一种高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具的制作方法

1.本实用新型属于模具制造技术领域，尤其是涉及一种高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具。


背景技术：

2.高强铝合金型材因其比强度高而被广泛应用于航空航天领域，其中叉形型材主要用于运载火箭的燃料贮箱，它是连接燃料贮箱筒段和短壳的重要部件，其成形精度严重影响燃料贮箱的装配精度。一般将叉形型材加工成圆环，即叉形环。为了将高强铝合金叉形型材弯曲至指定圆弧，需要用到弯曲成形模具。同时，为了降低弯曲过程中的变形抗力，要求该模具最好能实现热弯曲成形。
3.目前，现有弯曲成形模具存在如下问题：型面多是较为简单的型面，针对的型材也都是工字钢、角钢等截面形状简单的型材，还没有针对叉形型材的弯曲成形模具；没有考虑型材弯曲过程中截面的扭曲变形；没有一定的回弹补偿机制，不便于实现热弯曲成形。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具，适用叉形型面的成型，具有回弹补偿，型面扭曲变形小，便于实现热弯曲成形。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种用于高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具，包括辊子模具组和平台底板，所述的辊子模具组包括至少五组辊子模具，至少五组辊子模具沿同一圆弧等间隔布置在平台底板上，且相邻两组辊子模具之间的圆心角为6.25
°
；
7.所述辊子模具包括左压盖、右压盖、上底板、侧板、下底板、左辊子轴、左辊子、右辊子轴和右辊子，所述上底板和下底板平行布置，所述的上底板的左右两端各通过一个侧板与下底板固定连接，所述的下底板左右两端均与平台底板连接，在上底板和下底板之间平行安装左辊子轴和右辊子轴，所述的左辊子包括同轴布置且一体成型的上部短圆台和下部长圆台，且上部短圆台和下部长圆台的中轴线处中空，所述的右辊子为回转体中空结构，所述的左辊子套设在左辊子轴上，所述的右辊子套设在右辊子轴上，且左辊子和左辊子轴之间设有左轴承，右辊子和右辊子轴之间设有右轴承，所述的左辊子和右辊子之间形成容纳待辊弯的叉形型材的空间，所述的空间与待辊弯的叉形型材的型面相适应，所述左压盖和右压盖均与上底板固定连接，所述左压盖通过压紧左轴承定位左辊子轴，所述右压盖通过压紧右轴承定位右辊子轴；
8.左辊子的上部短圆台的上端面尺寸大于上部短圆台的下端面尺寸，下部长圆台的上端面尺寸小于上部短圆台的下端面尺寸，下部长圆台的下端面尺寸小于下部长圆台的上端面尺寸；右辊子的横截面尺寸从上到下逐渐增大；
9.所述的左辊子的上部型面的母线为与待辊弯的叉形型材的外型面相贴合的标准型面的上部母线绕偏转中心o1顺时针偏转1.5
°
，左辊子的下部型面的母线为以与待辊弯的
叉形型材的外型面相贴合的标准型面的母线绕偏转中心o2顺时针偏转1.5
°
；所述的右辊子的型面的母线为与待辊弯的叉形型材的内型面相贴合的标准型面的母线绕偏转中心 o3顺时针偏转1.5
°
，
10.偏转中心o1为叉形型材截面的左侧竖直线与中部水平线的相交点，所述偏转中心o2为叉形型材截面的左侧斜线与中部水平线的相交点；所述偏转中心o3为叉形型材截面的中部水平线的延长线与右侧曲线的相交点。
11.进一步的，待辊弯的叉形型材经模具辊弯后形成圆弧外轮廓线半径为1675mm的圆弧。
12.进一步的，所述平台底板为圆弧平台，且圆弧平台的半径为1675mm，圆弧平台的弧长大于辊子模具组组成圆弧的弧长。
13.进一步的，所述辊子模具共设置七组，且七组辊子模具所在圆弧半径为1100-1700mm，七组辊子模具组成的圆弧的弧长为1000-1200mm。
