小摩擦力的措施例如可以为滚动摩擦措施，特别是第一圆柱滚子101，由此减小在型材坯料2与模具1之间的摩擦。额外地，还可以在第一圆柱滚子101上施加润滑油，从而进一步减小摩擦。

在非型材坯料易断裂区域11可以施加滑动摩擦措施，例如施加润滑油。也可行的是，在非型材坯料易断裂区域11也施加滚动摩擦措施，例如第二圆柱滚子，但是该滚动摩擦措施的摩擦系数大于施加在型材坯料易断裂区域10施加的滚动摩擦措施的摩擦系数。

图4示出了利用根据本发明的用于制造拉弯型材的模具制造拉弯型材的示意图，其中型材坯料2的两端被固定且被相反方向地拉伸，随后与模具1接触，特别是与模具1的轮廓的型材坯料易断裂区域10和非型材坯料易断裂区域11接触以发生形变，从而获得期望的构型。

鉴于在此结合优选的实施例已经对本发明进行了演示和描述，显而易见，在符合本发明权利要求预期的广泛范围内可以进行变型、替换和附加。