專利名稱：一種大鍛件分段彎曲加工模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工模具，尤其是一種用于對(duì)大鍛件進(jìn)行彎曲加工時(shí)的大鍛件分 段彎曲加工模具。
背景技術(shù)：
大鍛件的彎曲成形工藝一直是制約鍛造行業(yè)生產(chǎn)能力和水平的一大難題。由于大、中 型鍛件自身結(jié)構(gòu)以及性能指標(biāo)的特殊性，在普通鍛造設(shè)備和工裝下往往難以實(shí)現(xiàn)一次精確 彎曲成形。如果彎曲工裝設(shè)計(jì)的不合理，甚至?xí)诟黜?xiàng)性能指標(biāo)要求都非常高的鍛件彎曲 根部出現(xiàn)局部變薄嚴(yán)重甚至拉裂的質(zhì)量問題，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。業(yè)內(nèi)大多采用粗礦式的彎曲 預(yù)成形輔以后續(xù)的校正工序或者購置昂貴的彎曲專機(jī)以回避這一技術(shù)難題，無形中提高 了產(chǎn)品成本，同時(shí)使現(xiàn)有通用鍛造設(shè)備閑置。
因此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，研制一種既能滿足產(chǎn)品形狀和質(zhì)量要求又能充分利 用現(xiàn)有通用鍛造設(shè)備實(shí)現(xiàn)大批量工業(yè)生產(chǎn)，以顯著降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的大鍛件 彎曲模結(jié)構(gòu)是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種成本低下、 加工質(zhì)量好的大鍛件分段彎曲加工模具。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種大鍛件分段彎曲加工模具，其特點(diǎn)在于包括一個(gè)斜面凹模，和與其匹配的凸模和 背壓模，其中，所述斜面凹模上表具有一個(gè)凹槽型腔，凹槽型腔兩側(cè)端面為內(nèi)低外高的斜
面，所述斜面最高處為第一次彎曲加工支點(diǎn)，斜面最低處為第二次彎曲加工支點(diǎn)，凸模下 表具有一個(gè)與所述凹槽型腔匹配的凸臺(tái)，所述凸臺(tái)下端面外形與鍛件中部?jī)?nèi)表面形狀匹
配，所述背壓模設(shè)置于凹槽型腔內(nèi)部，其上表的型面輪廓與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀相匹配，下表設(shè)置有彈性機(jī)構(gòu)與凹槽型腔底部連接，所述彈性機(jī)構(gòu)不受外力時(shí)能將背壓模頂 至斜面凹模上表。
申請(qǐng)人仔細(xì)分析了現(xiàn)有技術(shù)中的各種鍛件彎曲加工模具，發(fā)現(xiàn)其進(jìn)行彎曲加工時(shí)都是 一次彎曲成型，故容易造成鍛件產(chǎn)生彎曲破裂等損壞，故申請(qǐng)人設(shè)計(jì)出了一種分段彎曲的 新型彎曲理念并具體設(shè)計(jì)了上述結(jié)構(gòu)的加工模具來實(shí)現(xiàn)，其使用時(shí)，可將前序帶余熱或加 熱到適宜溫度的大鍛件，放置在斜面凹模上，并通過位于斜面凹模的凹槽型腔上表的背壓 模的型面輪廓實(shí)現(xiàn)與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀的精確定位，操縱壓力機(jī)對(duì)凸模施壓，使 鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最高點(diǎn)為支點(diǎn)進(jìn)行第一次彎曲過程，當(dāng)彎曲角度與斜面角度 相同時(shí)預(yù)彎過程結(jié)束；用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模繼續(xù)下壓，使鍛件毛坯以斜面凹模上表斜面最低 點(diǎn)為支點(diǎn)進(jìn)行第二次彎曲過程，當(dāng)鍛件達(dá)到預(yù)定的彎曲角度后第二次彎曲過程結(jié)束；壓力 機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模收回，脫模，得到具有所需彎曲角度的鍛件成品。
