弧形彎曲面木工件的壓制成型模具及其制作方法與流程

本發明涉及木工件的壓制成型模具的技術領域，特別是將多層薄木片加工成弧形彎曲面工件的壓制成型模具。

背景技術：

目前，家具制造行業在制作產品時，為了功能需要或所追求的藝術效果，需要有相當一部分的弧形彎曲面木工件。弧形彎曲面木工件加工普遍采用傳統的模具和加工工藝進行生產，如圖1所示，傳統的模具以上模下模作為一組模具、弧形工作面a作為施壓面，將多層薄木片經過層間涂布，逐層放入該組模具的上下兩個弧形工作面a之間進行施壓，并保壓到膠水固化的時間，約4-8小時后，膠水固化，再打開模具，取出由多層薄木片壓制而成的弧形彎曲面木工件b，完成弧形彎曲面木工件的加工。傳統的弧形彎曲面木工件的成型模具制作一般是由生產線上最高級的熟練技工以手工形式進行制作的。如圖2所示，其模具制作流程如下：1、以手工放樣或采用cnc切割切出木制的具有曲線輪廓形狀的端面板c（亦可稱曲線的放樣面）和相應的支撐肋板d，以此作為鋪覆弧形工作面a的上下基準緊固線，還有相應的橫向支撐板，以及用普通推臺鋸生產出按照模具曲面展開圖制作模具弧形工作面a所使用的各層薄木片鋪覆板。2、將端面板c、支撐肋板d和相應的橫向支撐板用膠水粘合，釘槍緊固組成模框。3、由于制作模具弧形工作面a的各層薄木片雖然具有一定的韌性，但這些薄木片亦有一定的剛性，所以，制作弧形彎曲面木工件的關鍵工序需要最高級的熟練技工，根據曲率變化大小，選擇2mm～5mm的薄木片（如夾板），依據模框的曲線輪廓，逐層對薄木片涂布膠水并用釘槍與提前制好的框架打釘加以固定，這樣做的目的，是使薄木片順滑地壓貼模具的曲面支撐肋板d，使用釘槍釘固定，是用以固定并防止每片涂好膠水的薄木片反彈。若模具面積較大，曲率變化復雜，為遷就大曲率，需選用較薄的木片進行多次多層鋪覆，每層施工時還需增加輔助固定件，或待每層相對固化后，再作下一層鋪覆。待整套模具的多層薄木片膠水固化后，才標志著模具的弧形工作面a加工的完成，也是傳統弧形彎曲面木工件所用壓制成型模具的完成。這種加工制作模具的方式，視模具大小和復雜程度，鋪覆弧形工作面a的工序就需時8～48小時，十分耗時，制作效率極低。

近年來，隨著各類訂單對弧形彎曲面木工件加工效率要求的提高，為縮短膠水固化時間，提高生產效率，以高頻發生器作為縮短加工工件的膠水的固化時間作為一種新手段，即在上下兩個弧形工作面表面，再各覆蓋上下兩件鋁板作正負反應電極板，使用高頻發生器使木工件內部生熱，加速膠水固化，這種加工方式，可使得木工件膠水固化時間縮短至5至20分鐘之間。這種加工方式，如圖3所示，就要求在原有木模具基礎上，要在上下兩個弧形工作面上，再鋪上薄鋁板e，作為高頻加熱的反應電極板。這兩塊薄鋁板e必須在完成模具基礎施壓面后，再由專業人員鋪上，這個工序耗時2～8小時。膠水固化時間是縮短了，但鋪覆薄鋁板e也耗時不少。

綜上所述，傳統家具制造行業受長期工作習慣影響，對弧形面木工件加工，長期依賴高級技工進行手作加工制作模具，使用膠水，釘槍這些費工費時、待干時間長的傳統方式手段。更主要的是，采用一種不考慮拆裝、改制、重復利用材料的方法來制作模具。工作完成后沒有后續訂單，模具只能廢棄。就算估計有后續訂單，還需要有一個與模具尺寸一樣大小的貯存空間。在目前社會訂單交期急，碎片化，個性化，私人訂制非常流行，追求循環利用，低碳環保的社會環境下，這種傳統的模具制作、貯存方式，以及一次性使用即棄的模式，顯得落后、不合時宜。因此，現有技術有待改進和提高。

