工程機械超長尺寸工件精確折彎模具

■河南林業(yè)職業(yè)學(xué)院 安存勝

■河南衛(wèi)華重型機械股份有限公司 聶福全

工程機械超長尺寸工件精確折彎模具

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工程機械大型弧形結(jié)構(gòu)件在進行折彎時，一方面由于結(jié)構(gòu)尺寸較大，采用常規(guī)模具難以折彎成形；另一方面由于鋼板具有一定的彈性，因此工件在折彎后，將會出現(xiàn)一定的回彈，從而影響大型板材的折彎精度，對工程機械結(jié)構(gòu)件焊接精度帶來一定的影響，為保證大型板件的折彎精度，就需要設(shè)計特殊的折彎模具。

1. 折彎模具設(shè)計思路

首先，在折彎模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，為防止板材回彈，需要按照常用規(guī)格材料的類型進行回彈量的精確計算，確定一定的回彈系數(shù)并在模具的設(shè)計上充分考慮；其次，為使板材達到理想的彎曲弧度，板材在折彎時形成的圓心角應(yīng)大于工件實際彎曲中心角，這樣在對折彎角度≥180°板材折彎時，模具圓心角就>180°，若該圓心角>180°，容易導(dǎo)致凸凹模閉合干涉和卸料困難，常規(guī)設(shè)計為解決此問題，一般需要將凹模設(shè)計成可以分別環(huán)繞各自旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)開合的兩部分，即凸凹模旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，以方便凹模閉合自如，但對尺寸較大的板材折彎時，凹模的重量、尺寸設(shè)計規(guī)格都很大，凹模需要很大的動力才能旋轉(zhuǎn)，這會對壓力機產(chǎn)生很大的沖擊力，易造成壓力機及凹模損壞，因此，該類型折彎模具不適合尺寸大、規(guī)格長的板材折彎。通過分析，設(shè)計了一種新型的模具結(jié)構(gòu)，該模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新地采用了新型凸凹模結(jié)構(gòu)和輔助折彎保形結(jié)構(gòu)，有效解決了上述問題。

2. 模具結(jié)構(gòu)形式與原理

該模具設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由凸凹模組成，模具采用了凹模結(jié)構(gòu)固定的設(shè)計思路，避免了凹模運動，有利于提高凹模使用壽命。同時采用推板機構(gòu)可調(diào)的結(jié)構(gòu)形式，如圖2所示，通過回轉(zhuǎn)搖桿驅(qū)動推板機構(gòu)運動，可實現(xiàn)任意角度的折彎要求，并可通過對推板機構(gòu)上的可調(diào)螺釘?shù)奈⒄{(diào)，實現(xiàn)工件折彎角度的調(diào)整，有效提高了模具折彎精度。該模具適用于>180°圓弧角的超長弧形結(jié)構(gòu)件一次折彎成形，且使用一套模具就可以實現(xiàn)對任意圓弧角的折彎，折彎時不受工件長度限制，使用范圍廣泛。在模具設(shè)計時，充分考慮了薄板件自身彈性系數(shù)大、折彎后易回彈的特點，通過三維建模模擬、科學(xué)計算及現(xiàn)場測繪，探索到了一套獨特的回彈系數(shù)計算方法，該方法可以有效控制工件折彎精度。施工現(xiàn)場見圖3。

3. 模具特點和使用方法

（1）固定凹模、推板機構(gòu)可調(diào)式設(shè)計 該模具在設(shè)計時，區(qū)別于傳統(tǒng)的一組模具只能實現(xiàn)一種角度，且不能進行精度調(diào)整的設(shè)計方法，獨創(chuàng)了凹模固定，推板機構(gòu)可調(diào)結(jié)構(gòu)，通過對推板機構(gòu)上可調(diào)螺釘?shù)恼{(diào)整，可以實現(xiàn)任意角度的折彎要求，使用范圍廣，通過對可調(diào)螺釘微調(diào)則可以提高折彎精度，有利于避免折彎“回彈”，實現(xiàn)工件的“保形”。

（2）結(jié)構(gòu)輕巧的推板機構(gòu)設(shè)計 驅(qū)動推板機構(gòu)采用曲柄鉸接結(jié)構(gòu)方案，利用杠桿原理，需要動力很小，有利于實現(xiàn)對超長板材的折彎。

（3）回轉(zhuǎn)搖桿設(shè)計 回轉(zhuǎn)搖桿機構(gòu)取代傳統(tǒng)的通過凹模旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)凹模自由閉合方式，有效解決了凹模旋轉(zhuǎn)動力過大容易造成設(shè)備及凹模損壞的問題。

（4）凹模模塊化設(shè)計 該模具避免了因需要實現(xiàn)模具自由開合必須將凹模分體的設(shè)計模式，而保留了凹模整體性，此結(jié)構(gòu)設(shè)計有利于保持模具的精度。在凹模設(shè)計時，采用了模塊化的設(shè)計方案，即采用多塊凹模板組合結(jié)構(gòu)形成一個整體凹模，既節(jié)約了材料，又利于在模具部分位置損壞或精度出現(xiàn)誤差時，只需調(diào)換損壞的凹模板即可，降低維護成本，同時在凹?？涨粌?nèi)設(shè)計了彈性很強的聚氨酯橡膠卸料板，便于卸料。

圖1 模具結(jié)構(gòu)

圖2 模具使用原理

圖3 施工現(xiàn)場

4. 效果

該模具采用獨特的回轉(zhuǎn)搖桿機構(gòu)驅(qū)動推板機構(gòu)設(shè)計理念，采用凹模整體式結(jié)構(gòu)，保證了凹模的完整性，并可以通過對推板裝置的調(diào)整，一套模具就可以實現(xiàn)工件任意角度的折彎要求，實現(xiàn)了對超長板材的折彎精度，提高了加工效率，使用范圍廣，取得了良好的應(yīng)用效果。

20150714