專利名稱：液壓加載的彎曲時效成形模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈑金精密成形領(lǐng)域，是一種彎曲時效成形模具。
背景技術(shù)：
時效成形(Age Forming),國內(nèi)通常稱之為時效應力松弛成形，國外稱之為螺變時效成形(Creep Age-forming, CAF)。典型的時效成形工藝，主要是利用合金材料在高溫中發(fā)生應力松弛的效應，使工件產(chǎn)生一定初始變形，通過外加載荷保持工件的變形，在恒溫中靜置一段時間，材料的應力水平隨時間延長而降低，部分彈性應變轉(zhuǎn)化為塑性應變，從而達到成形的目的。對于時效成形彎曲回彈的研究，以純彎曲研究最為簡潔，在有關(guān)回彈的研究中，一般都會假設試件出于純彎曲狀態(tài)。本發(fā)明設計了一套用于實驗研究的應力松弛成形模具，該模具可以對平板、T型梁等試件進行彎曲，并且在曲率半徑為IOOOmm以上均為純彎曲。西北工業(yè)大學在專利號為200820028373. X實用新型專利中，公開了一種純彎曲時效成形模具，其工作原理源于四點彎曲，以安裝在壓軸孔內(nèi)的壓軸為四點彎曲的下面兩個支點，兩個壓塊為四點彎曲的上面兩個支點，通過上下支點的相對運動實現(xiàn)對試件的加載。支點之間的相對運動通過絲杠螺桿傳動機構(gòu)來實現(xiàn)。該發(fā)明的特點在于，能夠?qū)崿F(xiàn)對試件的純彎曲加載，形面保持部分設有滑槽形板可以沿槽滑動，而可以滿足不同寬度試件的要求。但該發(fā)明在對試件進行時效成形時，模具需要包裹真空袋。由于該模具的外形較復雜，使得真空保持不易，且容易損壞真空袋。西北工業(yè)大學在專利號為200820028651. I的實用新型專利中，公開另一種純彎曲時效成形模具，特點是將專利號為200820028373. X實用新型專利中的加載裝置安裝在箱體內(nèi)部，外形簡潔，面與面銜接處盡量使用大圓角過渡，并通過蓋板覆蓋可能造成真空袋拉裂的部位，底座大于箱體，增加了起吊裝置，提高了使用真空袋密封的可靠性，而且在模具使用真空袋密封后仍可以使用吊車搬運，使用上比實用新型200820028373. X方便。使用上述彎曲模具進行熱壓罐內(nèi)的純彎曲時效成形試驗，在加載時，對于不同的彎曲半徑上下兩對支點的相對位移是不同的，由于使用的是蝸輪蝸桿加載，一般是在同一套模具內(nèi)同時成形兩件彎曲半徑相同的零件。要進行時效成形彎曲回彈的研究，需要試驗在不同彎曲半徑下的零件成形的回彈量。由于熱壓罐在使用時要消耗大量的能量，因而需要盡量減少設備的使用次數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能同時對不同彎曲半徑的試件進行純彎曲加載的不足，本發(fā)明提出了一種液壓加載的彎曲時效成形模具。本發(fā)明包括底座、箱體、油泵和6套彎曲成形機構(gòu)、6套鎖緊機構(gòu)。其中 箱體固定在底座的上表面；在箱體內(nèi)有多個均勻排布并固定箱體內(nèi)的隔板，各隔板之間的間距形成了多個工件成形槽；所述隔板的數(shù)量n = m-l，其中m為待成形工件的數(shù)量。