型材四點彎曲往復壓力矯直方法及矯直裝置制造方法
【專利摘要】一種型材四點彎曲往復壓力矯直方法及矯直裝置，其主要是：用夾具將待矯型材兩端夾緊；單向壓制采用成型壓力機，首次壓制時將待矯型材的夾具置于兩個支座上，兩壓頭同步對兩夾具進行壓制，首次壓制完成后，將夾具和型材翻轉180度，再次對兩夾具進行壓制，并重復多次；雙向壓制時采用液壓缸；型材一側的液壓缸活塞桿使兩壓頭同步對夾具進行壓制，同時型材另一側的活塞桿使兩支座同步回程；然后原支座作為壓頭對夾具進行反向壓制，原壓頭作為支座同步回程，此過程進行多次。本發明在矯直過程中型材所有截面基本全部達到塑性變形狀態，空矯區大大減少；最終矯直的型材變形均勻，殘余應力較小；矯直設備簡單，可矯不同規格的型材，生產成本低。
【專利說明】型材四點彎曲往復壓力矯直方法及矯直裝置
[0001]【技術領域】 本發明涉及一種機械加工方法和裝置，特別是一種型材的壓力矯直工藝方法及裝置。
[0002]【背景技術】 型材在國民經濟各領域中有著越來越重要的用途。隨著工業發展，對型材質量提出了更高的要求。由于型材經過多道次軋制、冷卻、剪切、運輸后存在多方位的彎曲缺陷，需要在矯直機上進行矯直。矯直是冶金行業及機械制造業生產過程中一道重要的精整工序，決定著金屬型材及機械零件的最終質量和精度，已成為工業發展不可或缺的分支。目前，型材矯直主要米用壓力矯直、棍式矯直(包括直棍矯直和斜棍矯直)、張力矯直和拉伸彎曲矯直。它們的不足之處是:企業需購買上述這些專用矯直設備，無疑會增加企業生產成本；而且這些專用設備一般只適合某一種型材的使用，那么如果企業生產要應用多種型材時，就需要購置多種矯直設備，不僅要花費一大筆資金，而且每個設備的使用幾率變小，長期閑置也是一種浪費。
[0003]
【發明內容】
本發明的目的在于提供一種采用企業常用的普通設備矯直，而且矯直型材品質好的型材四點彎曲往復壓力矯直方法及裝置。本發明的方法主要是:將型材兩端分別固定在兩個夾具上，該兩夾具設有四個受力點，故每次加壓過程均為四點彎曲。在進行多次往復四點彎曲后，彎曲型材各截面所受的彎矩趨于相等，同樣曲率也趨于統一。最后一次通過控制壓頭的壓下量，達到矯直目的。為實現上述方法又設計出與其配套的裝置。
[0004]一、本發明的方法具體如下:
[0005]1、根據型材的不同截面選取與型材截面對應的兩組專用夾具，并用緊固件將待矯型材兩端夾緊。
[0006]2、兩組夾具的兩側(上下或左右)設有四個且每側一對作用在夾具上的部件，其一側為施力件即壓頭，另一側為受力件即支座。最好一對壓頭和一對支座自由端截面小于其他部位的截面，頂部為圓角。
[0007](I)單向壓制:施力件和受力件是固定不變的，即壓頭始終是壓頭，支座始終是支座。操作步驟如下:
[0008]①一對壓頭的上端直接固定在通用的成型壓力機橫梁上，一對支座的下端直接固定在成型壓力機工作臺上。
[0009]②與每個夾具對應的壓頭和支座不在同一中心線上，而且兩支座間距大于兩壓頭間距。
[0010]③首次壓制，將夾好的待矯型材置于成型壓力機工作臺的兩個支座上，兩壓頭同步下移，分別對兩夾具進行壓制。壓下量確定原則:使凸向上的弧面壓制彈復后成平直面或成凹向下的弧面，且曲率不大于初始下凹弧面的曲率，即型材的曲率統一到同一方向。具體實施時可進行試壓，從而準確確定壓下量。在彎矩的作用下型材發生自由彎曲，共有四個接觸點，故稱為四點彎曲。
