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是施加弯 曲力的主要部位 原则:滚轮对型材的弯曲力必须施加在主 要部位——腹板上 具体方法是:上导轮间的垫圈边缘在整个 滚弯过程中必须对腹板边
浏览: 发布日期:2019-11-07

  第三章 弯曲成形工艺 —— 3.2 型材弯曲成形 08:57:04 3.2 型材弯曲成形 ? 3.2.1 型材滚弯成形 ? 3.2.2 型材拉弯成形 ? 3.2.3 型材绕弯成形 08:57:04 3.2.1 型材滚弯成形 一、型材滚弯零件分类 二、型材滚弯机 三、型材滚弯基本原理 四、型材滚弯的一般性问题 五、滚轮的构造与设计 六、控制型材滚弯回弹量的方法 08:57:04 一、型材滚弯零件分类 飞机上的型材主要用于做骨架(机身、 机翼以及进气道的隔框、加强缘条等),分 为挤压型材和板弯型材两大类。 滚弯的挤压型材可分为等曲率的与变曲 率的两种。常用的型材剖面有角材与丁字形 型材。 08:57:04 与外蒙皮连接的一般是收边的,如图(a)、 (b)所示,与内蒙皮连接的一般是放边的,如 图(c),(d)所示。 08:57:04 滚弯型材 挤压类 板弯类 等曲率 变曲率 角材 丁字型材 收边角材 08:57:04 放边角材 收边型材 放边型材 板弯型材零件 Π 形 型 材 圆 弧 形 型 材 角 形 型 材 半 圆 形 型 材 复 杂 形 型 材 08:57:04 挤压型材零件 滚 ( 绕 ) 弯 型 材 压 下 陷 型 材 压 弯 型 材 拉 弯 型 材 复 杂 形 型 材 08:57:04 存在问题: ? 回弹半径的计算与滚轮中心距的确定 ? 斜弯曲-扭转变形 ? 剖面角度的改变 ? 腹板与缘条的错动 ? 腹板失稳起皱 ? 两端保留直线 数控四轴型材滚弯机(VPR-SPEC-CNC)) 型材滚弯机 滚弯等曲率 型材滚弯机 滚弯变曲率 型材滚弯机 立式的 卧式的 四轮滚弯机 08:57:04 六轮滚弯机 三、型材滚弯基本原理 1、滚弯过程 2、滚轮中心距的确定 基本假设(——为简化工程计算提出的假设) : *在弯曲滚轮之间的变形区域内,近似地认为型材是等曲 率的圆弧 *忽略滚轮与型材之间的摩擦力对弯曲变形的影响 *应力沿腹板高度的分布采用线:04 型材滚弯过程的受力分析 导轮对型材施加外力就像一承受集中载荷 P1 的简支梁, 如图6-3(b)所示,其最大弯矩为 M max = ( P' α )( x ? R 2sinα ) cos 式中 x α = arcsin Rnq + H + R2 故得弯曲滚轮对型材施加的弯曲力 P'为 M max P = ( x ? R 2sinα )cosα ' 上导轮对型材施加的弯曲力 P 为 1 2M max P1 = 2P cosα = x ? R 2sinα ' 08:57:04 四、型材滚弯的一般性问题 1、斜弯曲-扭转变形 2、剖面角度的改变 3、腹板与缘条错动 4、收边腹板失稳起皱 5、型材的两端保留直线、斜弯曲-扭转变形 原因:合力的作用点不在或不平行于任一中心主惯 性平面。 消除斜扭的原则是:在左、右弯曲导轮之间的滚弯 变形区域内,腹板与缘条均须加以约束,以防止有 产生任何微小的斜扭变形的可能性。 方法之一是增大上导轮的直径,减小弯曲导轮水平 08:57:04 中心距以及减小弯曲滚轮的直径,并且在弯曲滚轮 两侧加侧挡。 08:57:04 收边角材滚弯时的斜弯现象 角材滚弯时的扭转变形 08:57:04 限制收边滚弯角材斜-扭变形方法之一 08:57:04 08:57:04 限制收边滚弯角材斜-扭变形方法之二 2、剖面角度的改变 原因:在导轮以外的变形区缘条上表面 没有受任何约束。