所述彎曲成形機構(gòu)包括壓軸、型板、油缸和活塞；各彎曲成形機構(gòu)分別位于各工件成形槽內(nèi)，并固定在箱體的底板上；壓軸有2根，分別穿過位于各隔板上端邊緣處的壓軸孔，對稱的分布在箱體的上端；該壓軸的兩端安放在箱體兩端壁板上的壓軸孔內(nèi)；各型板分別固定在各彎曲成形機構(gòu)的活塞上；所述活塞的活塞桿由內(nèi)桿和套桿組成，并且內(nèi)桿位于套桿內(nèi)；內(nèi)桿和套桿之間的間距與油缸內(nèi)孔孔壁的厚度相同；套桿的厚度與油缸上的活塞套桿槽的寬度相同；套桿的外徑與油缸的內(nèi)徑相同。鎖緊機構(gòu)包括鎖定齒盤和轉(zhuǎn)動桿；各鎖緊機構(gòu)中的鎖定齒盤分別套裝在各活塞上，并位于油缸上端面處；鎖定齒盤的內(nèi)圓周表面均布有4個徑向凸出的條形塊，在該條形塊長度方向的中心有與活塞桿上的定位齒配合的定位齒卡槽，該定位齒卡槽與活塞桿上的定位齒配合；鎖定齒盤一端的端面為齒形；轉(zhuǎn)動桿的一端為齒形；所述鎖定齒盤端面的齒與轉(zhuǎn)動桿一端的齒均為直齒，并且模數(shù)相同鎖緊機構(gòu)的數(shù)量和彎曲成形機構(gòu)的數(shù)量均與待成形工件的數(shù)量相同。油泵位于箱體外，通過油管與各油缸的內(nèi)孔連通。 在所述活塞桿套桿的外圓周表面有4組橫截面為“V”形的定位齒；所述的4組定位齒沿活塞的軸向均布在活塞桿的圓周表面。所述油缸的殼體為夾層；油缸內(nèi)孔的孔徑與活塞內(nèi)桿的外徑相同；在油缸敞口端的殼體端面，有沿該油缸軸向延伸的圓環(huán)形的活塞套桿槽，該槽的寬度略大于活塞套桿的厚度，該槽的深度略大于活塞的行程；在油缸敞口端的殼體端面還有圓環(huán)形的鎖定齒盤安裝槽，并且該鎖定齒盤安裝槽位于活塞套桿槽外側(cè)；在油缸敞口端的端面，還有對稱分布有一對軸向凸出該端面的耳片，在該耳片上分別有貫通的轉(zhuǎn)動桿安裝孔；所述的轉(zhuǎn)動桿安裝孔的孔徑略大于轉(zhuǎn)動桿的外徑；所述轉(zhuǎn)動桿安裝孔的高度須使轉(zhuǎn)動桿裝入該孔后，轉(zhuǎn)動桿一端圓周上的齒與鎖定齒盤端面的齒嚙合；在油缸內(nèi)孔的底部有油管孔。在箱體兩端壁板的上邊緣處分別有一對壓軸的安裝孔；箱體內(nèi)隔板的上邊緣處均分別有一對壓軸4的安裝孔；所述箱體兩端壁板上的壓軸安裝孔與箱體內(nèi)隔板的上的壓軸安裝孔同心；在箱體長度方向的兩側(cè)壁上分別開有一條矩形槽，在該矩形槽的槽底分布有轉(zhuǎn)動桿過孔；所述轉(zhuǎn)動桿過孔與油缸上的轉(zhuǎn)動桿安裝孔同心。安裝時，箱體通過螺釘固定在底板上，其中底板上安裝螺釘?shù)目诪椴煌?。若干個油缸安裝在箱體窄槽的正中央，底部小孔由管道相互連通，并和外部的油泵通過管道連接，在活塞外部套上鎖緊齒盤，兩者一起安裝在油缸上，型板安裝在箱體窄槽內(nèi)，下部通槽卡入活塞頂部方頭，在型板頂部平放試件，在箱體頂部的圓孔中插入兩根壓軸。開動油泵對試件加載，此時活塞在油壓的作用下上升，由于活塞上的鎖緊螺紋和鎖定齒盤內(nèi)的鎖緊螺紋的實體部分是相互錯開的，所以鎖定齒盤不會隨活塞上升。由于試件的彎曲半徑不同，型板頂部的圓弧的弧高不同，加載距離不同，大彎曲半徑的試件首先加載到位，型板頂死在壓軸上。