專利名稱：用板材制作管狀零件的壓力成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓力成型模具，尤其是一種用板材制作管狀零件的壓力成型 模具。
背景技術(shù)：
沖壓加工是一種常用金屬冷變形壓力加工方法，板材在模具里直接受到變形力并 進(jìn)行變形，從而獲得形狀、尺寸與模具型腔相一致的零件的生產(chǎn)技術(shù)。壓力成型模具一般由 相配合的凸模和凹模組成，并由凸模和凹模相應(yīng)成型表面構(gòu)成型腔。但就管狀零件而言， 由于管狀零件管壁的阻擋，因此模具對(duì)腔體形狀進(jìn)行約束的相應(yīng)結(jié)構(gòu)無(wú)法在周向上進(jìn)行固 定，只能在軸向上進(jìn)行固定，到目前為止只能采用η型沖壓彎曲加工方法和滾扎加工方法 進(jìn)行加工。π型沖壓彎曲加工通過(guò)模具加工成型，模具包括凸模和凹模，凹模設(shè)置有成型腔 體，凸模是與成型腔體相配合的柱狀體，通過(guò)成型腔體和柱狀體之間的周向間隙構(gòu)成成型 型腔，柱狀體徑向截面形狀與腔體徑向截面形狀成比例，柱狀體軸線與腔體軸線相平行。加 工時(shí)，凸模沿凹模軸向壓入凹模內(nèi)，并迫使板材沿成型型腔軸向彎曲、拉伸變形，板材變形 大，因此存在能加工的板材厚度較低、成形后回彈嚴(yán)重、形狀尺寸控制困難的問(wèn)題，不能對(duì) 厚度在3 20mm的中厚型鋼板進(jìn)行加工。滾扎加工方法屬于無(wú)模具成型，加工時(shí)通過(guò)軋輥將板材軋彎卷曲從而形成管狀零 件，但要求管狀零件的內(nèi)徑尺寸不得小于120mm。滾軋后，管狀零件內(nèi)表面為壓縮變形、外表 面變形為拉伸變形；或者外表面延伸大于內(nèi)表面，因此在外表面彈性回復(fù)力作用下也會(huì)產(chǎn) 生回彈，形狀尺寸控制困難，管狀零件外表面容易拉裂，內(nèi)表面容易形成褶皺，且設(shè)備占地 面積大、投資大、加工效率低。因此，目前的兩種管狀零件加工裝置都無(wú)法滿足采用中厚板材制作內(nèi)徑尺寸在 30 120mm的管狀零件。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的不足，本實(shí)用新型所要解決的能夠用中厚板材制作內(nèi)徑尺寸在 30 120mm的管狀零件的壓力成型模具。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是用板材制作管狀零件的壓力成 型模具，包括凸模和凹模，所述凹模設(shè)置有成型腔體，所述凸模是與成型腔體相配合的柱狀 體，通過(guò)成型腔體和柱狀體之間的周向間隙構(gòu)成成型型腔；所述柱狀體徑向截面形狀與腔 體徑向截面形狀成比例，所述柱狀體軸線與腔體軸線相平行，所述凹模是剖分式結(jié)構(gòu)并由 分別設(shè)置有槽的固定凹模和活動(dòng)凹模組成，所述成型腔體由兩個(gè)槽合攏構(gòu)成；所述兩個(gè)槽 的其中之一是固定槽，另一個(gè)槽是變形槽，所述變形槽的槽口寬度為最大槽寬，所述變形槽 槽寬由槽底起隨與槽底距離的增大逐漸增大至最大槽寬；所述柱狀體與活動(dòng)凹?；蚬潭ò?模連接并隨動(dòng)。[0008]本實(shí)用新型的有益效果是將板材落料后采用現(xiàn)有設(shè)備先軋彎成U型件，然后將 U型件放入固定槽內(nèi)，固定凹模和活動(dòng)凹模合攏過(guò)程中，U型件兩伸出臂插入變形槽內(nèi)，伸 出臂的兩側(cè)面分別被固定槽、變形槽、柱狀體表面所約束，兩伸出臂的端部與變形槽表面接 觸，U型件底部與固定槽表面接觸。