作為進(jìn)一步優(yōu)化，所述斜面凹模上表斜面最低點(diǎn)處設(shè)置有滾軸，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的滾軸 作為第二次彎曲加工支點(diǎn)，這是因?yàn)榈诙螐澢鷷r(shí)，將進(jìn)一步增大工件曲率，此步驟處理 不好，更容易造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降，甚至出現(xiàn)彎曲斷裂。所以，作為優(yōu)化，用滾軸取代了 常見的凹模圓角結(jié)構(gòu)，就使得滾動(dòng)摩擦取代滑動(dòng)摩擦，可有效降低彎曲支點(diǎn)與坯料之間的 摩擦力，帶來毛坯表面質(zhì)量的顯著提高。
值得指出的是，本裝置特別適宜于一種鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲加工，鉤尾框是一 種鐵路貨車用的重要零件，是典型的U型框結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的鉤尾框是采用液壓折彎專機(jī)進(jìn)行 翻板成型制造，該設(shè)備造價(jià)昂貴。采用帶背壓的斜彎曲模結(jié)構(gòu)可有效降低彎曲成形力，顯 著提高鉤尾框彎曲成形質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)通用鍛造設(shè)備的鉤尾框彎曲生產(chǎn)。所以，申請(qǐng)人另行申 請(qǐng)了將本裝置使用于鐵路貨車鉤尾框鍛件的彎曲加工方法的發(fā)明專利對(duì)其進(jìn)行了單獨(dú)的 保護(hù)。但同時(shí)，本裝置也適用于其它結(jié)構(gòu)的大鍛件的彎曲加工。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的有益效果為
1、 本發(fā)明是基于分段彎曲加工理念的設(shè)備，使用時(shí)采用"預(yù)彎后二次彎曲"的"分 段彎曲"成形方法，可將一次難變形過程分解為兩次相對(duì)容易和平緩的彎曲成形階段。有 效的降低了彎曲成形力，改善了彎曲變形區(qū)(根部)受力狀態(tài)，帶來彎曲鍛件質(zhì)量的本質(zhì) 提升。
2、 本發(fā)明采用斜面凹模結(jié)構(gòu)，使得分段彎曲的成形思路得到實(shí)現(xiàn)。由于該結(jié)構(gòu)可有 效降低彎曲成形力，使得原來受限于設(shè)備能力而無法生產(chǎn)，或只能通過購置專用彎曲壓機(jī)的大鍛件產(chǎn)品得以在通用鍛造設(shè)備上實(shí)現(xiàn)批量工業(yè)生產(chǎn)，有效降低了生產(chǎn)成本。
3、 本發(fā)明中背壓模型面輪廓與鍛件中部不變形區(qū)外表面輪廓一致，通過背壓模型面 定位的方式，使得精確定位成為可能?？捎行p少由于人工定位不準(zhǔn)導(dǎo)致的鍛件異常彎曲 問題。
4、 本發(fā)明加工時(shí)，鍛件在整個(gè)彎曲過程中都受到帶彈性機(jī)構(gòu)的背壓模所施加的背壓 力作用，有效的制約了鍛件中部不彎曲區(qū)在X， Y方向的自由度，從而抑制鍛件在彎曲過 程中常見的側(cè)壁錯(cuò)動(dòng)、扭曲缺陷。因而無需再進(jìn)行整形，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)因減少了 工件加熱時(shí)間而節(jié)約了能耗，大大地降低了生產(chǎn)成本。
5、 本發(fā)明中采用滾軸取代常見的凹模圓角結(jié)構(gòu)，使?jié)L動(dòng)摩擦取代滑動(dòng)摩擦，可有效 降低彎曲支點(diǎn)與坯料之間的摩擦力，帶來毛坯表面質(zhì)量的顯著提高。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中作為示例用的鍛件為鐵路貨車鉤尾框鍛件，所述鍛 件在圖中處于已二次彎曲成型，但尚未脫模時(shí)的狀態(tài)。