14.进一步的，在每个下底板的两端均开设有两个长圆孔，通过第一连接螺栓穿过下底板上的长圆孔与平台底板上的螺纹孔连接。
15.进一步的，所述左压盖和右压盖分别通过若干第二连接螺栓固定在上底板上。
16.进一步的，电缸推动待辊弯的叉形型材依次穿过所述成形模具中的七组辊子模具，且在第一组辊子模具的前方120mm处设有感应加热线圈。
17.相对于现有技术，本实用新型所述的一种高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具具有以下优势：
18.本技术的左、右辊子的型面大体上依据叉形型材型面而设计，解决了叉形型面的适用性问题；左、右辊子型面偏转1.5
°
，对型材型面方向的回弹起到了一定的补偿作用，解决了弯曲过程中型面扭曲变形的问题；七组辊子模具通过下底板上的长圆孔与平台底板的若干螺纹孔配合连接，可以使得辊子模具沿着径向分别移动，实现弯曲半径可调，解决型材弯曲平面方向的回弹问题；该弯曲成形模具采用推弯成形原理，可以方便地在第一组辊子模具前方设置感应加热线圈，实现高强铝合金型材的热辊弯成形，解决型材的热弯曲成形问题。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
20.图1为本实用新型实施例所述的一种高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具的立体结构示意图；
21.图2为其中一组辊子模具的剖面图；
22.图3为本实用新型所适用的高强铝合金叉形型材的截面图；
23.图4为具有与待辊弯的叉形型材的外型面相贴合的标准型面的左、右辊子示意图；
24.图5为左右辊子的型面偏转示意图，其中，虚线是与待辊弯的叉形型材的内型面相贴合的标准型面；实线是本技术的左、右辊子的型面；
25.图6为本技术的左、右辊子的型面图；
26.图7为通过本实用新型实施例所述的一种高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具对所述高强铝合金叉形型材进行热辊弯成形的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1、平台底板；2、辊子模具组；3、第一连接螺栓；4、左压盖；5、右压盖；6、上底板；7、第二连接螺栓；8、侧板；9、右辊子；10、下底板；11、右辊子轴；12、右轴承；13、左辊子轴；14、左轴承；15、左辊子；16、待辊弯的叉形型材；17、感应加热线圈。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.需要说明一下，本技术中的高强铝合金是指是指屈服强度和抗拉强度都比较高的铝合金，抗拉强度一般会大于480mpa，具体实施例中的高强铝合金为2195铝锂合金，经时效处理后，屈服强度在410mpa左右，抗拉强度在500mpa左右。
31.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
32.如图1-图6所示，一种高强铝合金叉形型材热辊弯成形模具，包括辊子模具组2和平台底板1，所述的辊子模具组2包括至少五组辊子模具，至少五组辊子模具沿同一圆弧等间隔布置在平台底板1上，且相邻两组辊子模具之间的圆心角为6.25
°
；
33.所述辊子模具包括左压盖4、右压盖5、上底板6、侧板8、下底板10、左辊子轴13、左辊子15、右辊子轴11和右辊子9，所述上底板6和下底板10平行布置，所述的上底板6的左右两端各通过一个侧板8与下底板10固定连接，所述的下底板10左右两端均与平台底板1连接，在上底板6和下底板10之间平行安装左辊子轴13和右辊子9轴，所述的左辊子15包括同轴布置且一体成型的上部短圆台和下部长圆台，且上部短圆台和下部长圆台的中轴线处中空，所述的右辊子9为回转体中空结构，所述的左辊子15套设在左辊子轴13上，所述的右辊子9套设在右辊子轴11上，且左辊子15和左辊子轴13 之间设有左轴承14，右辊子9和右辊子轴13之间设有右轴承12，所述的左辊子15和右辊子9之间形成容纳待辊弯的叉形型材16的空间，所述的空间与待辊弯的叉形型材的型面相适应，所述左压盖4和右压盖5均与上底板6固定连接，所述左压盖4通过压紧左轴承14定位左辊子轴13，所述右压盖5通过压紧右轴承12定位右辊子轴11；