弯曲滚轮对型材作用 力的合力P′不通过弯曲中心(如图) 而引起扭转变形。 处理该问题的方法之一是采用六轮滚弯 机进行滚弯,斜扭问题解决了,剖面的 角度也就保持不变。 08:57:04 08:57:04 3、腹板与缘条错动 原因: 腹板的刚度远大于缘条,是施加弯 曲力的主要部位 原则:滚轮对型材的弯曲力必须施加在主 要部位——腹板上 具体方法是:上导轮间的垫圈边缘在整个 滚弯过程中必须对腹板边缘施压 08:57:04 08:57:04 型材剖面腹板与缘条的错动 4、收边腹板失稳起皱 原因:相对弯曲半径较小的收边角材,如果滚轮间 的间隙过大,就可能产生腹板失稳起皱的现象。 解决问题的原则是:从腹板的两侧加以足够的约 束,防止失稳时腹板朝厚度方向起皱的可能性;或 者减少“压缩曲杆”的细长比 。 方法之一是:滚轮间的垫圈厚度的尺寸应加以控 08:57:04 制,bet36备用网址一般应比腹板厚度的实际尺寸约大0.1~0.2毫 米。其次是调整机床、缩短弯曲滚轮间距。 08:57:04 收边型材腹板失稳起皱 5、型材的两端保留直线段问题 ? 原因: -- 与板料滚弯类似。弯曲滚轮与导轮之 间有一定的水平中心距 ? 减小两端余量的方法有: -- 调整机床,缩短弯曲滚轮的中心距; -- 几个零件合并起来滚弯而后分开。 08:57:04 五、滚轮的构造与设计 型材滚弯机所用的工艺装备是上、下导 轮与弯曲滚轮。 对于斜角为零或斜角很小的角材或丁字 型材,可采用通用滚轮进行滚弯。 对于斜角较大与剖面形状复杂的型材, 可采用专用滚轮进行滚弯。 08:57:04 滚轮的设计 ? 型材内边缘与滚轮之间的合理间隙值选取 范围为0.1~0.2毫米。 ? 滚轮的截面形状必须符合型材截面。 ? 滚轮的直径按如下原则确定: —— 应适当增大上下导轮的直径,以使型材和 导轮间具有较大的接触面积,改善型材在 导轮间的支持状况。 —— 应尽量减少弯曲轮和导轮之间的中心距, 以便缩短型材在其间的悬空段长度。 08:57:04 ? 为提高滚轮制造工艺性,可采用组合式结 构。 六、控制型材滚弯回弹量的方法 —— 数控滚弯机 工艺参数的确定: 1. 先理论分析计算得出一个近似值; 2. 按近似值调节机床进行实验; 3. 检验零件; 4. 修正近似值,得到实验值。 08:57:04 3.2.2 型材拉弯成形 一、典型零件 二、型材拉弯机 三、型材拉弯基本原理 四、拉弯模设计 五、工艺规程设计 六、典型零件的协调方法 08:57:04 一、典型零件 拉弯型材零件的分类类似于滚弯型材, 所不同的是:对于变曲率的型材,除了曲率 中心同侧的型材,尚有曲率中心异侧的型 材;对于丁字型材除了收边与放边的以外, 尚有横向拉弯的型材;对于变形温度而言, 除了常温拉弯成形外,尚有加热拉弯成形。 对于大剖面的等曲率型材由于滚弯后难以校 形,故采用拉弯方法成形。 08:57:04 典型零件 08:57:04 拉弯零件的特点 ? 相对弯曲半径较大,回弹较大 ? 曲率沿轴向是变化的 ? 零件较长,滚弯不方便 08:57:04 常用的拉弯材料: ? LY12 —— 硬铝 —— 高强度的铝镁铜锌合金 ? LC4 ? MB8 —— 镁锰合金 08:57:04 LY12拉弯之前的三种供应状态: ? 新淬火状态: 加热温度495?503°C,在水中冷却,通常采 用; ? 不完全退火状态: 加热温度350?370°C,空气冷却,用于中间 工序; ? 完全退火状态: 加热温度390?430°C,然后以每小时30的冷 却速度降低至250?270°C,最后在空气中冷 却,用于形状比较复杂的型材零件; 08:57:04 型材拉弯过程中的主要问题是: ? 加载方式的选择 ? 回弹半径的计算与模具合理外形 的确定 ? 