圖2為圖1所示裝置在鍛件進(jìn)行第二次彎曲過程中的滾軸處的局部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖2結(jié)構(gòu)的一種等同變形結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了更清楚地說明本發(fā)明的形狀結(jié)構(gòu)，下面采用鐵路貨車鉤尾框鍛件作為示例用鍛 件，并結(jié)合其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1、圖2所示， 一種大鍛件分段彎曲加工模具，包括一個(gè)斜面凹模1,和與其匹 配的凸模6和背壓模4實(shí)現(xiàn)，其中，所述斜面凹模1上表具有一個(gè)凹槽型腔7，凹槽型腔 7兩側(cè)端面為內(nèi)低外高的斜面8，所述斜面8最高處為第一次彎曲加工支點(diǎn)，斜面8最低 處為第二次彎曲加工支點(diǎn)，所述斜面8最低點(diǎn)處設(shè)置有滾軸2，凸模6下表具有一個(gè)與所 述凹槽型腔7匹配的凸臺(tái)3，所述凸臺(tái)3下端面外形與鉤尾框鍛件中部?jī)?nèi)表面形狀匹配， 所述背壓模4設(shè)置于凹槽型腔7內(nèi)部，其上表的型面輪廓與鉤尾框鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū) 形狀相匹配，下表設(shè)置有彈性機(jī)構(gòu)5與凹槽型腔7底部連接，所述彈性機(jī)構(gòu)5不受外力時(shí) 能將背壓模4頂至凹槽型腔7上表；具體實(shí)施時(shí)，所述凸模6做成階梯式，方便彎曲后鉤 尾框鍛件隨凸模6回程脫離凹模型腔7。背壓模4浮動(dòng)，初始狀態(tài)時(shí)其表面略高于斜面凹模1斜面8最高點(diǎn)，當(dāng)鉤尾框鍛件放入斜面凹模l后，背壓模4在鉤尾框鍛件重力作用下 略為下沉，鉤尾框鍛件靠背壓模4上表形狀與凸臺(tái)3的下表形狀定位，彈性機(jī)構(gòu)5具體實(shí) 施時(shí)可采用彈簧件或其他如橡膠等彈性材料構(gòu)件，只需其具備有足夠的伸縮量，并在彎曲 全程能對(duì)鉤尾框鍛件中部提供均勻而穩(wěn)定的彈性背壓力即可。具體實(shí)施時(shí)，凹模斜面角度 的合理取值范圍為10~15° ;滾軸直徑的合理取值范圍為3(T40 mm;凸凹模單邊間隙的 合理取值范圍為33 35 mm，當(dāng)各參數(shù)作上述取值范圍后，可使彎曲效果最優(yōu)。
本裝置用于加工示例所用的鉤尾框鍛件時(shí)，具體可采用下述步驟a、將鉤尾框鍛件 毛坯預(yù)加熱至適宜度；當(dāng)然也可以直接利用前序加工余熱；b、上述預(yù)加熱后的鉤尾框鍛 件毛坯，放置在斜面凹模l上，并通過位于斜面凹模1的凹槽型腔7上表的背壓模4的型 面輪廓實(shí)現(xiàn)與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀的精確定位，用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模6加壓于鉤尾框 鍛件毛坯，首先使鉤尾框鍛件毛坯與背壓模4緊密貼合，所述壓力機(jī)可采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn) 品，使用時(shí)作為凸模6的施力件；c、用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模6繼續(xù)下壓，使鉤尾框鍛件毛坯以 斜面凹模1上表斜面8最高點(diǎn)為第一支點(diǎn)進(jìn)行第一次彎曲過程，當(dāng)彎曲角度與斜面角度相 同時(shí)預(yù)彎過程結(jié)束；d、參照?qǐng)D2，用壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模繼續(xù)下壓，使鉤尾框鍛件毛坯以斜面 凹模上表斜面8最低點(diǎn)處的滾軸2為第二支點(diǎn)進(jìn)行第二次彎曲過程，當(dāng)鉤尾框鍛件達(dá)到預(yù) 定的彎曲角度，即框體側(cè)壁翻轉(zhuǎn)90。后第二次彎曲過程結(jié)束；e、壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)凸模6收回， 脫模，即操縱壓力機(jī)回程，鉤尾框在階梯狀凸模6的帶動(dòng)和背壓模4的推力作用下脫離彎 曲模型腔。得到具有所需彎曲度的鉤尾框成品。