技術實現要素：

本發明的目的之一，是克服上述傳統技術的不足之處，提出一種制作便捷、裝拆容易、弧形彎曲面通用性強、可改制、可重復利用的弧形彎曲面木工件的壓制成型模具。

本發明的目的之二，是提出一種弧形彎曲面木工件的壓制成型模具的制作方法，制作便捷、裝拆容易、弧形彎曲面通用性強，大大縮短制作所耗工時，減少了對高級熟練操作技工的依賴。

本發明目的一，是通過如下技術方案實現的：弧形彎曲面木工件的壓制成型模具，由木模框和施壓工作面組成，木模框支撐具有弧形彎曲面的施壓工作面，模框包括：具有彎曲曲線輪廓的前后端面板，位于前后端面板之間、具有同樣彎曲曲線輪廓的各支撐肋板，位于端面板和各支撐肋板左右兩側的側支撐板，其特征在于：施壓工作面由多個長條形的金屬模塊單元相互橫向并排連接構成，相鄰的金屬模塊單元之間相互扣接形成可旋轉擺動有限角度的鉸鏈配合，各個長條形的金屬模塊單元相互橫向鉸接、且按照彎曲曲線輪廓鋪覆于各支撐肋板上，形成具有弧形彎曲面的施壓工作面，各金屬模塊單元通過螺栓螺釘與模框的端面板、支撐肋板形成可拆裝式緊固連接。這一技術方案的優點是：以長條形的金屬模塊單元替代傳統所使用多層薄木片，承壓強度高，極容易按照彎曲曲線輪廓鋪覆，設計之初，已考慮拆裝、貯存、運輸以及重復利用等的需要。而傳統所使用多層薄木片多次鋪覆才能形成的施壓工作面，采用的膠水、釘槍這種不可拆裝的連接結構、膠水待干時間長、難以改制。

進一步地，每個長條形的金屬模塊單元的上下表面均為圓弧形表面，每個金屬模塊單元的左右兩端分別設有對應的凸柱和凹槽，相鄰的金屬模塊單元兩兩之間可通過凸柱縱向穿插進凹槽內，形成可旋轉擺動有限角度的鉸鏈配合。每個金屬模塊單元的凹槽上，形成有扣耳，而每個金屬模塊單元的凸柱的根部設有限位槽，相鄰兩個金屬模塊單元之間形成鉸鏈配合時，扣耳扣入限位槽內，限制相鄰兩個金屬模塊單元之間的旋轉擺動角度在正反各15度的范圍以內。這一技術方案的優點是：既保證金屬模塊單元的承壓能力，又使鉸接的擺動具有一定靈活性，而不至于太松散，便于彎曲面擬合、鋪覆。

金屬模塊單元可采用截面弧長寬度為20-60mm的一種或多種規格，長度不限定，并根據弧形彎曲面的形狀，采用一種或幾種不同弧長規格的金屬模塊單元橫向鉸鏈組合連接，形成具有弧形彎曲面的施壓工作面。

較佳的方案是，金屬模塊單元分別設置截面弧長寬度為25mm、37.5mm、50mm三種弧長規格，長度根據弧形彎曲面的寬度而定，由這三種或兩種或一種弧長規格的多個金屬模塊單元正向或反向組合，鉸鏈拼接成圓形圓弧曲面、橢圓形圓弧曲面、“u”形曲面、“s”形曲面。

以上的技術方案的優點是：金屬模塊單元間裝拆均十分簡單，鉸鏈配合，易于鋪覆，大大縮短了制作施壓工作面的耗時，連接牢固，易于擬合成各種不同形狀、大小的曲面，通用性強，適用面廣。