轴向预拉力与轴向总拉力的确定 08:57:04 二、型材拉弯机 1.转台式拉弯机 此类机床构造简单,制造方便,但是对 于长度很大的型材零件,由于拉伸作动筒的 行程较大,给机床设计带来一定的困难。 2.转臂式拉弯机 此类拉弯机的基本原理是拉弯模与台面 固定不动,支臂与拉伸作动筒绕拉弯模转 动,使零件产生弯曲变形,并保持轴向拉力 始终与拉弯模相切。 08:57:04 1.转台式拉弯机 08:57:04 2.转臂式拉弯机 08:57:04 转臂式拉弯机 08:57:04 08:57:04 三、型材拉弯基本原理 1、回弹现象的分析 2、回弹半径的计算方法 基本假设(——为简化工程计算提出的假设) : * 平截面假设 * 型材拉弯属于纯弯曲,亦即不考虑剪力的影 响 * 采用折线型近似实际应力曲线,并认为拉伸 曲线、轴向预拉力与总拉力的确定 08:57:04 板料压弯与型材拉弯应力分布的比较 08:57:04 卸载时应力与回弹应变的关系 08:57:04 四、拉弯模设计 根据产量分为两类: 专用拉弯模 —— 用于批生产 通用拉弯模 —— 用于试制生产 08:57:04 专用拉弯模设计要点如下: 1、拉弯模的剖面形状 2、拉弯模的长度 3、典型结构模具与强度 4、定位孔的位置 5、安全装置 08:57:04 1、拉弯模的剖面形状 模具的剖面形状应符合于材型剖面的特点, 间隙δ一般取0.2~0.5mm。 A=B+△B+(2~10) 08:57:04 拉弯模的剖面形状 08:57:04 2、拉弯模的长度 模具的有效长度应较零件切割长度 每边增加10mm;两端圆角半径R不 宜小于20mm;工作中机床的夹头应 能自由进入模具的后方,以便保证 正确的轴向拉力作用方向,并减少 毛料两端的工艺余量。因此在必要 时模具两端开出缺口形状。 08:57:04 nrp-6拉弯机 08:57:04 3、典型结构模具与强度 典型结构由数层合并而成,用螺栓连 接。可用厚铝板或废铝铸造而成。底 板应有足够的强度,需按照所拉弯型 材的壁厚大小来决定。对于模具受力 特别大的部分,可镶钢板局部加强。 弯制壁厚大于5mm的型材时,模具外缘 也宜用钢板加固。 08:57:04 4、定位孔的位置 定位孔的位置应满足两个要求: 模具的外形应与在两旁钳口内准 备拉弯的型材相切; 模具的中心线、安全装置 型材拉弯时可能因为偶然因素 而突然断裂,向外弹开而伤及 人员,在操作台前考虑加防护 罩或挡板。 08:57:04 安全装置 08:57:04 通用拉弯模 通用拉弯模的基本原理是利用各种 小尺寸的标准元件——模块,按需 要的模具合理外形组合排列。拉弯 一批零件后可以迅速改作它用。模 块设计时应注意:工作半径不宜过 小,以免引起皱纹;宽度不能过 大,通用性可大些;固定可靠且迅 速。 08:57:04 08:57:04 ? 夹头设计: 夹头内的夹块必须按型材的剖面更换。 由于型材在拉弯过程中受到很大的轴向 拉力,夹块的齿面应保持可靠地咬住型 材毛料,均匀传递拉力。为了防止将整 个拉力集中于型材的某一剖面,齿面前 端应带有平缓的过渡区,所有夹块应与 型材表面均匀接触,并使拉力的合力近 似地通过型材剖面的形心。 08:57:04 ? 夹头设计: 08:57:04 五、工艺规程设计 1、型材零件制造工艺性分析 对型材的一般性工艺要求: * 型材种类的选择 * 截面形状的选择 * 材料种类的选择 * 型材的形状 * 内部元件 2.工艺规程与工艺装备 08:57:04 工艺规程 1、下毛料 2、检验 3、拉弯成形 4、淬火 5、拉弯校形 6、检验 7、按外形样板划线 ? 下料与校正 下料与 冶金工厂供应的挤压型材,技术条 件较宽,例如允许非直线 mm/m,角 度偏差±2 ? 