专利名称：二维辊弯成形机和其辊弯模及三维弯曲成形方法
技术领域：
本发明涉及辊弯成形设备及方法，特别是一种能够对管材进行三维弯曲成形的辊弯成形机和成形方法，并涉及其辊弯模具。
背景技术：
现有对铝合金管材的三维弯曲加工通常采用冲压方式或采用专用三维弯曲机加工。用冲压方式进行三维弯曲，成形不流畅、工序多，由于冲压力集中，致使变形大，有外缘裂、内圆皱、管径变形、表面损伤的缺点，而且需用大型冲床实现。而采用三维弯曲机加工， 不但设备成本高，前期投入大，而且现有三维弯曲机加工效率低，损耗大。
发明内容
本发明旨在提供一种二维辊弯成形机，该二维辊弯成形机结构简单，成本低，而且
加工效率高。本发明二维辊弯成形机，包括
工作台；
设置于所述工作台上的直线形导向轨；
复合辊弯模，包括相对设置的一个长条状直模和一个弓状弯模，及设置于所述直模或所述弯模一端的顶块；以及
设置于所述导向轨附近的主动轴辊和从动轴辊，分别与所述弯模和直模的背面配合， 用于夹持所述弯模和所述直模，并驱动所述弯模和所述直模沿着所述导向轨同步移动，使所述弯模从一端到另一端顺次与所述直模的对应部分合模形成模腔。优选地，该辊弯成形机还包括控制装置、马达和感应器，所述马达与所述主动轴辊连接，所述感应器用于检测所述弯模和所述直模的移动终端，所述控制装置分别连接所述马达和所述感应器，用于在所述弯模和所述直模移动到终端后使所述马达变换转向。优选地，该辊弯成形机还包括计数器，该计数器的触发端连接所述感应器，用于对辊弯成形的产品计数；和/或
用于调节所述主动轴辊和所述从动轴辊之间的距离的调节机构。优选地，所述弯模的内腔在第一平面内的投影具有第一圆弧段，所述第一平面经过所述弯模的两个端部且与所述弯模的侧面垂直。优选地，合模形成的所述模腔呈扁口形，该扁口形模腔的长边与所述弯模的侧面所在平面的夹角大于零度且小于90度。优选地，所述弯模和所述直模均由外壳和嵌于外壳中的内胆组成，所述外壳用钢制成，所述内胆用尼龙制成。本发明还提供了一种复合棍弯模，它包括一个长条状直模，与该长条状直模相对且两端向远离所述直模的方向弯曲的弓状弯模，以及设置于所述直模或所述弯模一端的顶块。
4
优选地，所述弯模的内腔在第一平面内的投影具有第一圆弧段，所述第一平面经过所述弯模的两个端部且与所述弯模的侧面垂直；所述弯模和所述直模合模形成的模腔呈扁口形，该扁口形模腔的长边与所述弯模的侧面所在平面的夹角大于零度且小于90度。优选地，所述弯模和所述直模均由外壳和嵌于外壳中的内胆组成，所述外壳用钢制成，所述内胆用尼龙制成。本发明还提供了一种铝合金管材的三维弯曲成形方法，该方法采用上述任意一种二维辊弯成形机通过以下步骤完成将待加工铝合金管材一端塞入复合辊弯模；使主动轴辊转动，驱动复合辊弯模的弯模和直模夹持着所述铝合金管材沿导向轨直线运动一个往返，即完成对铝合金管材的三维弯曲；
所述弯模的内腔在第一平面内的投影具有第一圆弧段，所述第一平面经过所述弯模的两个端部且与所述弯模的侧面垂直；所述弯模和所述直模合模形成的模腔呈扁口形，该扁口形模腔的长边与所述弯模的侧面所在平面的夹角大于零度且小于90度。本二维辊弯成形机结构简单，成本低，其只需模具夹持着待弯曲材料沿导向轨做一次直线往返运动即完成对产品的弯曲成形，加工效率高。本三维弯曲成形方法采用二维辊弯成形机实现，设备成本低，而且加工效率高。
图
图
图
图
图
图
图
I为一种经三维弯曲成形后的铝合金管的结构示意图。 2为图I的A-A剖视图。
3为本发明一些实施例二维辊弯成形机的结构示意图。 4为图3的B-B剖视图。
5为其弯模的截面图。
6为其直模的截面图。
7为其弯模在第一平面的投影图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本明做进一步说明。图I和图2所示为一种铝合金材料的汽车用导风杆100，其由铝合金直管经三维弯曲加工成形。如采用现有的三维弯曲机弯曲加工该导风杆100，损耗大，每弯曲一支导风杆 100两端共需耗费200mm材料，并且效率低，加工一支导风杆100需3分钟。采用图3-7所示的二维辊弯成形机能够弯曲加工上述导风杆100。图3为本二维辊弯成形机的俯视结构示意图。如图3和4所示，本二维辊弯成形机包括工作台(图中未示出)，直线形导向轨1，复合辊弯模，主动轴辊4和从动轴辊5。直线形导向轨I设置于工作台上。复合辊弯模包括相对设置的一个长条状直模2 和一个弓状弯模3，及设置于弯模3前端的顶块6，顶块6也可设置于直模2的一端。主动轴辊4和从动轴辊5分别通过各自的支撑装置设置在导向轨I的附近，主动轴辊4与弯模 3的背面配合，从动轴辊5和直模2的背面配合，主动轴辊4和从动轴辊5用于夹持弯模3 和直模2，并驱动弯模3和直模2沿着导向轨I同步移动，使弯模3从一端到另一端顺次与直模2的对应部分合模形成模腔M。
