一种利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具和冷弯方法

摘要

本发明涉及到一种利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具，用于船舶结构中的线性型钢的冷弯加工，该冷弯模具包括有模具底座、固定模块、滑移模块和上下模板，通过更换模具底座可以弯曲正反两种型材线形，换装在油压机上使用，安装在油压机主压力缸（上压头）位置，将油压机垂直向下的机械力通过模具的两个斜面改变为横向力来达到挤压成型的目的，该型材上均设有为适应船舶结构的不同弯曲线性。本发明专利的冷弯模具和加工方法要能减少型材冷弯时的加工余量，降低造船成本，提高生产效率，解决超短型材加工成型的技术课题。

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工，特别涉及到利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具和冷弯加工方法。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，肋骨冷弯机的出现，使中、小批量，型材零件加工得到了很好的解决。作为船舶制造的重要工序型材加工来说，它对肋骨冷弯机的精度要求非常高，肋骨冷弯机对于现在以至将来的精度造船来说起到了至关重要的作用。

在船体结构中的曲型型钢弯曲是由400T肋骨冷弯机弯曲制作的。但是，由于肋骨冷弯机设备的局限性，在型材冷弯时在必须加放700㎜的加工余量（两端各350㎜），这样造成了材料的大量浪费，而且长度在1M左右的型材根本无法冷弯，通常配置的肋骨冷弯机中机架与左右机架间隙距离为600㎜，所以弯曲一根型钢将产生1200㎜的加工余量的浪费，对于造船等型钢需要多样且量大的行业来说，这样会造成了材料的大量浪费。最重要的一点在于，长度在1M左右的型钢使用肋骨冷弯机根本无法冷弯。在这种情况下，短的型钢必须通过火工进行人工操作，需要先进行型钢加热，再对加热后的型钢进行弯曲成型。一根1M长的型钢热弯需2人操作用时2小时，而且成形质量较差、材料性质经烘焙产生变化。进行船舶超短肋骨和纵骨的弯曲加工工作量很大，长度1M左右的型钢在型钢热弯费时费力，在材料冷却后的变形又使得质量精度难以控制，而且工作效率慢，以成为物量提升的瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具及加工工艺。本发明专利的冷弯模具和加工方法要能减少型材冷弯时的加工余量，降低造船成本，提高生产效率，解决超短型材加工成型的技术课题。

为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：

一种利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具，该油压机上设有主压力缸和施工平台，该主压力缸下部为垂直向下的下压头，该下压头向下正对所述的施工平台，其特征在于，所述的冷弯模具包括有固定模块、滑移模块、模具底座和上下模板，所述固定模块整体为倒立的直角三角形，其斜边的倾角为45度，所述的滑移模块为正立的直角三角形，其斜边的倾角为45度，所述固定模块的上部固定于所述的下压头上，所述的滑移模块与固定模块通过斜面紧贴在一起，在滑移模块与固定模块之间设有起到固定作用的行程装置；所述的模具底座固定于所述的施工平台上，该模具底座设有内侧壁、施工面和外凸起，所述固定模块的侧面可上下移动地紧贴于所述的内侧壁上，所述上下模板中的上模板固定于所述的滑移模块的底面上，上下模板中的下模板固定于施工面上紧靠所述的外凸起，所述的下模板和上模板上相对地设有用于型材冷弯成型的线形。

在本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具中，所述固定模块的高度为油压机有效工作行程的2/3，该固定模块的顶部面积与所述上压头的面积相同。

在本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具中，所述的行程装置为设置于固定模块和滑移模块两侧的带卡槽的卡扣体，所述固定模块和滑移模块的两边靠近相接触的斜面位置处均设有凸棱，所述凸棱分别嵌于相应的卡槽内。

在本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具中，所述的型材包括有角钢、球扁钢和半圆钢，该型材上均设有为适应船舶结构的不同弯曲线性。

在本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具中，所述滑移模块的底部设有一条内嵌式凹槽，所述的上模板可插换地设于内嵌式凹槽内。