34.左辊子15的上部短圆台的上端面尺寸大于上部短圆台的下端面尺寸，下部长圆台的上端面尺寸小于上部短圆台的下端面尺寸，下部长圆台的下端面尺寸小于下部长圆台的上端面尺寸；右辊子9的横截面尺寸从上到下逐渐增大；
35.所述的左辊子15的上部型面的母线为与待辊弯的叉形型材的外型面相贴合的标准型面的上部母线绕偏转中心o1顺时针偏转1.5
°
，左辊子15的下部型面的母线为以与待辊弯的叉形型材的外型面相贴合的标准型面的母线绕偏转中心o2顺时针偏转1.5
°
；所述的右辊子9的型面的母线为与待辊弯的叉形型材的内型面相贴合的标准型面的母线绕偏转中心o3顺时针偏转1.5
°
，
36.偏转中心o1为叉形型材截面的左侧竖直线与中部水平线的相交点，所述偏转中心o2为叉形型材截面的左侧斜线与中部水平线的相交点；所述偏转中心o3为叉形型材截面的中部水平线的延长线与右侧曲线的相交点。
37.待辊弯的叉形型材16的长度为1100mm，待辊弯的叉形型材16经模具辊弯后形成圆弧外轮廓线半径为1675mm的圆弧。所述平台底板1为圆弧平台，且圆弧平台的半径为 1675mm，圆弧平台的弧长大于辊子模具组2组成圆弧的弧长。所述辊子模具共设置七组，且七组辊子模具所在圆弧半径为1400mm，七组辊子模具组成的圆弧的弧长为 1000-1200mm。
38.在每个下底板10的两端均开设有两个长圆孔，通过第一连接螺栓3穿过下底板10 上的长圆孔与平台底板1上的螺纹孔连接。所述左压盖4和右压盖5分别通过若干第二连接螺栓7固定在上底板6上。
39.电缸推动待辊弯的叉形型材16依次穿过所述成形模具中的七组辊子模具，且在第一组辊子模具的前方120mm处设有感应加热线圈17。
40.图4为具有与待辊弯的叉形型材的外型面相贴合的标准型面的左、右辊子示意图；
41.图5为左右辊子的型面偏转示意图，其中，虚线是与待辊弯的叉形型材的内型面相贴合的标准型面；实线是本技术的左、右辊子的型面；图6为本技术的左、右辊子的型面图；
42.图中o1点、o2点和o3点均为偏转中心，其中偏转中心o1为叉形型材截面的左侧竖直线与中部水平线的相交点，所述偏转中心o2为叉形型材截面的左侧斜线与中部水平线的相交点；所述偏转中心o3为叉形型材截面的中部水平线的延长线与右侧曲线的相交点；
43.对具有标准型面的左辊子上部结构和下部结构的交界面不偏转修正，本技术的所述左辊子15的上部型面的母线为与待辊弯的叉形型材的外型面相贴合的标准型面的上部母线绕偏转中心o1顺时针偏转1.5
°
，左辊子15的下部型面的母线为以与待辊弯的叉形型材的外型面相贴合的标准型面的母线绕偏转中心o2顺时针偏转1.5
°
；所述的右辊子9 的型面的母线为与待辊弯的叉形型材的内型面相贴合的标准型面的母线绕偏转中心o3顺时针偏转1.5
°
；如此形成的左辊子和右辊子的型面实现热辊弯成形过程中型材型面回弹补偿和弯曲平面回弹补偿，本技术的模具可以减小这两个方向因回弹而产生的误差，最终实现高强铝合金叉形型材的热辊弯精确成形。
44.通过此热辊弯成形模具辊弯加工的叉形型材，检测成形件的弯曲半径及截面形状精度，结果为，弯曲半径为1725mm，与目标值1675mm相差50mm，弯曲半径误差率为3％，误差较小，且与样板贴合度较好，截面形状与样板贴合，最大间隙小于1mm，截面形状误差也较小，基本满足精度要求。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。