为提高生产效率，本辊弯成形机还包括控制装置(图中未示出)、马达(图中未示出)和感应器7，马达与主动轴辊4连接用于驱动该主动轴辊4，感应器7用于检测弯模3和直模2的移动终端，控制装置分别连接马达和感应器7，用于在弯模3和直模2移动到终端后使马达变换转向，使弯模3和直模2向相反方向运动返回初始位置。可以理解地，也可以用手摇方式驱动主动轴辊4转动和换向。一些实施例中，辊弯成形机还包括计数器和调节机构8，计数器的触发端连接所述感应器,用于对辊弯成形的产品计数。调节机构8用于调节主动轴辊4和从动轴辊5之间的距离。调节机构8设置有松紧胶垫块9。弯模3除两端向背面一侧弯曲，整体呈弓形外，弯模3的内腔在第一平面P2内的投影具有第一圆弧段R2 (见图7中的粗线)，第一平面P2经过弯模3的两个端部且与弯模 3的侧面垂直。弯模3和直模2合模形成的模腔M呈扁口形，该扁口形模腔的长边与弯模3的侧面所在平面Pl的夹角α (见图4)大于零度且小于90度。弯模3由外壳31和嵌于外壳31中的内胆32组成,直模2由外壳21和嵌于外壳 21中的内胆22组成，外壳31和21采用45#钢制成，内胆32和22采用尼龙MC901制成。 选用尼龙MC901作为复合辊弯模的内腔，除起到弯曲成形作用外，还有效保护了制品表面， 并且此材质韧性高，柔性好，耐疲劳，在与45#钢卡紧后进行弯曲处理时，由于与钢的性能接近，组合变形量小，制作成形快。通过弯模3和直模2组成的复合辊弯模，使图I所示汽车用导风杆100的三维弯曲转换为弯模3在两个方向上的二维弯曲。对铝合金直管进行三维弯曲，成形图I所示汽车用导风杆100的方法为使用上述二维弯曲成形机，首先将待加工铝合金管材一端塞入复合辊弯模；启动马达，带动主动轴辊 4逆时针转动，驱动复合辊弯模的弯模3和直模2夹持着所述铝合金管材沿导向轨I向图 3中的右方直线运动，运动到终端位置时被感应器7检测到，控制装置得到该信号后控制马达反转，带动主动轴辊4顺时针转动，驱动复合辊弯模的弯模3和直模2夹持着所述铝合金管材沿导向轨I向图3中的左方直线运动回到初始位置，整个辊弯过程完成，完成了对铝合金管材的三维弯曲，制得汽车用导风杆100。在一次往返辊弯过程中，通过弯模3背面的弧度Rl实现铝合金管材在第一方向的弯曲，通过内腔的第一圆弧段R2和所述夹角α实现铝合金管材在另外两个方向的弯曲。弯模3背面的弧度R1、其内腔的第一圆弧段R2和所述夹角α是使制品的三维弯曲转换为两个方向的二维弯曲变形的核心部分。通过对弯模3背面的弧度R1、其内腔的第一圆弧段R2的弧度和所述夹角α的设计，可以实现不同制品的三维弯曲。为得到形状与尺寸精准的制品，须克服45#钢、尼龙MC901以及铝合金型材在辊弯中的回弹量问题。在设计和制作弯模3的第一圆弧段R2的弧度和夹角α的大小时，采用经验值和计算先估算出回弹方向及回弹值的大小，以合适的预回弹量，来确定弯模3的第一圆弧段R2的弧度和夹角α，然后在试模时进行微量修正，保证卸载后弯曲件的弯曲半径和弯曲角度符合设计的要求，免去人工整形的工序。常温下导风杆经来回辊弯一次，能有效补偿控制导风杆的塑性变形和弹性变形。经过上述二维辊弯成形机和成形方法制得的汽车用导风杆，经全检，成品率达99%。上述二维辊弯成形机和成形方法具有以下优点
1、制品弯曲变形小，弧度间隙±0.2，废品率仅有1%，主要为铝合金硬度不均导致的间隙超差，所制导风杆截面无因弯曲而变形，成形稳定；
2、损耗小,所制导风杆两端未成形量为50mm；
3、操作方便，效率高，包括上料，辊弯，卸料，弧度量具检查，操作时间为50秒/支；
4、加工过程中，导风杆表面接触的是尼龙MC901，不会产生擦破伤；