由于變形槽的槽口寬度為最大槽寬，變形槽槽寬由槽底 起隨與槽底距離的增大逐漸增大至最大槽寬，因此隨著固定凹模和活動(dòng)凹模的合攏，U型件 兩伸出臂向內(nèi)軋彎，變形槽對(duì)兩伸出臂端部的力是指向U型件內(nèi)部的，其兩個(gè)分力分別指 向柱狀體和固定槽，因此在整個(gè)變形過(guò)程中，U型件的任意位置在垂直、水平兩個(gè)徑向上的 應(yīng)力都為壓應(yīng)力，在整個(gè)變形過(guò)程中板材除發(fā)生彎曲變形以外，幾乎不發(fā)生其他變形，板材 變形量小，完成后形成的管狀零件幾乎沒(méi)有回彈、形狀精度高，內(nèi)外表面也不會(huì)產(chǎn)生拉裂、 褶皺，能夠適應(yīng)中厚板材，沒(méi)有軋輥軋彎對(duì)所制作的管狀零件內(nèi)徑的限制，因此適用于各種 板材制作各種內(nèi)徑的管狀零件，包括用中厚板材制作內(nèi)徑尺寸在30 120mm的管狀零件。 但薄板受壓能力較弱；零件內(nèi)徑過(guò)小時(shí)彎曲變形量大；內(nèi)徑過(guò)大時(shí)很難找到與之適配的壓 力裝置，因此主要也僅適用于中厚板制作內(nèi)徑尺寸在30 120mm的管狀零件。U型件在水平、垂直徑向壓引力的作用下，有軸向延伸的趨勢(shì)，為了避免U型件在 變形過(guò)程中的軸向延伸變形，所述周向間隙位于變形槽的部分軸向兩端封閉。因此，變形過(guò) 程中兩伸出臂的軸向兩端面都被約束，因此U型件任意位置在水平、垂直、縱向三個(gè)方向上 都受到壓應(yīng)力，進(jìn)一步避免了除彎曲變形以外的其他形變。

圖1是實(shí)施例一的主視圖；圖2是實(shí)施例一的A-A向剖視圖；圖3是實(shí)施例二的主視圖；圖4是實(shí)施例二的A-A向剖視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，包括凸模和凹模，所述凹模 設(shè)置有成型腔體，所述凸模是與成型腔體相配合的柱狀體3，通過(guò)成型腔體和柱狀體3之間 的周向間隙5構(gòu)成成型型腔；所述柱狀體3徑向截面形狀與腔體徑向截面形狀成比例，所述 柱狀體3軸線與腔體軸線相平行，所述凹模是剖分式結(jié)構(gòu)并由分別設(shè)置有槽的固定凹模2 和活動(dòng)凹模1組成，所述成型腔體由兩個(gè)槽合攏構(gòu)成；所述兩個(gè)槽的其中之一是固定槽11， 另一個(gè)槽是變形槽21，所述變形槽21的槽口寬度為最大槽寬，所述變形槽21槽寬由槽底起 隨與槽底距離的增大逐漸增大至最大槽寬；所述柱狀體3與活動(dòng)凹模1或固定凹模2連接 并隨動(dòng)。將板材落料后采用現(xiàn)有設(shè)備先軋彎成U型件4，然后將U型件4放入固定槽11內(nèi)， 固定凹模2和活動(dòng)凹模1合攏過(guò)程中，U型件4兩伸出臂插入變形槽21內(nèi)，伸出臂的兩側(cè) 面分別被固定槽11、變形槽21、柱狀體3表面所約束，兩伸出臂的端部與變形槽21表面接 觸，U型件4底部與固定槽11表面接觸。由于變形槽21的槽口寬度為最大槽寬，變形槽21 槽寬由槽底起隨與槽底距離的增大逐漸增大至最大槽寬，因此隨著固定凹模2和活動(dòng)凹模 1的合攏，U型件4兩伸出臂向內(nèi)軋彎，變形槽21對(duì)兩伸出臂端部的力是指向U型件4內(nèi)部的，其兩個(gè)分力分別指向柱狀體和固定槽，因此在整個(gè)變形過(guò)程中，U型件4的任意位置在 垂直、水平兩個(gè)徑向上的應(yīng)力都為壓應(yīng)力，在整個(gè)變形過(guò)程中板材除發(fā)生彎曲變形以外，幾 乎不發(fā)生其他變形，板材變形量小，完成后形成的管狀零件幾乎沒(méi)有回彈、形狀精度高，內(nèi) 外表面也不會(huì)產(chǎn)生拉裂、褶皺，能夠適應(yīng)中厚板材，沒(méi)有軋輥軋彎對(duì)所制作的管狀零件內(nèi)徑 的限制，因此適用于各種板材制作各種內(nèi)徑的管狀零件，包括用中厚板材制作內(nèi)徑尺寸在 30 120mm的管狀零件。