又因為流體內(nèi)部處處壓強相等，繼續(xù)充入液壓油，將對還沒有加載到位的、彎曲半徑較大的試件加載，直到將不同彎曲半徑的試件逐個加載到位。此時停止加載,將轉(zhuǎn)動桿,插入箱體，使頂部齒輪和鎖定齒盤上的輪齒嚙合，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動桿使鎖定齒盤轉(zhuǎn)動，鎖定齒盤內(nèi)的鎖緊內(nèi)螺紋和活塞上的鎖緊外螺紋嚙合鎖定活塞的位置。當所有活塞完成鎖定后，移除油泵和附屬的管道，放出箱體內(nèi)部的液壓油。因為時效成形過程中需要對模具和試件加壓加熱，如果不鎖定活塞，必然對液壓油的耐熱性能以及油泵中的電氣設備提出極為苛刻的要求。最后將蓋板安裝在箱體上，包裝導氣氈和真空袋，抽真空，使之在時效過程中試件可以保持與型板的貼合狀態(tài)。本發(fā)明將箱體分割成多個成形槽，選用安裝不同彎曲半徑的型板，使用液壓油作為加載介質(zhì)，通過一次通液壓油， 實現(xiàn)同時對多個不同彎曲半徑試件進行純彎曲加載，有效的提高了工作效率和減少了設備的使用次數(shù)。在本發(fā)明中，試件的尺寸和個數(shù)決定箱體大小，各零件間連接簡單，使本發(fā)明具有體積小，易拆裝的優(yōu)點。另外，在液壓加載完成后，本發(fā)明采用鎖定機構(gòu)鎖定活塞的設計，免去了油泵的持續(xù)工作，從而降低了對液壓油耐熱性能的要求以及減少油泵中的電氣設備使用，使本發(fā)明具有更強的實用性和經(jīng)濟性。

附圖I是整套彎曲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是模具橫向內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3是模具縱向內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。附圖4是模具外形示意圖。附圖5是油缸、活塞和鎖定齒盤組裝后的軸側(cè)圖。附圖6是油缸、活塞和鎖定齒盤組裝后的剖視圖。附圖7是油缸的軸側(cè)圖。附圖8是活塞的軸側(cè)圖。附圖9是鎖定齒盤的軸側(cè)圖。附圖10是轉(zhuǎn)動桿的示意圖。附圖11是型板的示意圖。其中I.底座2.箱體3.蓋板4.壓軸5.型板6.油缸7.活塞8.鎖定齒盤9.轉(zhuǎn)動桿10.油泵
具體實施方式
本實施例是一種用于同時成形六個不同的彎曲半徑試件的液壓加載的彎曲時效成形模具，包括底座I、箱體2、6套彎曲成形機構(gòu)、6套鎖緊機構(gòu)和油泵10。箱體2固定在底座I的上表面。在箱體內(nèi)有多個均勻排布并固定箱體2內(nèi)的隔板，各隔板之間的間距形成了多個工件成形槽；所述隔板的數(shù)量n = m-l，其中m為待成形工件的數(shù)量。本實施例中隔板的數(shù)量為5。彎曲成形機構(gòu)的數(shù)量與待成形工件的數(shù)量相同，本實施例中，所述彎曲成形機構(gòu)為6套。彎曲成形機構(gòu)包括壓軸4、型板5、油缸6和活塞7。各彎曲成形機構(gòu)分別位于各工件成形槽內(nèi)，并固定在箱體2的底板上。壓軸4有2根，分別穿過位于各隔板上端邊緣處的壓軸孔，對稱的分布在箱體2的上端；該壓軸4的兩端安放在箱體2兩端壁板上的壓軸孔內(nèi)；壓軸4與各隔板上的壓軸孔和箱體2上的壓軸孔之間均動配合。