5、机器和模具制作成本低，十分适合制作单款量大的制品。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种二维辊弯成形机，其特征在于，包括工作台；设置于所述工作台上的直线形导向轨(I);复合辊弯模，包括相对设置的一个长条状直模(2)和一个弓状弯模(3)，及设置于所述直模或所述弯模一端的顶块(6);以及设置于所述导向轨附近的主动轴辊(4)和从动轴辊(5)，分别与所述弯模和直模的背面配合，用于夹持所述弯模和所述直模，并驱动所述弯模和所述直模沿着所述导向轨同步移动，使所述弯模从一端到另一端顺次与所述直模的对应部分合模形成模腔(M)。
2.根据权利要求I所述的二维辊弯成形机，其特征在于该辊弯成形机还包括控制装置、马达和感应器(7)，所述马达与所述主动轴辊连接，所述感应器用于检测所述弯模和所述直模的移动终端，所述控制装置分别连接所述马达和所述感应器，用于在所述弯模和所述直模移动到终端后使所述马达变换转向。
3.根据权利要求2所述的二维辊弯成形机，其特征在于，该辊弯成形机还包括计数器，该计数器的触发端连接所述感应器，用于对辊弯成形的产品计数；和/或用于调节所述主动轴辊和所述从动轴辊之间的距离的调节机构(8)。
4.根据权利要求I所述的二维辊弯成形机，其特征在于所述弯模的内腔在第一平面 (P2)内的投影具有第一圆弧段(R2)，所述第一平面经过所述弯模的两个端部且与所述弯模的侧面垂直。
5.根据权利要求4所述的二维辊弯成形机，其特征在于合模形成的所述模腔(M)呈扁口形，该扁口形模腔的长边与所述弯模的侧面所在平面(Pl)的夹角(α )大于零度且小于 90度。
6.根据权利要求I所述的二维辊弯成形机，其特征在于所述弯模和所述直模均由外壳和嵌于外壳中的内胆组成，所述外壳用钢制成，所述内胆用尼龙制成。
7.一种复合辊弯模，其特征在于包括一个长条状直模(2)，与该长条状直模相对且两端向远离所述直模的方向弯曲的弓状弯模(3)，以及设置于所述直模或所述弯模一端的顶块(6)。
8.根据权利要求7所述的复合辊弯模，其特征在于所述弯模的内腔在第一平面(Ρ2) 内的投影具有第一圆弧段(R2)，所述第一平面经过所述弯模的两个端部且与所述弯模的侧面垂直；所述弯模和所述直模合模形成的模腔(M)呈扁口形，该扁口形模腔的长边与所述弯模的侧面所在平面(Pl)的夹角(α )大于零度且小于90度。
9.根据权利要求7所述的复合辊弯模，其特征在于所述弯模和所述直模均由外壳和嵌于外壳中的内胆组成，所述外壳用钢制成，所述内胆用尼龙制成。
10.一种铝合金管材的三维弯曲成形方法，其特征在于，采用权利要求1-3任意一项所述的二维辊弯成形机通过以下步骤完成将待加工铝合金管材一端塞入复合辊弯模；使主动轴辊(4)转动，驱动复合辊弯模的弯模(3)和直模(2)夹持着所述铝合金管材沿导向轨(I)直线运动一个往返，即完成对铝合金管材的三维弯曲；所述弯模的内腔在第一平面(Ρ2)内的投影具有第一圆弧段(R2)，所述第一平面经过所述弯模的两个端部且与所述弯模的侧面垂直；所述弯模和所述直模合模形成的模腔(M) 呈扁口形，该扁口形模腔的长边与所述弯模的侧面所在平面(Pl)的夹角(α )大于零度且小于90度。
全文摘要
一种复合辊弯模，包括一个长条状直模，与该直模相对且两端向远离该直模的方向弯曲的弓状弯模，以及设置于所述直模或弯模一端的顶块。一种二维辊弯成形机，包括工作台，直线形导向轨，上述复合辊弯模，以及分别与所述弯模和直模的背面配合、用于夹持所述弯模和直模并驱动它们沿着所述导向轨同步移动、使所述弯模从一端到另一端顺次与所述直模的对应部分合模形成模腔的主动轴辊和从动轴辊。一种铝合金管材的三维弯曲成形方法，采用上述二维辊弯成形机通过以下步骤完成将待加工铝合金管材一端塞入复合辊弯模；使主动轴辊转动，驱动弯模和直模夹持着所述铝合金管材沿导向轨直线运动一个往返。本二维辊弯成形机结构简单，成本低，加工效率高。
文档编号B21D7/08GK102581090SQ20121006103
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者冯淑惠, 刘再德, 张洪舸, 王东明, 董正辉 申请人:深圳市华加日西林实业有限公司