一種復雜截面鋁型材彎弧一次成型裝置的設計

丁海峰

(聊城職業技術學院工程學院，山東聊城252000)

目前，對于鋁型材彎曲件來說，其彎弧成型工藝不易實現，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，面積擴張，鋁型材表面出現凹點、麻坑，型材壁厚變薄，延伸量過大，造成斷裂等缺陷，越遠離中性層，該現象越明顯;而沿中性層以內部分的材料由于受到擠壓力，面積縮小，鋁型材表面出現起皺、拱起，型材壁厚變厚，擠壓變形量過大，造成起皺較大，形成高點等缺陷，越遠離中性層，該現象越明顯。同時，對于復雜截面的型材來說，還要結合其具體結構制定對應的彎弧成型方案。傳統做法是分析鋁型材不同的結構和尺寸，設計不同的注鋁壓鑄模具，使用通用的鋁擠出機、鋁熔化爐和專業技術工人。一臺500 t 鋁擠出設備價格8 ～12 萬元，投入成本、生產成本、能量消耗都比較高，產品改型也跟不上產品的需要。為了解決這些難題，作者設計了復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，同時改進進料導向結構和側面壓料機構，并且設計出了手持轉動手柄，實現人工彎制的要求。經應用，可將復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

對于客車地板檢修蓋所用的復雜截面鋁型材，截面復雜，見圖1，呈“F”形狀，上面為外觀平面，不能有半點的外觀缺陷，中間為卡槽部分，尺寸不能有變動，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，而且后續鋁型材表面氧化成本較大，相當費時、費工、費能耗，成本高。

1 復雜截面鋁型材小半徑彎弧成型裝置的設計

復雜截面鋁型材小半徑彎弧成型裝置的設計一直以來都是許多專家學者研究的對象，也是許多客車乃至配套企業迫切需要解決的難題。

作者設計的復雜截面鋁型材小半徑彎弧成型裝置原理如圖2 所示。主要結構包括工作臺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、旋轉軸8、導向夾9、芯模10、燕尾滑軌11、頂緊鉗12、斜鍥13、手持轉動手柄14 等幾部分。

圖2 成型裝置的結構原理圖

圖3 成型裝置的導向及芯模結構圖

圖4 成型裝置的成型輪、芯模結構圖

工作臺2 上裝有旋轉軸8、導向夾9、芯模10、燕尾滑軌11、頂緊鉗12;頂緊鉗12 (見圖2)的下方設有與之配合燕尾滑軌11，旋轉軸8 裝在工作臺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。導向夾9 (見圖2)位于成型輪5 的進料口處，夾持鉗6 和斜鍥13、手持轉動手柄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，采用人工做動力，用手推動手持轉動手柄14，帶動成型輪5 轉動，牽引鋁型材1 隨成型輪5 一塊繞轉軸總成8 轉動。

成型前，利用手持轉動手柄14 將成型輪5 與夾持鉗6、斜鍥13 及導向夾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，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，應使其成型部分與鋁型材1 的形狀對正，防止歪斜，關閉頂緊鉗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，用錘輕輕敲擊斜鍥13，使鋁型材1夾緊在夾緊鉗上。

成型時，用手推動手持轉動手柄14 做順時針轉動，轉動時，觀察鋁型材1 的成型情況，應無折皺、無劃傷等異常情況，當轉動到預定的角度或到限位器4 (如圖3)后，停止轉動成型。

成型后卸件時，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 結論

在無需熱加工處理的情況下，就能生產復雜截面鋁型材小半徑彎弧件，利用人工作為動力，具有成本低，生產周期短，投入少，施工方便、適應性強等特點，能較好地滿足目前客車多品種、小批量生產的需要。

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