[0011]④首次壓制完成后，兩壓頭隨壓力機橫梁上行卸載，之后將夾具和型材翻轉180度，再次對兩夾具進行壓制，上述往復壓制重復多次。壓制重復次數根據型材要求精度確定，精度越高重復次數越多，一般型材重復3-7次即可。[0012]⑤進行最后一次反向彎曲，卸載彈復后完成矯直過程。壓下量控制原則:在與上述矯直過程同樣條件下，將滿足直線度要求的型材壓制成與④中得到的同撓度的彎曲型材，此壓下量通過試驗修正得到最后一次壓下量。
[0013]最好，兩壓頭間距通過兩壓頭間距調整機構可調，即一對壓頭的上端通過兩壓頭間距調整機構間接固定在成型壓力機橫梁上；兩支座間距通過兩支座間距調整機構可調，即一對支座的下端通過兩支座間距調整機構間接固定在成型壓力機工作臺上。
[0014]上述間距調整機構在緊固螺釘未緊固條件下，通過轉動絲杠可使兩滑塊在導塊導向作用下同時向內或向外沿上(下)模板上的導槽移動，觀察上(下)模板標尺上的刻度，可將壓頭(支座)調節到所需的位置，然后將穿過滑塊的緊固螺釘與上(下)模板上的一個螺孔對應并緊固。
[0015](2)雙向壓制:施力件和受力件是互換的，即當次的壓頭下一次成為支座，當次的支座下一次成為壓頭。操作步驟如下:
[0016]①型材一側的兩壓頭或另一側的兩支座可分別與兩個液壓缸的活塞桿相連，也可通過連接機構與一個液壓缸的活塞桿相連。
[0017]②與每個夾具對應的壓頭和支座在同一中心線上，并且夾具中心處的螺孔柱套在裝置的螺柱上，使夾具只隨裝置沿壓制垂直方向移動和以螺柱中心線為軸轉動。
[0018]③型材一側的液壓缸活塞桿使兩壓頭同步運動，對夾板進行壓制，同時型材另一側的液壓缸活塞桿使兩支座同步回程，型材發生反向彎曲(局部為正向彎曲)；然后型材另一側的液壓缸活塞桿使支座作為壓頭同步運動，對夾板進行反向壓制，同時型材一側的兩液壓缸活塞桿使壓頭作為支座同步回程，型材再次發生反向彎曲，完成一個往復壓制過程，此過程進行多次。壓下量和重復次數確定原則與單向壓制確定原則一致。
[0019]④最后壓下適當的壓下量，四個活塞桿回程完成矯直過程。最后一次壓下量確定原則與單向壓制確定原則一致。
[0020]二、本發明涉及的工裝如下:
[0021]1、單向壓制壓板的間距調整機構:其有一個上模板，該上模板上面設有與現有技術相同的與成形壓力機橫梁相連的機構，該上模板下端面上沿上模板長度方向內設導槽，導槽外部設有上模板標尺，該導槽內設有與其對應的導塊，導塊與位于導槽外的滑塊垂直相連，該滑塊下部與壓頭固定端相連。該滑塊還通過緊固螺釘固定在上模板上。兩滑塊內各設貫穿的水平螺孔，它們的軸線與壓塊中部的通孔軸線重合，該壓塊由緊固件固定在上模板中部，在一對滑塊上的兩螺孔及壓塊中部通孔內設一根上絲杠，并且該絲杠以壓塊為界兩側分別設與兩螺孔對應的左右旋螺紋。
[0022]2、單向壓制支座的間距調整機構:其與壓頭的間距調整機構結構相似，即有一個下模板，該下模板上面設有與現有技術相同的與成形壓力機工作臺相連的機構，該下模板上端面上沿下模板長度方向內設導槽，導槽外部設有下模板標尺，該導槽內設有與其對應的導塊，導塊與位于導槽外的滑塊垂直相連，該滑塊上部與支座固定端相連。該滑塊還通過緊固螺釘固定在下模板上。兩滑塊內各設貫穿的水平螺孔，它們的軸線與兩支座中部的通孔軸線重合，該壓塊由緊固件固定在下模板中部，在一對滑塊上的兩螺孔及壓塊中部通孔內設一根下絲杠，并且該絲杠以壓塊為界兩側分別設與兩螺孔對應的左右旋螺紋。