值得一說的是，對(duì)于上述針對(duì)鐵路貨車鉤尾框鍛件的具體加工實(shí)例，本申請(qǐng)人已經(jīng)單 獨(dú)申請(qǐng)發(fā)明專利對(duì)其加工方法進(jìn)行保護(hù)。但是在本申請(qǐng)中，上述實(shí)例僅僅用于更清楚地說 明本發(fā)明的工作原理和過程，并不對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生限制。本發(fā)明還可以適用于加工其他形狀 的大鍛件，其加工原理和加工步驟與上述實(shí)例并無不同，故不需重復(fù)舉例。本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有 技術(shù)做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的地方，就在于設(shè)計(jì)出了一能實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)人新型彎曲理念即分段彎曲 加工方法的新型設(shè)備，所以本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅限于此實(shí)施實(shí)例，其還可以在權(quán)利 要求1所述的結(jié)構(gòu)保護(hù)范圍內(nèi)做出種種等同變形，比如圖3即為圖2結(jié)構(gòu)的一種等同變形， 其不同之處僅僅在于，所述斜面8的傾斜度不同以及滾軸2的安裝結(jié)構(gòu)不同，但其仍沒超 出本發(fā)明權(quán)利要求1所述的技術(shù)特征范圍，故其仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種大鍛件分段彎曲加工模具，其特征在于包括一個(gè)斜面凹模，和與其匹配的凸模和背壓模，其中，所述斜面凹模上表具有一個(gè)凹槽型腔，凹槽型腔兩側(cè)端面為內(nèi)低外高的斜面，所述斜面最高處為第一次彎曲加工支點(diǎn)，斜面最低處為第二次彎曲加工支點(diǎn)，凸模下表具有一個(gè)與所述凹槽型腔匹配的凸臺(tái)，所述凸臺(tái)下端面外形與鍛件中部?jī)?nèi)表面形狀匹配，所述背壓模設(shè)置于凹槽型腔內(nèi)部，其上表的型面輪廓與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀相匹配，下表設(shè)置有彈性機(jī)構(gòu)與凹槽型腔底部連接，所述彈性機(jī)構(gòu)不受外力時(shí)能將背壓模頂至斜面凹模上表。
2、 如權(quán)利要求1所述的大鍛件分段彎曲加工模具，其特征在于，所述斜面凹模上表 斜面最低點(diǎn)處設(shè)置有滾軸，所述滾軸為第二次彎曲加工支點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大鍛件分段彎曲加工模具，其特點(diǎn)在于包括一個(gè)斜面凹模，和與其匹配的凸模和背壓模，其中，所述斜面凹模上表具有一個(gè)凹槽型腔，凹槽型腔兩側(cè)端面為內(nèi)低外高的斜面，凸模下表具有一個(gè)與所述凹槽型腔匹配的凸臺(tái)，所述凸臺(tái)下端面外形與鍛件中部?jī)?nèi)表面形狀匹配，所述背壓模設(shè)置于凹槽型腔內(nèi)部，其上表的型面輪廓與鍛件中部外側(cè)不彎曲區(qū)形狀相匹配，下表設(shè)置有彈性機(jī)構(gòu)與凹槽型腔底部連接，所述彈性機(jī)構(gòu)不受外力時(shí)能將背壓模頂至斜面凹模上表。本發(fā)明用于大鍛件彎曲加工，具有成本低下、加工質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21D37/00GK101585066SQ20091010415
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者順 盧, 盧先正, 杰 周, 徐戊矯, 路 李, 陽德森 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)