各型板5分別固定在各彎曲成形機構(gòu)的活塞7上。所述活塞7的活塞桿由內(nèi)桿和套桿組成，并且內(nèi)桿位于套桿內(nèi)。內(nèi)桿和套桿之間的間距與油缸6內(nèi)孔孔壁的厚度相同。套桿的厚度與油缸6上的活塞套桿槽的寬度相同。套桿的外徑與油缸6的內(nèi)徑相同。裝配時，所述活塞7的活塞桿中的內(nèi)桿裝入油缸6的內(nèi)孔中，活塞桿中的套桿裝入油缸6上的活塞套桿槽內(nèi)，套桿的外圓周表面和內(nèi)圓周表面分別與油缸6上的活塞套桿槽的兩側(cè)壁配合。裝配后的活塞7與油缸6為滑動配合，相互之間能夠產(chǎn)生相對運動。在所述活塞桿套桿的外圓周表面有4組橫截面為“V”形的定位齒。所述的4組定位齒沿活塞7的軸向均布在活塞桿的圓周表面，每組定位齒螺紋的升角小到可以構(gòu)成自鎖。在所述活塞桿封閉端的外圓周表面有徑向凸出的方形連接板，用于將活塞7與連接型板5連接。鎖緊機構(gòu)的數(shù)量與待成形工件的數(shù)量相同，本實施例中，所述鎖緊機構(gòu)為6套。鎖緊機構(gòu)包括鎖定齒盤8和轉(zhuǎn)動桿9。各鎖緊機構(gòu)中的鎖定齒盤8分別套裝在各活塞7上，并位于油缸6上端面處。鎖定齒盤8的內(nèi)圓周表面均布有4個徑向凸出的條形塊，在該條 形塊長度方向的中心有“V”形槽，形成了定位齒卡槽，該定位齒卡槽與活塞桿上的定位齒配 合。鎖定齒盤8—端的端面為齒形。轉(zhuǎn)動桿9的一端為齒形。所述鎖定齒盤8端面的齒與轉(zhuǎn)動桿9 一端的齒均為直齒,并且模數(shù)相同。所述油缸6為一端敞口的中空殼體,并且油缸6的殼體為夾層。油缸6內(nèi)孔的孔徑與活塞7內(nèi)桿的外徑相同。在油缸6敞口端的殼體端面，有沿該油缸軸向延伸的圓環(huán)形的活塞套桿槽，該槽的寬度略大于活塞7套桿的厚度，該槽的深度略大于活塞的行程。在油缸6敞口端的殼體端面還有圓環(huán)形的鎖定齒盤安裝槽，并且該鎖定齒盤安裝槽位于活塞套桿槽外側(cè)。在油缸6敞口端的端面，還有對稱分布有一對軸向凸出該端面的耳片，在該耳片上分別有貫通的轉(zhuǎn)動桿安裝孔。所述的轉(zhuǎn)動桿安裝孔的孔徑略大于轉(zhuǎn)動桿9的外徑；所述轉(zhuǎn)動桿安裝孔的高度須使轉(zhuǎn)動桿9裝入該孔后，轉(zhuǎn)動桿9 一端圓周上的齒與鎖定齒盤8端面的齒嚙合。在油缸6內(nèi)孔的底部有油管孔。油泵10位于箱體2夕卜，通過油管與各油缸6的內(nèi)孔連通。底座I是彎曲模具的支撐基礎(chǔ)，是一塊矩形的金屬板。在底座I上表面的四角安裝有起吊螺栓，箱體2位于底座I的中心。箱體2是由金屬板構(gòu)成的無頂蓋的矩形方箱。箱體2兩端壁板的上邊緣處分別有一對壓軸4的安裝孔；箱體2內(nèi)隔板的上邊緣處均分別有一對壓軸4的安裝孔。所述箱體2兩端壁板上的壓軸安裝孔與箱體2內(nèi)隔板的上的壓軸安裝孔同心。在箱體2長度方向的兩側(cè)壁上分別開有一條矩形槽，在該矩形槽的槽底分布有6個轉(zhuǎn)動桿過孔；所述轉(zhuǎn)動桿過孔與油缸6上的轉(zhuǎn)動桿安裝孔同心。蓋板3為矩形板，其外廓與箱體2上的矩形槽相配合，并通過螺釘固定在箱體2上的矩形通槽內(nèi)。