3?等,所以在成形为飞机 的长桁、框缘之前必须加以校正。 校正的主要内容有校直、校扭、校 角。 08:57:04 ? 拉弯成形 拉弯前必须正确选择材料的供应状态 。对于硬铝(LY12)最好是新淬火状 态或退火状态。淬火及时效状态只能 用于弯曲半径较大的情况。 08:57:04 曲率中心异侧的型材三种拉弯成形方法 * 新淬火状态的毛料先拉伸、后弯曲,随后 按辅助凸模弯曲,最后拉校; * 新淬火状态的毛料先拉伸、后按辅助凸模 弯曲,随后在按凸模弯曲,最后拉校; * 新淬火状态的毛料先拉伸、后弯曲,拉校 及利用辅助凸模压紧毛料,然后按辅助凸模 弯曲,最后进行拉校; 08:57:04 曲率中心异侧的型材三种拉弯成形方法 08:57:04 ? 压下陷 对于直型材都采用通用下陷模压制下 陷。 08:57:04 ? 制 孔 型材零件上有大量导孔需要加工。 钻孔的方法比较机动,可用于大小与厚 薄不同的零件,所获得孔的质量较高, 目前应用最广。 冲孔的方法比钻孔效率高,值得加以推 广。 08:57:04 ? 制斜角 一般直型材的斜角可采用斜角模冲压而 成。 带曲度的型材零件斜角,一般在弯曲工 序中同时制出。 08:57:04 ? 制缺口 长桁、梁缘的边缘铣切工作,一般 用立铣或回臂铣按样板(靠模)加 工。 冲切支柱小角片等端头外形的冲模 结构及简单。 08:57:04 ? 型材的检验 型材的检验项目有: —— 表面质量 —— 外形 —— 长度 —— 角度 —— 下陷等 08:57:04 —— 表面质量: 除了型材表面不应有过深的锤 痕、收缩机齿痕外,最主要的是 不允许有裂纹。 08:57:04 —— 型材外形: ? 外形可按外形样板、检验型板或立体检验 模胎等检验。 ——外形样板用于一般单曲度型材的检验; ——检验型板用于产量较大、质量要求较高 的成批生产零件的检验; ——双曲度复杂型材一般都需要专用的检验 设备,根据部件协调体系的不同,可以采用 组合样板架或胶砂反模胎。 08:57:04 —— 型材外形容差: 型材外形的许可偏差为: 与飞机外形有关的±0.2?0.3mm 与飞机外形无关的±0.5mm 08:57:04 —— 型材腹板的不平度: 直型材的平面或弯曲型材的腹板 与检验平台间的间隙,当型材长 度小于500mm时不超过0.5mm,长 度大于500mm是应不超过1mm。 08:57:04 —— 型材的斜角: 外形零件的角度(斜角)公差 为±30,非外形零件为±1?。 08:57:04 —— 型材长度: 型材长度相对于样板或图纸的 偏差为±1?1.5mm。 08:57:04 ——型材的厚度与宽度: 相对弯曲半径小于5时,缘条的 变薄量许可达30%,宽度的变化 许可达10%。 08:57:04 ——下陷深度与长度: 型材下陷深度H的许可偏差为: 深度在1.5mm以下者为+0.3mm; 1.5mm以上者为+0.5mm; 下陷长度l的容差为+1?2mm。 08:57:04 —— 缺口深度: 型材边缘铣切缺口深度许可 偏差为±0.5mm。 08:57:04 —— 偏移量: 装配孔的中心相对样板的偏 移量为0.3mm,导孔偏移量 为0.5mm。 08:57:04 六、典型零件的协调方法 1.单曲度型材零件的协调方法 2.双曲度型材零件的协调方法 08:57:04 1.单曲度型材零件的协调方法 理论模线 外形检验样板 或结构模线 反切面外样板 反切面内样板 拉 弯 模 切外样板 型 材 零 件 检验模或检验型板 外形样板 内形样板 08:57:04 2.双曲度型材零件的协调方法 综合切面模线 切面样板 外形标准样件 过渡模 拉弯模 型材零件 08:57:04 检验模或检验型板 拉弯与滚弯工艺方法的比较 08:57:04 08:57:04