但就加工的板材厚度、管狀零件的內(nèi)徑而言，由于薄板受壓能力 較弱；內(nèi)徑過(guò)小時(shí)，中厚板彎曲變形的變形量大，成型過(guò)程中模具磨損大、使用壽命短；內(nèi) 徑過(guò)大時(shí)，則很難找到與之適配的壓力裝置，因此本主要僅適用于中厚板制作內(nèi)徑尺寸在 30 120mm的管狀零件。本方案的模具能使用包含機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、氣壓機(jī)的任何壓力裝置；或者手動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)，適用于制作各種截面的管狀零件，如圓形、橢圓形等，管狀零件的截面環(huán)可以 是封閉的也可以是不封閉的。上述固定槽11即對(duì)U型件4起到固定作用的槽，上述變形槽21即對(duì)U型件兩伸 出臂進(jìn)行擠壓變形的槽。上述固定凹模2即在合攏過(guò)程中位置不變的那部分凹模，上述活 動(dòng)凹模1即在合攏過(guò)程中位置隨壓力裝置壓頭運(yùn)動(dòng)的那部分凹模。U型件4在水平、垂直徑向壓引力的作用下，有軸向延伸的趨勢(shì)，為了避免U型件 4在變形過(guò)程中的軸向延伸變形，所述周向間隙5位于變形槽21的部分軸向兩端封閉。因 此，變形過(guò)程中兩伸出臂的軸向兩端面都被約束，因此U型件4任意位置在水平、垂直、縱向 三個(gè)方向上都受到壓應(yīng)力，進(jìn)一步避免了除彎曲變形以外的其他形變。由于活動(dòng)凹模1 一般都采用由上至下向固定凹模2合攏，因此為了方便將U型件 4安裝到模具上、方便加工完成后取下管狀零件，具體的，所述固定槽11設(shè)置在活動(dòng)凹模1 上，所述柱狀體3與活動(dòng)凹模1連接；所述變形槽21設(shè)置在固定凹模2上。此時(shí)柱狀體3 與活動(dòng)凹模1隨動(dòng)，加工前U型件4、加工后管狀零件能通過(guò)位于固定槽11的周向間隙5固 定，并與活動(dòng)凹模1隨動(dòng)，方便了操作。柱狀體3與活動(dòng)凹模1的連接可以是固定連接，也可以是包括限位結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)連 接或滑動(dòng)連接。但采用固定連接時(shí)，位于固定槽11的周向間隙5寬度固定，U型件4難于 插入、管狀零件難于抽出；而采用轉(zhuǎn)動(dòng)連接時(shí)，則很難保證柱狀體3與固定槽11之間位置關(guān) 系的重復(fù)精度。因此為了進(jìn)一步方便操作、保證精度，所述柱狀體3與活動(dòng)凹模1之間滑動(dòng) 連接并設(shè)置有雙向限位結(jié)構(gòu)，所述滑動(dòng)連接的滑動(dòng)方向與活動(dòng)凹模1的運(yùn)動(dòng)方向一致?；顒?dòng)凹模1上升后，與活動(dòng)凹模1滑動(dòng)連接的柱狀體3會(huì)在自重的作用下下滑，位 于固定槽11的周向間隙5寬度增大，方便了 U型件4的插入、管狀零件的抽出。同時(shí)，柱狀 體3上下滑動(dòng)的距離受雙向限位結(jié)構(gòu)的限制，其中下限位能夠防止隨動(dòng)過(guò)程中柱狀體3的 脫落，上限位則能夠保證在合攏過(guò)程中柱狀體3的支撐、受力。