金屬模塊單元可采用空心或實心的鋁合金型材成型，接上電極銅片，整個鋁合金型材組成的施壓工作面，可同時作為縮短木工件膠水固化時間的高頻加熱的反應電極板。這一技術方案的優點是：考慮使用高頻發生器作加熱源時，鋁合金型材本身可作為電極板，節省了作為電極板的鋁板的鋪設。

所述鋁合金型材的縱向端面設有圓孔，該圓孔一方面作為金屬模塊單元與前后端面板緊固連接的螺栓預留孔，另一方面，則作為將兩截或多截較短的金屬模塊單元縱向接駁成所需長度時的銷釘連接孔。這一技術方案的優點是：為以后的模具改制預設，截長補短，實現重復利用。

為實現本發明的目的二，在上述弧形彎曲面木工件的壓制成型模具組成結構的基礎上，改進提出相應的壓制成型模具的制作方法，包括按照弧形彎曲面加工成型的具有彎曲曲線輪廓的木質端面板和木質支撐肋板，其特征在于：制作施壓工作面時，依據模具寬度截切或接駁鋁合金型材模塊單元，依據模具弧形彎曲面曲線展開長度備好相應數量的鋁合金型材模塊單元，依據弧形彎曲面的形狀，在25mm、37.5mm、50mm三種弧長規格中選擇相應弧長的鋁合金型材模塊單元組合，正向或反向擬合拼接出弧形彎曲面，將擬合的各個鋁合金型材模塊單元兩兩之間通過凸柱縱向穿插進凹槽內，形成并排的鉸鏈配合，并鋪覆在支撐肋板上，形成弧形彎曲面，鋁合金型材模塊單元的端面通過螺栓與前后端面板緊固，鋁合金型材模塊單元與支撐肋板上下之間的交接處也通過自攻螺釘穿孔緊固，完成施壓工作面的制作。這一技術方案的優點是：模具制作變得更為簡單便捷，減少了對高級熟練手操作技工的依賴，在制模流程上，至少節約了傳統施壓工作面的膠水待干時間4～24小時以上。而模具更可拆卸，拆下來構件均是平板和長條型材，若要存放，只有傳統模具三分之一至五分之一的體積，方便堆疊存放。

當壓制成型模具的弧形彎曲面或模具大小需要改制時，卸下各緊固螺栓螺釘，更換新的彎曲曲線端面板和支撐肋板，重新選擇相應弧長的鋁合金型材模塊單元組合，重新組合鉸接鋪覆，再螺栓螺釘緊固即可；模具大小需要改制時，長的鋁合金型材模塊單元可截短，而短的鋁合金型材模塊單元，則可通過各自端面處的圓孔，用銑床或電動工具銑臺階，再加帶臺階的連接銷釘接駁另一段鋁合金型材模塊單元，來實現重復利用；只是在裝配整個施壓工作面時，接駁處的鋁合金型材模塊單元需注意以“工”字錯位方式與相鄰的鋁合金型材模塊單元拼接裝配，相鄰的兩個鋁合金型材模塊單元接口要錯位。模具可重復利用，既提高了效率，又節省材料和人工。

為縮短弧形彎曲面木工件膠水固化時間，整個鋁合金型材組成的施壓工作面，直接接上電極，與高頻發生器連接，可同時作為縮短木工件膠水固化時間的高頻加熱的反應電極板。

附圖說明

圖1是傳統模具的平面示意圖。

圖2是傳統模具的結構分拆示意圖。

圖3是傳統模具覆蓋上下兩件薄鋁板作為電極板的示意圖。

圖4是本發明的立體結構示意圖。

圖5是圖4的分拆示意圖。

圖6是金屬模塊單元與端面板的裝配示意圖。

圖7是金屬模塊單元拼接成圓弧形曲面的示意圖。

圖8是金屬模塊單元拼接成“s”形曲面的示意圖。

圖9是金屬模塊單元拼接成橢圓形圓弧曲面的示意圖。

圖10是金屬模塊單元的橫截面示意圖。

圖11是三種弧長規格的金屬模塊單元相互正向、反向鉸接的示意圖。

圖12是金屬模塊單元縱向插扣鉸接的示意圖。

圖13是金屬模塊單元縱向補短接駁的示意圖。

附圖標記說明：1端面板2支撐肋板3側支撐板4金屬模塊單元41凸柱42凹槽43限位槽44扣耳45圓孔46沉孔5螺栓6自攻螺釘7銷釘8電極銅片a弧形工作面b弧形彎曲面木工件c端面板d支撐肋板e薄鋁板。