型板5為成形工件的模板。在型板5下表面中心處有方形槽，用于與活塞7頂端的連接板配合，以限制活塞7的轉(zhuǎn)動。型板5上表面兩端是兩個半圓柱的凸耳，構(gòu)成四點彎曲的下方兩個支點；兩個凸耳中間為圓弧形的型面。型板5與箱體2內(nèi)的工件成形槽之間滑動配合。安裝時，箱體2通過螺釘固定在底板I上，其中底板I上安裝螺釘?shù)目诪椴煌?。六個油缸6安裝在箱體2窄槽的正中央，底部小孔由管道相互連通，并和外部的油泵10通過管道連接，在活塞7外部套上鎖緊齒盤8，兩者一起安裝在油缸6上，型板5安裝在箱體2窄槽內(nèi)，下部通槽卡入活塞7頂部方頭，在型板5頂部平放試件，在箱體2頂部的圓孔中插入兩根壓軸4。使用時，開動油泵10對試件加載，此時活塞7在油壓的作用下上升，由于活塞7上的鎖緊螺紋和鎖定齒盤8內(nèi)的鎖緊螺紋的實體部分是相互錯開的，所以鎖定齒盤8不會隨活塞上升。由于試件的彎曲半徑不同，型板5頂部的圓弧的弧高不同，加載距離不同，大彎曲半徑的試件首先加載到位，型板5頂死在壓軸4上。又因為流體內(nèi)部處處壓強相等，繼續(xù)充入液壓油，將對還沒有加載到位的、彎曲半徑較大的試件加載，直到將不同彎曲半徑的試件逐個加載到位。此時停止加載，將轉(zhuǎn)動桿9，插入箱體2，使頂部齒輪和鎖定齒盤8上的輪齒嚙合，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動桿9使鎖定齒盤8轉(zhuǎn)動，鎖定齒盤8內(nèi)的鎖緊內(nèi)螺紋和活塞7上的鎖緊外螺紋嚙合鎖定活塞7的位置。當所有活塞完成鎖定后，移除油泵10和附屬的管道，放出箱體2內(nèi)部的液壓油。最后將蓋板3安裝在箱體2上，包裝導氣氈和真空袋，抽真空，使在時效過程中試件可以保持與型板的貼合狀態(tài)。轉(zhuǎn)動桿9 一端有把手，另一端為圓柱齒輪。所述的圓柱齒輪與鎖定齒盤8端面的齒嚙合。油泵10通過管道和模具相連接，向模具內(nèi)泵入高壓油，推動活塞運動，實現(xiàn)工件·的彎曲成形。油泵10須能夠輸出高壓油流。
權(quán)利要求1.一種液壓加載的彎曲時效成形模具，其特征在于，包括底座、箱體、油泵和6套彎曲成形機構(gòu)、6套鎖緊機構(gòu)；其中 a.箱體固定在底座的上表面；在箱體內(nèi)有多個均勻排布并固定箱體內(nèi)的隔板，各隔板之間的間距形成了多個工件成形槽；所述隔板的數(shù)量n = m-1，其中m為待成形工件的數(shù)量; b.所述彎曲成形機構(gòu)包括壓軸、型板、油缸和活塞；各彎曲成形機構(gòu)分別位于各工件成形槽內(nèi)，并固定在箱體的底板上；壓軸有2根，分別穿過位于各隔板上端邊緣處的壓軸孔，對稱的分布在箱體的上端；該壓軸的兩端安放在箱體兩端壁板上的壓軸孔內(nèi)；各型板分別固定在各彎曲成形機構(gòu)的活塞上；所述活塞的活塞桿由內(nèi)桿和套桿組成，并且內(nèi)桿位于套桿內(nèi)；內(nèi)桿和套桿之間的間距與油缸內(nèi)孔孔壁的厚度相同；套桿的厚度與油缸上的活塞套桿槽的寬度相同；套桿的外徑與油缸的內(nèi)徑相同； c.