[0023]3、雙向壓制的工裝:兩夾具中心處均設有通孔即螺柱孔，該螺柱孔套在螺柱上，該螺柱與滑塊內的螺孔螺紋連接，使相對的兩夾板可繞螺柱轉動。上述滑塊設在模板上的導槽內，滑塊可在模板導槽內滑動。與兩夾具對應的四個壓頭(或支座)可與四個液壓缸活塞桿直接相連，每個液壓缸分別通過壓板固定在模板上；還可以通過連接機構與兩個液壓缸活塞桿間接相連，每個液壓缸分別通過壓板固定在模板上。
[0024]4、雙向壓制兩液壓缸時所用連接機構:其有一個連桿，該連桿一側中部通過緊固件與液壓缸活塞桿端頂相連，連桿另一側兩端通過銷柱分別與兩個壓頭固定端相連。
[0025]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0026]1、矯直設備簡單，是企業常用的基本設備，而且通過調節支座、壓頭各自的間距，可以矯直不同型號的型材，應用范圍廣泛，降低了生產成本。
[0027]2、矯直過程中，型材所有截面受到的彎矩趨于相等，基本全部達到了塑性變形狀態，所以空矯區大大減小。
[0028]3、本方法減小了型材材料不均勻產生的影響，矯直過程中型材變形均勻，矯直后的型材殘余應力較小且分布均勻，提高了矯直型材的質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明例I矯直前型材、夾具結構示意簡圖。
[0030]圖2是本發明例I矯直前型材、夾具、壓頭、支座的位置關系示意簡圖。
[0031]圖3是本發明例I矯直過程中型材、夾具、壓頭、支座的位置關系示意簡圖。
[0032]圖4是本發明例I矯直后型材、夾具、壓頭、支座的位置關系不意簡圖。
[0033]圖5是本發明例2局部工作狀態主視示意簡圖。
[0034]圖6是本發明例2局部工作狀態俯視示意簡圖。
[0035]圖7是本發明例3局部工作狀態俯視示意簡圖。
[0036]圖8是本發明例3局部工作狀態主視示意簡圖。
[0037]圖9是本發明例4局部工作狀態俯視示意簡圖。
[0038]圖10是本發明例4局部工作狀態主視示意簡圖。
[0039]圖中:1.螺釘、2.上夾板、3.下夾板、4.型材、5.壓頭、6.支座、7.滑塊、8.螺釘、
9.導塊、10.下絲杠、11.螺釘、12.壓塊、13.下模板、14.下模板標尺、15.螺釘、16.螺釘、17.上模板、18.上模板標尺、19.上絲杠、20.螺釘、21.模板、22.滑塊、23.螺柱、24.液壓缸組件、25.固定板、26.螺栓、27.彈簧墊片、28.螺母、29.墊板、30.螺釘、31.連桿、32.螺釘。
【具體實施方式】
[0040]實例I
[0041]待矯矩形型材幾何尺寸為16 mm XlOmm X 500 mm,材料為Q235，經測量可知初始撓度為10mm。選取與型材4截面對應的由上夾板2、下夾板3和螺釘I組成的兩組矩形型材專用夾具，用緊固件將型材兩端夾緊，如圖1所示。一對壓頭5的上端直接固定在通用的成型壓力機橫梁上，一對支座6的下端直接固定在成型壓力機工作臺上。一對壓頭和一對支座自由端截面小于其他部位的截面，頂部為圓角。與每組夾具對應的壓頭和支座不在同一中心線上，兩支座間距為600mm，兩壓頭間的間距為500mm。首次壓制，將夾好的待矯型材置于成型壓力機工作臺的兩個支座上，并使待矯型材弧面朝向壓頭，如圖2所示。兩壓頭同步下移8.6mm,分別對兩夾具進行壓制，在彎矩的作用下型材發生自由彎曲，產生反向的曲率，如圖3所示。首次壓制完成后，兩壓頭隨壓力機橫梁上行卸載，之后將夾具和型材翻轉180度，放置于兩支座上，再次對兩夾具進行壓制，上述往復壓制共7次，前6次壓下量為8.6mm,最后一次壓下量為5.6mm。在完成最后一次壓制卸載后型材回彈，成為直線度滿足要求的型材，如圖4所示。