具體實施方式

本發明的弧形彎曲面木工件的壓制成型模具，實際工作時是由上下模構成的，上模與下模的結構類同，只是施壓工作面呈陰陽互補。為簡便說明，本實施例只以下模舉例來具體描述。

參見圖4、圖5，模具由木制模框和鋁合金材質的施壓工作面組成，木模框屬于常規技術，其包括：具有彎曲曲線輪廓的前后端面板1，位于前后端面板1之間、具有同樣彎曲曲線輪廓的各支撐肋板2，位于端面板1和各支撐肋板2左右兩側的側支撐板3。為保證模具支撐強度，各支撐肋板2之間以150-200mm間距相隔設置。

參見圖10、圖11、圖12，特別之處在于：施壓工作面由多個長條形的金屬模塊單元4相互橫向并排連接構成，每個長條形的金屬模塊單元4由空心鋁合金型材成型（如圖10所示），其左右兩端分別設有對應的凸柱41和凹槽42，相鄰的金屬模塊單元4兩兩之間可通過凸柱41縱向穿插進凹槽42內，形成可旋轉擺動正反向一定角度的鉸鏈配合，對應地，每個金屬模塊單元4的凹槽42上，形成有扣耳44，而每個金屬模塊單元4的凸柱41的根部設有限位槽43，相鄰兩個金屬模塊單元4之間形成鉸鏈配合時，扣耳44扣入限位槽43內，限制相鄰兩個金屬模塊單元4之間的旋轉擺動角度在正反向合計15度的范圍以內。這樣的好處是：既保證金屬模塊單元4的承壓能力，又使鉸接的擺動具有一定靈活性，而不至于太松散，便于彎曲面擬合、鋪覆。

每個長條形的金屬模塊單元4的上下表面均為圓弧形表面，這樣，多個長條形的金屬模塊單元4相互橫向鉸接、且按照彎曲曲線輪廓鋪覆于各支撐肋板2上，形成具有弧形彎曲面的施壓工作面。施壓工作面與木模框之間采用可裝拆式緊固連接，參見圖4、圖5、圖6，金屬模塊單元4縱向端面設有圓孔45，圓孔45攻螺紋后，螺栓5通過圓孔45將各金屬模塊單元4的端面與模框的端面板1縱向緊固連接，金屬模塊單元4在與支撐肋板2的交接處開有沉孔46，自攻螺釘6自上而下穿過沉孔46將各金屬模塊單元4緊固于支撐肋板2上。

參見圖11，金屬模塊單元4分別設置截面弧長寬度為25mm、37.5mm、50mm三種規格，這三種弧長尺寸的規劃是為了適應多種弧形曲面工件的弧度變化及其組合。金屬模塊單元4的厚度為20mm，受壓面和承重加強筋的厚度不小于2mm，以滿足作為施壓工作面的施壓壓力，當然，金屬模塊單元4也可以是實心體的金屬。本實施例中的三種弧長規格的金屬模塊單元4均采用同一大小的凹槽42、凸柱41鉸鏈配合，間隙為0.3mm，方便金屬模塊單元4之間的導入并使其便于光滑過渡組合成施壓面。而且，凹槽42、凸柱41的中心點是上下弧的中心線，方便實現金屬模塊單元4正向與反向的自由組合裝扣。由三種或兩種或一種截面弧長寬度規格的多個金屬模塊單元正向或反向組合，鉸鏈拼接成各種不同形狀的曲面，如：圓形圓弧曲面（如圖7所示）、橢圓形圓弧曲面（如圖9所示）、“u”形曲面、“s”形曲面（如圖8所示）。