一种利用上述的冷弯模具进行型材冷弯的方法，其特征在于，该方法包括有如下步骤：

第一步，根据船舶上型材的规格要求和弯曲线性，选定直线形型材的类型，计算出弯曲线性弯曲度，并在型材上划出反直线，该反直线在型材冷弯成型后变成为一条直线；

第二步，在油压机上安装完成冷弯模具，并根据线性需要选定好所述的上下模板，进行施工调试后准备冷弯操作；

第三步，将型材吊装到所述冷弯模具上，先从一端开始进行冷弯操作，油压机的主压力缸下压头产生垂直向下的压力，该压力经固定模块和滑移模块的45度滑移面产生垂直向外的压力，该垂直的压力通过所述的上模板和下模板对所述的型材产生弯折力，由于所述的上模板和下模板之间设有型材弯折的线性面，该型材缓慢产生变形；

第四步，在型材逐渐变形时观察型材上的反直线，待变形部位处的反直线变为直线时，暂停所述的油压机，停止挤压所述的型材；

第五步，更改所述型材的挤压位置，继续开启所述的油压机进行型材挤压直至所述的反直线成为一条直线，完成所述型材的弯折操作，该型材冷弯成型，最终检测型材是否合格，若不合格继续进行挤压调整直至合格。

在上述利用冷弯模具进行型材冷弯的方法中，所述油压机的主压力缸上升时，固定模块随上压头上升，所述的滑移模块在行程装置和紧贴的斜面作用下产生等同上升距离的向后移动，在所述的上模板和下模板之间留出型材进料位置。

在上述利用冷弯模具进行型材冷弯的方法中，固定于滑移模块上的上模板与固定于模具底座施工面上的下模板之间设有线性槽，型材在上模板和下模板之间线性槽形成三个支点，所述的型材在油压机的下压头下降时形成等距离弯曲。

基于上述技术方案，本发明专利的冷弯模具和冷弯成型方法与现有技术相比具有如下技术优点：

1.本发明通过对油压机型材冷弯模具的开发来解决超短型材的冷弯难题，在技术性、可操作性和经济性等要素进行全面分析和论述，不拘于常规工艺的束缚，提出了超短型材冷弯成型代替手工加热成型的新工艺方法，并为此编制了相应的操作内容和技术措施。从理论和实践两个方面，解决了超短型材加工成型的技术课题。

2.本发明的油压机型材冷弯模，可以将型材冷弯余量缩短至300㎜（两端各150㎜），不但可以弯曲1M以内的型材，而且可以冷弯半圆钢。若通过火工热加工弯曲型材，一根1M长的型钢热弯需2人操作用时2小时，而且成形质量较差、材料性质经烘焙产生变化。若使用本发明的油压机型钢冷弯模进行弯曲加工需要3人同时操作只需5分钟就可以弯曲一根1M长的型钢，其经济效益是原先的16倍。统计效果如下表所示：

作业流程人员配备作业时间成形率对材料影响火工弯制2120分钟多次成形脆性增加冷压模弯制35分钟一次成形无

附图说明

图1是本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具的组成部件示意图。

图2是本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具中上下模板的结构示意图。

图3是本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具中行程装置与固定模块和滑移模块的连接示意图。

图4是本发明利用冷弯模具进行冷弯成型的操作步骤示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具和冷弯加工方法做进一步的阐述，以求更为清晰地说明其结构组成和具体应用步骤，但不能以此来限制本发明专利的保护范围。

本发明是一种利用现有油压机进行型材特别是超短型材冷弯的冷弯模具。该油压机上设有主压力缸和施工平台，该主压力缸下部为垂直向下的下压头，该下压头向下正对所述的施工平台，本发明作为一种安装在油压机上使用的型材冷弯模具，其原理是将油压机垂直向下的机械力通过模具的两个斜面改变为横向力来达到挤压成型的目的。所述的型材包括有角钢、球扁钢和半圆钢，该型材上均设有为适应船舶结构的不同弯曲线性。

先请看图1，图1是本发明利用油压机进行型材冷弯的冷弯模具的组成部件示意图。由图可知，本发明油压机型材冷弯模主要由四个重要组件构成，分别为固定模块1、滑移模块2、模具底座3和上下模板4，型材冷弯模具各个组成部分都是由60—70mm板材余料制成。

所述固定模块1整体为倒立的直角三角形，其斜边的倾角为45度，所述的滑移模块2为正立的直角三角形，其斜边的倾角为45度，所述固定模块的上部固定于所述的下压头上。这里的固定模块安装在油压机主压力缸（上压头）位置，固定模块顶板与上压头面积相同，以便于安全固定。固定模块的高度设定为油压机有效工作行程的2/3，整体为倒三角形，为保证最大程度的利用好油压机的垂直压力，外侧面一端设计为45°斜面。