[0042]實例2
[0043]待矯矩形型材4幾何尺寸為16 mm X 10 mm X 500 mm,材料為Q235，經測量可知初始撓度為10mm。選取與型材截面對應的由上夾板2、下夾板3和螺釘I組成的兩組矩形型材專用夾具，用緊固件將型材兩端夾緊，如圖1所示。
[0044]—對壓頭的上端通過兩壓頭間距調整機構間接固定在成型壓力機橫梁上，如圖5所示，上述間距調整機構有一個上模板17，該上模板上面設有與現有技術相同的與成形壓力機橫梁相連的機構，該上模板下端面上沿上模板長度方向內設導槽，導槽外部通過十字槽螺釘16設有兩個上模板標尺18，該導槽內設有與其對應的導塊9，導塊與位于導槽外的滑塊7通過螺釘8垂直相連，該滑塊下部與壓頭5固定端相連。該滑塊還通過緊固螺釘15固定在上模板上。兩滑塊槽內用螺釘20分別連接兩個壓頭6，兩滑塊內各設貫穿的水平螺孔，它們的軸線與壓塊12中部的通孔軸線重合，該壓塊由緊固件11固定在上模板中部，在一對滑塊上的兩螺孔及壓塊中部通孔內設一根上絲杠19，并且該絲杠以壓塊為界兩側分別設與兩螺孔對應的左右旋螺紋。
[0045]一對支座的下端通過兩支座間距調整機構間接固定在成型壓力機工作臺上，如圖5所示，上述間距調整機構有一個下模板13，該下模板下面設有與現有技術相同的與成形壓力機工作臺相連的機構，該下模板上端面上沿下模板長度方向內設導槽，導槽外部通過十字槽螺釘16設有下模板標尺14，該導槽內設有與其對應的導塊9，導塊與位于導槽外的滑塊7通過螺釘8垂直相連，該滑塊上部與支座5固定端相連。該滑塊還通過緊固螺釘15固定在下模板上。兩滑塊槽內用螺釘20分別連接兩個支座6，兩滑塊內各設貫穿的水平螺孔，它們的軸線與兩支座中部的通孔軸線重合，該壓塊由緊固件11固定在下模板中部，在一對滑塊上的兩螺孔及壓塊中部通孔內設一根下絲杠10，并且該絲杠以壓塊為界兩側分別設與兩螺孔對應的左右旋螺紋。
[0046]上述間距調整機構在緊固螺釘未緊固條件下，通過轉動絲杠可使兩滑塊在導塊導向作用下同時向內或向外沿上(下)模板上的導槽移動，觀察上(下)模板標尺上的刻度，可將壓頭(支座)調節到所需的位置，然后將穿過滑塊的緊固螺釘與上(下)模板上的一個螺孔對應并緊固，如圖6所示。其矯直方法同實例I。
[0047]實例3
[0048]待矯矩形型材幾何尺寸為25 mm X 16 mm X 5000 mm,材料為Q235，經測量可知初始撓度為85mm。選取與型材4截面對應的由上夾板2、下夾板3和螺釘I組成的兩組矩形型材專用夾具，用緊固件將型材兩端夾緊，如圖7和圖8所示，兩夾具中心處均設有通孔即螺柱孔，該螺柱孔套在螺柱23上，該螺柱與滑塊22內的螺孔螺紋連接，使相對的兩夾板可繞螺柱轉動。上述滑塊設在模板21上的導槽內，滑塊可在模板導槽內滑動。與兩夾具對應的四個壓頭5 (或支座)與四個液壓缸活塞桿直接相連，每個液壓缸24分別通過壓板25固定在模板上。與每個夾具對應的壓頭和支座在同一中心線上。