以25mm、37.5mm、50mm三種弧長寬度規格的六個金屬模塊單元4既有正向、又有反向排列鉸接時，可構成小波浪形曲面（如圖11所示）。以弧長寬度25mm金屬模塊單元4為例，當多個同時正向排列鉸接時，可圍成?200的圓或形成r100的延伸圓弧形。各個金屬模塊單元4的組合扣接，可形成各種曲面，變化組合豐富，通用性極強，鋪覆簡單容易，大大減少了對傳統高級技工的依賴。

參見圖13，金屬模塊單元4端面處的圓孔45，當該金屬模塊單元4的鋁型材需要重復利用時，為將兩截較短鋁型材接成所需長度時，只須將此圓孔45形成階梯，再穿上中間帶錐形止口環的銷釘47，即可接駁成。

參見圖4，若使用高頻發生器加熱，只須將其中一緊固螺栓換成銅制螺絲，擰上連接電極銅片8即可，整個鋁合金型材組成的施壓工作面，可同時作為縮短木工件膠水固化時間的高頻加熱的反應電極板，一舉兩得。

模具制作方法：參見圖4、圖5、圖6，在上述弧形彎曲面木工件的壓制成型模具組成結構的基礎上，改進提出相應的壓制成型模具的制作方法，包括按照弧形彎曲面加工成型的具有彎曲曲線輪廓的木質端面板1和木質支撐肋板2、側支撐板3，這些屬于常規公知技術，其特征在于：制作施壓工作面時，依據模具寬度截切或接駁鋁合金型材模塊單元4，依據模具弧形彎曲面曲線展開長度備好相應數量的鋁合金型材模塊單元4，依據弧形彎曲面的形狀，在25mm、37.5mm、50mm三種截面弧長規格中選擇相應弧長的鋁合金型材模塊單元4組合，正向或反向擬合拼接出弧形彎曲面，將擬合的各個鋁合金型材模塊單元4兩兩之間通過凸柱41縱向穿插進凹槽42內，形成并排的鉸鏈配合，并鋪覆在支撐肋板2上，形成弧形彎曲面，鋁合金型材模塊單元4的端面通過螺栓5與前后端面板緊固，鋁合金型材模塊單元4與支撐肋板2上下之間的交接處也通過自攻螺釘6穿沉孔46緊固，完成施壓工作面的制作及緊固，也即完成模具的制作。

當壓制成型模具的弧形彎曲面或模具大小需要改制時，卸下各緊固螺栓5和自攻螺釘6，改制或更換新的端面板1和支撐肋板2，重新選擇相應截面弧長寬度的鋁合金型材模塊單元4組合，重新鋪覆緊固即可。

模具大小需要改制時，長了的鋁合金型材模塊單元4可截短，而短了的鋁合金型材模塊單元4，則可通過各自端面處的圓孔45，用銑床或電動工具銑臺階，再加中間帶錐形止口環的連接銷釘7接駁另一段鋁合金型材模塊單元4（如圖13所示），來實現接駁重復利用；只是在裝配整個施壓工作面時，接駁處的鋁合金型材模塊單元4需注意以“工”字錯位方式與相鄰的鋁合金型材模塊單元4拼接裝配，相鄰的兩個鋁合金型材模塊單元4接口要錯位，以保證承壓強度。

本模具制作方法，使用的鋁合金型材模塊單元4，在硬度剛性上等于或優于傳統的多層薄木片制成的施壓工作面，而且連接方法采用鉸鏈展寬，螺栓及自攻螺釘連接，實現了模具的可拆裝、改制、重復利用，方便重復使用、貯存、運輸。當考慮使用高頻發生器作加熱源時，鋁合金質型材本身可直接作為電極板，節省了作為電極板的鋁板的鋪設工序。

以上所述僅為本發明列舉一些較佳的、優選的實施方式，本發明的保護范圍并不僅限于上述實施方式，凡是屬于本發明原理的技術方案均屬于本發明的保護范圍。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發明的原理的前提下進行的若干改進，或在本技術方案的基礎上作其它等同或類同的變化均應視為屬于本發明的保護范圍。