鎖緊機構(gòu)包括鎖定齒盤和轉(zhuǎn)動桿；各鎖緊機構(gòu)中的鎖定齒盤分別套裝在各活塞上，并位于油缸上端面處；鎖定齒盤的內(nèi)圓周表面均布有4個徑向凸出的條形塊，在該條形塊長度方向中心有與活塞桿上的定位齒配合的定位齒卡槽；鎖定齒盤一端的端面為齒形；轉(zhuǎn)動桿的一端為齒形；所述鎖定齒盤端面的齒與轉(zhuǎn)動桿一端的齒均為直齒，并且模數(shù)相同； d.鎖緊機構(gòu)的數(shù)量和彎曲成形機構(gòu)的數(shù)量均與待成形工件的數(shù)量相同； e.油泵位于箱體外，通過油管與各油缸的內(nèi)孔連通。
2.如權(quán)利要求I所述一種液壓加載的彎曲時效成形模具，其特征在于，在所述活塞桿套桿的外圓周表面有4組橫截面為“V”形的定位齒；所述的4組定位齒沿活塞的軸向均布在活塞桿的圓周表面。
3.如權(quán)利要求I所述一種液壓加載的彎曲時效成形模具，其特征在于，所述油缸的殼體為夾層；油缸內(nèi)孔的孔徑與活塞內(nèi)桿的外徑相同；在油缸敞口端的殼體端面，有沿該油缸軸向延伸的圓環(huán)形的活塞套桿槽，該槽的寬度略大于活塞套桿的厚度，該槽的深度略大于活塞的行程；在油缸敞口端的殼體端面還有圓環(huán)形的鎖定齒盤安裝槽，并且該鎖定齒盤安裝槽位于活塞套桿槽外側(cè)；在油缸敞口端的端面，還有對稱分布有一對軸向凸出該端面的耳片，在該耳片上分別有貫通的轉(zhuǎn)動桿安裝孔；所述的轉(zhuǎn)動桿安裝孔的孔徑略大于轉(zhuǎn)動桿的外徑；所述轉(zhuǎn)動桿安裝孔的高度須使轉(zhuǎn)動桿裝入該孔后，轉(zhuǎn)動桿一端圓周上的齒與鎖定齒盤端面的齒嚙合；在油缸內(nèi)孔的底部有油管孔。
4.如權(quán)利要求I所述一種液壓加載的彎曲時效成形模具，其特征在于，箱體兩端壁板的上邊緣處分別有一對壓軸的安裝孔；箱體內(nèi)隔板的上邊緣處均分別有一對壓軸4的安裝孔；所述箱體兩端壁板上的壓軸安裝孔與箱體內(nèi)隔板的上的壓軸安裝孔同心；在箱體長度方向的兩側(cè)壁上分別開有一條矩形槽，在該矩形槽的槽底分布有轉(zhuǎn)動桿過孔；所述轉(zhuǎn)動桿過孔與油缸上的轉(zhuǎn)動桿安裝孔同心。
專利摘要一種液壓加載的彎曲時效成形模具。在箱體內(nèi)有多個均勻排布并固定箱體內(nèi)的隔板，各隔板之間的間距形成了多個工件成形槽；所述隔板的數(shù)量n＝m-1，其中m為待成形工件的數(shù)量。各彎曲成形機構(gòu)分別位于各工件成形槽內(nèi)，壓軸穿過位于各隔板上端邊緣處的壓軸孔。各型板分別固定在各彎曲成形機構(gòu)的活塞上。各鎖緊機構(gòu)中的鎖定齒盤分別套裝在各活塞上，并位于油缸上端面處。鎖定齒盤的內(nèi)圓周表面均布有與活塞桿上的定位齒配合的定位齒卡槽。轉(zhuǎn)動桿一端的齒與鎖定齒盤端面的齒配合。油泵位于箱體外，通過油管與各油缸的內(nèi)孔連通。本實用新型使用液壓油作為加載介質(zhì)，實現(xiàn)一次通液壓油，同時對多個不同彎曲半徑試件進行彎曲成形加載，提高了工作效率。
文檔編號B21D37/10GK202427838SQ201220019619
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者熊仕鵬, 熊威, 甘忠, 譚海兵 申請人:西北工業(yè)大學