[0049]壓制時，首先型材一側的液壓缸活塞桿使兩壓頭同步運動，對上夾板壓制73mm，同時型材另一側的液壓缸活塞桿使兩支座同步回程，型材發生反向彎曲(局部為正向彎曲)；然后型材另一側的液壓缸活塞桿使支座作為壓頭同步運動，對下夾板進行反向壓制73mm，同時型材一側的兩液壓缸活塞桿使壓頭作為支座同步回程，型材再次發生反向彎曲，完成一個往復壓制過程，此過程進行3次。最后，兩壓頭對上夾板同步壓制42.5mm,四個活塞桿回程完成矯直過程。
[0050]實例4
[0051]待矯矩形型材幾何尺寸為16 mm XlOmm X 500 mm,材料為Q235，經測量可知初始撓度為10mm。選取與型材4截面對應的由上夾板2、下夾板3和螺釘I組成的兩組矩形型材專用夾具，用緊固件將型材兩端夾緊，如圖9和圖10所示，兩夾具中心處均設有通孔即螺柱孔，該螺柱孔套在螺柱23上，該螺柱與滑塊22內的螺孔螺紋連接，使相對的兩夾板可繞螺柱轉動。上述滑塊設在模板21上的導槽內，滑塊可在模板導槽內滑動。與兩夾具對應的四個壓頭5 (或支座)與四個液壓缸活塞桿通過連接機構與兩個液壓缸24活塞桿間接相連，即連接機構有一個連桿31，該連桿一側中部通過螺釘32與液壓缸活塞桿端頂相連，連桿另一側兩端通過螺釘30分別與兩個壓頭固定端相連。兩個液壓缸分別通過壓板25固定在模板上。與每個夾具對應的壓頭和支座在同一中心線上。
[0052]壓制時，首先型材一側的液壓缸活塞桿使兩壓頭同步運動，對上夾板壓制8.6mm,同時型材另一側的液壓缸活塞桿使兩支座同步回程，型材發生反向彎曲(局部為正向彎曲)；然后型材另一側的液壓缸活塞桿使支座變成壓頭同步運動，對下夾板進行反向壓制8.6mm,同時型材一側的液壓缸活塞桿使壓頭變成支座同步回程，型材再次發生反向彎曲，完成一個往復壓制過程，此過程進行3次。最后，兩壓頭對上夾板同步壓制5.6mm，兩個活塞桿回程完成矯直過程。
【權利要求】
1.一種型材四點彎曲往復壓力矯直方法，其特征在于: 1)根據型材的不同截面選取與型材截面對應的兩組專用夾具，并用緊固件將待矯型材兩端夾緊； 2)兩組夾具的兩側設有四個且每側一對作用在夾具上的部件，其一側為壓頭，另一側為支座； (1)單向壓制:操作步驟如下: ①一對壓頭的上端固定在通用的成型壓力機橫梁上，一對支座的下端固定在成型壓力機工作臺上； ②與每個夾具對應的壓頭和支座不在同一中心線上，而且兩支座間距大于兩壓頭間距； ③首次壓制，將夾好的待矯型材置于成型壓力機工作臺的兩個支座上，兩壓頭同步下移，分別對兩夾具進行壓制，壓下量確定原則:使凸向上的弧面壓制彈復后成平直面或成凹向下的弧面，且曲率不大于初始下凹弧面的曲率，即型材的曲率統一到同一方向； ④首次壓制完成后，兩壓頭隨壓力機橫梁上行卸載，之后將夾具和型材翻轉180度，再次對兩夾具進行壓制，一般型材重復3-7次； ⑤進行最后一次反向彎曲，卸載彈復后完成矯直過程，壓下量控制原則:在與上述矯直過程同樣條件下，將滿足直線度要求的型材壓制成與④中得到的同撓度的彎曲型材，此壓下量通過試驗修正得.到最后一次壓下量； (2)雙向壓制:操作步驟如下: ①型材一側的兩壓頭或另一側的兩支座分別與液壓缸的活塞桿相連； ②與每個夾具對應的壓頭和支座在同一中心線上，并且夾具中心處的螺孔柱套在裝置的螺柱上，使夾具只隨裝置沿壓制垂直方向移動和以螺柱中心線為軸轉動； ③型材一側的液壓缸活塞桿使兩壓頭同步運動，對夾板進行壓制，同時型材另一側的液壓缸活塞桿使兩支座同步回程，型材發生反向彎曲；然后型材另一側的液壓缸活塞桿使支座作為壓頭同步運動，對夾板進行反向壓制，同時型材一側的兩液壓缸活塞桿使壓頭作為支座同步回程，型材再次發生反向彎曲，完成一個往復壓制過程，壓下量和重復次數確定原則與單向壓制確定原則一致； ④最后壓下適當的壓下量，四個活塞桿回程完成矯直過程，最后一次壓下量確定原則與單向壓制確定原則一致。
