一種復(fù)雜截面鋁型材彎弧一次成型裝置的設(shè)計(jì)

丁海峰

(聊城職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程學(xué)院，山東聊城252000)

目前，對(duì)于鋁型材彎曲件來說，其彎弧成型工藝不易實(shí)現(xiàn)，主要困難在于型材彎曲過程中，沿中性層以外部分材料由于受到拉力，面積擴(kuò)張，鋁型材表面出現(xiàn)凹點(diǎn)、麻坑，型材壁厚變薄，延伸量過大，造成斷裂等缺陷，越遠(yuǎn)離中性層，該現(xiàn)象越明顯;而沿中性層以內(nèi)部分的材料由于受到擠壓力，面積縮小，鋁型材表面出現(xiàn)起皺、拱起，型材壁厚變厚，擠壓變形量過大，造成起皺較大，形成高點(diǎn)等缺陷，越遠(yuǎn)離中性層，該現(xiàn)象越明顯。同時(shí)，對(duì)于復(fù)雜截面的型材來說，還要結(jié)合其具體結(jié)構(gòu)制定對(duì)應(yīng)的彎弧成型方案。傳統(tǒng)做法是分析鋁型材不同的結(jié)構(gòu)和尺寸，設(shè)計(jì)不同的注鋁壓鑄模具，使用通用的鋁擠出機(jī)、鋁熔化爐和專業(yè)技術(shù)工人。一臺(tái)500 t 鋁擠出設(shè)備價(jià)格8 ～12 萬元，投入成本、生產(chǎn)成本、能量消耗都比較高，產(chǎn)品改型也跟不上產(chǎn)品的需要。為了解決這些難題，作者設(shè)計(jì)了復(fù)雜截面鋁型材小半徑(R70)彎弧成型裝置，將模具的成型截面加工成符合鋁型截面的工藝形狀，同時(shí)改進(jìn)進(jìn)料導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和側(cè)面壓料機(jī)構(gòu)，并且設(shè)計(jì)出了手持轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，實(shí)現(xiàn)人工彎制的要求。經(jīng)應(yīng)用，可將復(fù)雜截面鋁型材小半徑彎弧(R70)彎制成所需的角度，彎制出的型材圓弧過渡圓滑，表面無折皺、擠傷等缺陷。

圖1 鋁型材截面圖

對(duì)于客車地板檢修蓋所用的復(fù)雜截面鋁型材，截面復(fù)雜，見圖1，呈“F”形狀，上面為外觀平面，不能有半點(diǎn)的外觀缺陷，中間為卡槽部分，尺寸不能有變動(dòng)，型材彎弧半徑為R70 mm。加工此種型材，若采用熱加工，即采用鋁高溫熔化爐加模具擠出方式，模具通用性差，而且后續(xù)鋁型材表面氧化成本較大，相當(dāng)費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)能耗，成本高。

1 復(fù)雜截面鋁型材小半徑彎弧成型裝置的設(shè)計(jì)

復(fù)雜截面鋁型材小半徑彎弧成型裝置的設(shè)計(jì)一直以來都是許多專家學(xué)者研究的對(duì)象，也是許多客車乃至配套企業(yè)迫切需要解決的難題。

作者設(shè)計(jì)的復(fù)雜截面鋁型材小半徑彎弧成型裝置原理如圖2 所示。主要結(jié)構(gòu)包括工作臺(tái)2、壓料器3、限位器4 (見圖3)、成型輪5 (見圖4)，夾持鉗6、夾緊螺母7、旋轉(zhuǎn)軸8、導(dǎo)向夾9、芯模10、燕尾滑軌11、頂緊鉗12、斜鍥13、手持轉(zhuǎn)動(dòng)手柄14 等幾部分。

圖2 成型裝置的結(jié)構(gòu)原理圖

圖3 成型裝置的導(dǎo)向及芯模結(jié)構(gòu)圖

圖4 成型裝置的成型輪、芯模結(jié)構(gòu)圖

工作臺(tái)2 上裝有旋轉(zhuǎn)軸8、導(dǎo)向夾9、芯模10、燕尾滑軌11、頂緊鉗12;頂緊鉗12 (見圖2)的下方設(shè)有與之配合燕尾滑軌11，旋轉(zhuǎn)軸8 裝在工作臺(tái)2上，上面依次裝有成型成型輪5 (見圖4)、壓料器3、夾緊螺母7，與成型輪5、鋁型材1 相互配合的芯模10 通過頂緊鉗將鋁型材1 緊緊貼合在成型輪5 的外切面上，鋁型材1 的上方通過夾緊螺母7 將壓料器3 壓在鋁型材1 的上平面。導(dǎo)向夾9 (見圖2)位于成型輪5 的進(jìn)料口處，夾持鉗6 和斜鍥13、手持轉(zhuǎn)動(dòng)手柄14 位于成型輪5 的出料口處，將鋁型材1 夾緊在成型輪5 上，采用人工做動(dòng)力，用手推動(dòng)手持轉(zhuǎn)動(dòng)手柄14，帶動(dòng)成型輪5 轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引鋁型材1 隨成型輪5 一塊繞轉(zhuǎn)軸總成8 轉(zhuǎn)動(dòng)。

成型前，利用手持轉(zhuǎn)動(dòng)手柄14 將成型輪5 與夾持鉗6、斜鍥13 及導(dǎo)向夾9 的工作面位于同一條直線上，松開成型輪5 上的夾緊螺母7、取出斜鍥13，松開頂緊鉗12，使頂緊鉗12 與成型輪5 分離至最大位置，將鋁型材1 放置成型輪5 內(nèi)，將夾緊螺母7 緊固，使成型壓料器3 與成型輪5 之間的間隙與鋁型材1 的厚度相符。

安裝芯模10 時(shí)，應(yīng)使其成型部分與鋁型材1 的形狀對(duì)正，防止歪斜，關(guān)閉頂緊鉗12，使芯模10 緊緊頂住鋁型材1 的外面。再將斜鍥13 放在鋁型材1與夾持鉗的外側(cè)，用錘輕輕敲擊斜鍥13，使鋁型材1夾緊在夾緊鉗上。

成型時(shí)，用手推動(dòng)手持轉(zhuǎn)動(dòng)手柄14 做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察鋁型材1 的成型情況，應(yīng)無折皺、無劃傷等異常情況，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)定的角度或到限位器4 (如圖3)后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)成型。

成型后卸件時(shí)，先松開頂緊鉗12，使芯模10 與鋁型材1 分離并取下，再向前方敲擊斜鍥13，使其脫落，最后松開夾緊螺母7，鋁型材1 自動(dòng)從成型輪5 與壓料器3 之間的間隙中彈出，完成鋁型材1 的彎弧過程。

2 結(jié)論

在無需熱加工處理的情況下，就能生產(chǎn)復(fù)雜截面鋁型材小半徑彎弧件，利用人工作為動(dòng)力，具有成本低，生產(chǎn)周期短，投入少，施工方便、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，能較好地滿足目前客車多品種、小批量生產(chǎn)的需要。

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