上述的滑移模块2与固定模块1通过斜面紧贴在一起，在滑移模块2与固定模块1之间设有起到固定作用的行程装置5。滑移模块2与固定模块1外形类似，为正立的三角形，内侧面一端为45°斜面，与固定模块正好一正一反。滑移模块2与固定模块1的两边各有一个滑动连接行程装置5，使固定模块1与滑动模块2相连接，当主压力缸上升时固定模块1带动滑移模块2一起上升，当主压力缸下降时，固定模块1的外侧面与滑移模块2的内侧面相吻合，使油压机的垂直向下的机械力转变为横向力。进行滑移连接的行程装置5起到两个模块的连接和控制下降行程与压力的大小的作用。另外滑移模块的底部有一条内嵌式槽，是插放上模板41的，内嵌式槽起到的作用是在操作过程中上模板不会脱落，而且可以方便的更换各种上模板，如图3所示。

上述的模具底座3固定于所述的施工平台上，该模具底座3设有内侧壁、施工面和外凸起，所述固定模块1的侧面可上下移动地紧贴于所述的内侧壁上。模具底座3是确保油压机冷弯模在整个作业过程中能安全牢靠地固定在油压机工作平台范围内，模具底座的大小要小于油压机工作平台的大小来设计，以方便固定与更换，模具底座的材料厚度在40mm左右，模具底座整体呈C形，外低内高，向外一端为下模板安装部位。

如图2所示，上述上下模板4中的上模板41固定于所述的滑移模块2的底面上，上下模板4中的下模板42固定于施工面上紧靠所述的外凸起，所述的下模板42和上模板41上相对地设有用于型材冷弯成型的线形，模板的线形根据产品的要求来确定来更换下模板，另外每块上模板上加装块面板，面板的宽度与滑移模块底部的内嵌式槽的宽度一样。安装上模板时面板插入槽内，使上模板凸出滑移模块。下模板安装在模具底座外侧，这样在下压时上模板与下模板呈水平面吻合。在油压机的主压力缸上升时，模具底座与滑移模块的间距是整个行程的1/3,以方便进料与出料。

本发明还涉及到利用上述的冷弯模具进行型材冷弯的方法，如图4所示，该方法包括有如下步骤：

第一步，根据船舶上型材的规格要求和弯曲线性，选定直线形型材的类型，计算出弯曲线性弯曲度，并在型材上划出反直线，该反直线在型材冷弯成型后变成为一条直线；

第二步，在油压机上安装完成冷弯模具，并根据线性需要选定好所述的上下模板，进行施工调试后准备冷弯操作；

第三步，将型材吊装到所述冷弯模具上，先从一端开始进行冷弯操作，油压机的主压力缸下压头产生垂直向下的压力，该压力经固定模块和滑移模块的45度滑移面产生垂直向外的压力，该垂直的压力通过所述的上模板和下模板对所述的型材产生弯折力，由于所述的上模板和下模板之间设有型材弯折的线性面，该型材缓慢产生变形；

第四步，在型材逐渐变形时观察型材上的反直线，待变形部位处的反直线变为直线时，暂停所述的油压机，停止挤压所述的型材；

第五步，更改所述型材的挤压位置，继续开启所述的油压机进行型材挤压直至所述的反直线成为一条直线，完成所述型材的弯折操作，该型材冷弯成型，最终检测型材是否合格，若不合格继续进行挤压调整直至合格。

在上述利用冷弯模具进行型材冷弯的方法中，所述油压机的主压力缸上升时，固定模块随上压头上升，所述的滑移模块在行程装置和紧贴的斜面作用下产生等同上升距离的向后移动，在所述的上模板和下模板之间留出型材进料位置。固定于滑移模块上的上模板与固定于模具底座施工面上的下模板之间设有线性槽，型材在上模板和下模板之间线性槽形成三个支点，所述的型材在油压机的下压头下降时形成等距离弯曲。

本发明通过对油压机型材冷弯模具的开发，来解决超短型材冷弯加工这一技术难题。在技术性，可操作性和经济性等要素进行全面分析和论述，不拘于常规工艺的束缚，提出了超短型材冷弯成型代替手工加热成型的新工艺方法。并为此编制了相应的操作内容和技术措施。在实践应用中，取得了十分圆满的成果。从理论和实践两个方面，解决了超短型材加工成型的技术课题。