具體的，所述柱狀體3軸向兩端的至少一端設(shè)置有懸臂7，所述懸臂7設(shè)置有軸向 與活動(dòng)凹模1運(yùn)動(dòng)方向一致的導(dǎo)桿71，所述活動(dòng)凹模1設(shè)置有與導(dǎo)桿71相配合的導(dǎo)向孔。 當(dāng)在軸向一端設(shè)置上述懸臂7滑動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，管狀零件取出方便但加工時(shí)柱狀體3受力不平 衡；當(dāng)在軸向兩端設(shè)置上述懸臂7滑動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，柱狀體3需要采用插入結(jié)構(gòu)，即在兩懸臂7 上設(shè)置插孔，加工時(shí)插入柱狀體3，取出管狀零件時(shí)抽出柱狀體3，該方式受力平衡但插入 操作對(duì)柱狀體3磨損大，影響精度，同時(shí)取出操作也沒(méi)有一端設(shè)置懸臂7的方式方便。當(dāng)然柱狀體3與固定凹模1之間的滑動(dòng)連接也可以采用其他方式，如導(dǎo)軌、導(dǎo)槽等；但采用導(dǎo)柱71和導(dǎo)向孔的模式，導(dǎo)向孔能夠?qū)?dǎo)桿71沿其徑向的位移完全限制，配合精度高、對(duì)壓力 的承受能力好。具體的，所述導(dǎo)向孔是孔底的直徑大于孔口的直徑的臺(tái)階狀盲孔；所述導(dǎo)柱71通 過(guò)其端面與盲孔孔底相配合，并設(shè)置有與臺(tái)階狀盲孔的臺(tái)階面相配合的限位凸起72。通過(guò) 導(dǎo)柱71端面、限位凸起72同臺(tái)階盲孔的配合構(gòu)成雙向限位結(jié)構(gòu)，當(dāng)然雙向限位結(jié)構(gòu)也可以 采用其他形式，但導(dǎo)柱71端面與孔底面的配合能夠保證模具合攏過(guò)程中對(duì)柱狀體3的支撐 及壓力的傳遞?；顒?dòng)凹模1和固定凹模2合攏過(guò)程中的導(dǎo)向可以通過(guò)壓力裝置的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)完成， 也可以通過(guò)在活動(dòng)凹模1和固定凹模2之間設(shè)置滑動(dòng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)完成。實(shí)施例一如圖1、圖2所示，本實(shí)施例的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，包括凸模和 凹模，所述凹模設(shè)置有成型腔體，所述凸模是與成型腔體相配合的柱狀體3，通過(guò)成型腔體 和柱狀體3之間的周向間隙5構(gòu)成成型型腔；所述柱狀體3徑向截面形狀與腔體徑向截面 形狀成比例且都由矩形及矩形兩端的半圓形組成，所述半圓的直徑與矩形寬度相等；所述 柱狀體3軸線與腔體軸線相平行。所述凹模是剖分式結(jié)構(gòu)并由設(shè)置有變形槽21的固定凹模2和設(shè)置有固定槽11的 活動(dòng)凹模1組成，所述凹模剖分線是成型腔體和柱狀體3徑向截面的上下對(duì)稱軸線，所述成 型腔體由固定槽11和變形槽21合攏構(gòu)成。所述柱狀體3軸向一端設(shè)置有懸臂7，所述懸臂7設(shè)置有軸向與活動(dòng)凹模1運(yùn)動(dòng)方 向一致的導(dǎo)桿71，所述活動(dòng)凹模1設(shè)置有與導(dǎo)桿71相配合的導(dǎo)向孔；所述柱狀體3軸向一 端設(shè)置有懸臂7，另一端設(shè)置有與固定凹模2固定連接的擋板6 ；所述周向間隙5位于變形 槽21的部分軸向一端通過(guò)懸臂7封閉，另一端通過(guò)擋板6封閉。