2.根據權利要求1所述的型材四點彎曲往復壓力矯直方法，其特征在于:兩壓頭間距通過兩壓頭間距調整機構可調，即一對壓頭的上端通過兩壓頭間距調整機構間接固定在成型壓力機橫梁上；兩支座間距通過兩支座間距調整機構可調，即一對支座的下端通過兩支座間距調整機構間接固定在成型壓力機工作臺上；上述間距調整機構在緊固螺釘未緊固條件下，通過轉動絲杠可使兩滑塊在導塊導向作用下同時向內或向外沿模板上的導槽移動，觀察模板標尺上的刻度，可將壓頭或支座調節到所需的位置，然后將穿過滑塊的緊固螺釘與模板上的一個螺孔對應并緊固。
3.根據權利要求1所述的型材四點彎曲往復壓力矯直方法，其特征在于:一對壓頭和一對支座自由端截面小于其他部位的截面，頂部為圓角。
4.權利要求1的型材四點彎曲往復壓力矯直方法的裝置，其特征在于:1)單向壓制壓板的間距調整機構:其有一個上模板，該上模板上面設有與現有技術相同的與成形壓力機橫梁相連的機構，該上模板下端面上沿上模板長度方向內設導槽，導槽外部設有上模板標尺，該導槽內設有與其對應的導塊，導塊與位于導槽外的滑塊垂直相連，該滑塊下部與壓頭固定端相連，該滑塊還通過緊固螺釘固定在上模板上，兩滑塊內各設貫穿的水平螺孔，它們的軸線與壓塊中部的通孔軸線重合，該壓塊由緊固件固定在上模板中部，在一對滑塊上的兩螺孔及壓塊中部通孔內設一根上絲杠，并且該絲杠以壓塊為界兩側分別設與兩螺孔對應的左右旋螺紋； 2)單向壓制支座的間距調整機構:其與壓頭的間距調整機構結構相似，即有一個下模板，該下模板上面設有與現有技術相同的與成形壓力機工作臺相連的機構，該下模板上端面上沿下模板長度方向內設導槽，導槽外部設有下模板標尺，該導槽內設有與其對應的導塊，導塊與位于導槽外的滑塊垂直相連，該滑塊上部與支座固定端相連，該滑塊還通過緊固螺釘固定在下模板上，兩滑塊內各設貫穿的水平螺孔，它們的軸線與兩支座中部的通孔軸線重合，該壓塊由緊固件固定在下模板中部，在一對滑塊上的兩螺孔及壓塊中部通孔內設一根下絲杠，并且該絲杠以壓塊為界兩側分別設與兩螺孔對應的左右旋螺紋； 3)雙向壓制的工裝:兩夾具中心處均設有通孔即螺柱孔，該螺柱孔套在螺柱上，該螺柱與滑塊內的螺孔螺紋連接，上述滑塊設在模板上的導槽內，與兩夾具對應的壓頭或支座與液壓缸活塞桿相連，每個液壓缸分別通過壓板固定在模板上。
5.根據權利要求4所述的型材四點彎曲往復壓力矯直方法的裝置，其特征在于:雙向壓制時與兩夾具對應的壓頭或支座通過連接機構與兩個液壓缸活塞桿間接相連，該連接機構有一個連桿，該連桿一側中部通過緊固件與液壓缸活塞桿端頂相連，連桿另一側兩端通過緊固件分別與兩個壓頭固定 端相連。
【文檔編號】B21D37/00GK103433336SQ201310306496
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2013年7月22日
【發明者】趙軍, 于高潮, 馬瑞 申請人:燕山大學