所述導(dǎo)向孔是孔底的直徑大于孔口的直徑的臺(tái)階狀盲孔，具體的，所述導(dǎo)向孔的 小直徑部分、大直徑部分是分別設(shè)置在活動(dòng)凹模1的基體12和過(guò)渡板13上的通孔，且其大 直徑部分通過(guò)活動(dòng)凹模1的壓板14封閉，從而構(gòu)成臺(tái)階狀盲孔；所述導(dǎo)柱71通過(guò)其端面與 盲孔孔底相配合，并設(shè)置有與臺(tái)階狀盲孔的臺(tái)階面相配合的限位凸起72，具體的，導(dǎo)柱71 也由固定連接的兩部分組成，即與導(dǎo)向孔小直徑部分配合的導(dǎo)向部分74，位于導(dǎo)向孔大直 徑部分的限位部分73，所述限位凸起72設(shè)置正在限位部分73。采用該設(shè)置方式的目的在 于簡(jiǎn)化制作、組裝，當(dāng)然其也可以設(shè)置為其他形似，如導(dǎo)柱7上設(shè)置有凸塊，而導(dǎo)向孔的小 直徑部分設(shè)置有與凸塊相配合的軸向凹槽，導(dǎo)柱7插入導(dǎo)位后通過(guò)旋轉(zhuǎn)將凸塊卡在孔的臺(tái) 階面上?；顒?dòng)凹模1和固定凹模2合攏過(guò)程中通過(guò)壓力裝置的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)導(dǎo)向的同時(shí)，懸臂 7和擋板6也起到了導(dǎo)向的作用。實(shí)施例二如圖3、圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，所述柱狀體3軸向兩端設(shè)置 有懸臂7，柱狀體3與兩端的懸臂7采用插入方式固定；所述成型腔體和柱狀體3徑向截面 都為圓形。當(dāng)采用本實(shí)施例模具加工內(nèi)徑較大的管狀零件時(shí)，由于對(duì)應(yīng)U型件4的伸出臂較長(zhǎng)，兩伸出臂位于活動(dòng)凹模1和固定凹模2之間的部分約束較弱，在壓應(yīng)力作用下，容易產(chǎn)生自由變形。因此可以采用兩步法，首先用實(shí)施例一的模具將U型件4兩伸出臂端部軋彎， 由于實(shí)施例一成型型腔、柱狀體3徑向截面兩側(cè)都是直線，對(duì)U型件4伸出臂的約束好，能 夠防止上述問(wèn)題的發(fā)生；然后再用本實(shí)施例的模具完成最終的成型。
權(quán)利要求用板材制作管狀零件的壓力成型模具，包括凸模和凹模，所述凹模設(shè)置有成型腔體，所述凸模是與成型腔體相配合的柱狀體(3)，通過(guò)成型腔體和柱狀體(3)之間的周向間隙(5)構(gòu)成成型型腔；所述柱狀體(3)徑向截面形狀與腔體徑向截面形狀成比例，所述柱狀體(3)軸線與腔體軸線相平行，其特征在于所述凹模是剖分式結(jié)構(gòu)并由分別設(shè)置有槽的固定凹模(2)和活動(dòng)凹模(1)組成，所述成型腔體由兩個(gè)槽合攏構(gòu)成；所述兩個(gè)槽的其中之一是固定槽(11)，另一個(gè)槽是變形槽(21)，所述變形槽(21)的槽口寬度為最大槽寬，所述變形槽(21)槽寬由槽底起隨與槽底距離的增大逐漸增大至最大槽寬；所述柱狀體(3)與活動(dòng)凹模(1)或固定凹模(2)連接并隨動(dòng)。
2 .如權(quán)利要求1所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述周向 間隙(5)位于變形槽(21)的部分軸向兩端封閉。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述 固定槽(11)設(shè)置在活動(dòng)凹模(1)上，所述柱狀體(3)與活動(dòng)凹模(1)連接；所述變形槽 (21)設(shè)置在固定凹模(2)上。
4.如權(quán)利要求3所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述柱狀 體(3)與活動(dòng)凹模(1)之間滑動(dòng)連接并設(shè)置有雙向限位結(jié)構(gòu)，所述滑動(dòng)連接的滑動(dòng)方向與 活動(dòng)凹模(1)的運(yùn)動(dòng)方向一致。
5.如權(quán)利要求4所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述柱狀 體(3)軸向兩端的至少一端設(shè)置有懸臂(7)，所述懸臂(7)設(shè)置有軸向與活動(dòng)凹模(1)運(yùn)動(dòng) 方向一致的導(dǎo)桿(71)，所述活動(dòng)凹模(1)設(shè)置有與導(dǎo)桿(71)相配合的導(dǎo)向孔。
6.如權(quán)利要求5所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述導(dǎo)向 孔是孔底的直徑大于孔口的直徑的臺(tái)階狀盲孔；所述導(dǎo)柱(71)通過(guò)其端面與盲孔孔底相 配合，并設(shè)置有與臺(tái)階狀盲孔的臺(tái)階面相配合的限位凸起(72)。
7.如權(quán)利要求6所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述柱狀 體(3)軸向一端設(shè)置有懸臂(7)，另一端設(shè)置有與固定凹模(2)固定連接的擋板(6)；所述 周向間隙(5)位于變形槽(21)的部分軸向一端通過(guò)懸臂(7)封閉，另一端通過(guò)擋板(6)封 閉。
8.如權(quán)利要求7所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述成型 腔體和柱狀體(3)徑向截面都由矩形及矩形兩端的半圓形組成，所述半圓的直徑與矩形寬 度相等。
9.如權(quán)利要求7所述的用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其特征在于所述成型 腔體和柱狀體(3)徑向截面都為圓形。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用板材制作管狀零件的壓力成型模具，其凹模設(shè)置有成型腔體、凸模是柱狀體，柱狀體與腔體徑向截面形狀成比例，柱狀體與腔體軸線相互平行；凹模是剖分式結(jié)構(gòu)并由分別設(shè)置有槽的固定凹模和活動(dòng)凹模組成，成型腔體由兩個(gè)槽合攏構(gòu)成；兩個(gè)槽的其中之一是固定槽，另一個(gè)槽是變形槽，變形槽的槽口寬度為最大槽寬，變形槽槽寬由槽底起隨與槽底距離的增大逐漸增大至最大槽寬；柱狀體與活動(dòng)凹模或固定凹模連接并隨動(dòng)。解決了目前兩種管狀零件加工裝置都無(wú)法滿足采用中厚板材制作內(nèi)徑尺寸在30～120mm的管狀零件的問(wèn)題，尤其適用于用中厚板材制作內(nèi)徑尺寸在30～120mm的管狀零件。
文檔編號(hào)B21D37/12GK201586703SQ200920316290
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者張勝杰 申請(qǐng)人:成都華川電裝有限責(zé)任公司