CN109772993A - 超高强单焊缝方矩形管成型工艺及成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明属于超高强单焊缝钢管生产技术领域，具体涉及超高强单焊缝方矩形管成型工艺及成型模具，包括以下步骤：步骤一、下料：选用超高强钢板，根据超高强单焊缝方矩形管的尺寸下料；步骤二、整形：对钢板宽度方向的两边进行铣边/坡口处理，并消除钢板旁弯；步骤三、确认折弯位置：根据超高强单焊缝方矩形管的尺寸，在钢板的表面依次确定出钢板的第一折弯处、第二折弯处、第三折弯处、第四折弯处；步骤四、折弯成型：利用数控折弯设备先折弯成型第一折弯处；步骤五、收口焊接：经步骤四折弯后进行收口处理随后焊接，降低工人劳动强度，管件精度高，生产效率高，折弯形成后易脱模。

Description

超高强单焊缝方矩形管成型工艺及成型模具

技术领域

本发明属于超高强单焊缝钢管生产技术领域，具体涉及超高强单焊缝方矩形管成型工艺及成型模具。

背景技术

高空作业平台以及伸缩臂式消防车等，经常会采用高强(或超高强)方矩形钢管结构，而单焊缝方矩管更受青睐。单焊缝高强(或超高强)方矩形钢管的制作通常是在焊缝所在边的对边先折弯一刀形成反向弯曲，然后再翻面完成其余四道折弯，最后再将先前的反向弯曲的平面压平、从上模侧边抽出，从而实现未封口的单焊缝方矩形管，成型过程入如图1所示，再经焊接、整形，最终得到单焊缝方矩形管，该方法的缺点是：因需要反向弯曲，工件需翻面并调头，工人劳动强度大，工件定位依赖划线，精度不易控制，反弯压平的平面，不能完全保证压平面的平直度，效率低下，并且操作中的对操作人员的危险性大，最后一步折弯成型中，两侧上翘的板体会对上模形成包夹结构，会撞击上模，容易引起上模损伤，上翘变形的夹紧力大，折弯后不易脱模，影响生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供超高强单焊缝方矩形管成型工艺及成型模具，解决现有超高强单焊缝方矩形钢管在折弯过程中，因反向弯曲而导致的工人劳动强度大、精度不易控制、效率低的问题，折弯形成后易脱模，生产高效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

超高强单焊缝方矩形管成型工艺，包括以下步骤：步骤一、下料：选用超高强钢板，根据超高强单焊缝方矩形管的尺寸下料，得到钢板，在钢板的宽度方向留出铣边/坡口余量；

步骤二、整形：对钢板宽度方向的两边进行铣边/坡口处理，对钢板板体进行矫正，消除钢板旁弯；

步骤三、确认折弯位置：以经步骤二处理后的钢板的宽度方向的一端端口为基准，沿钢板宽度方向，根据超高强单焊缝方矩形管的尺寸，在钢板的表面依次确定出钢板的第一折弯处、第二折弯处、第三折弯处、第四折弯处，在钢板宽度方向上，第一折弯处、第二折弯处、第三折弯处、第四折弯处到基准端口的距离依次增大；

步骤四、折弯成型：将钢板放置到数控折弯设备的折弯模具上，先折弯成型第一折弯处，然后折弯成型第二折弯处，随后折弯成型第四折弯处，最后成型第三折弯处，第一折弯处、第二折弯处、第四折弯处的折弯角度均为90°，第三折弯处的折弯角度小于90°，第三折弯处折弯中，通过专用的非对称折弯下模，对第三折弯处进行非对称式自由折弯，折弯成型后由数控折弯设备上移出，得到具有一开口的超高强单焊缝方矩形坯管；

步骤五、收口焊接：对步骤四得到的超高强单焊缝方矩形坯管进行收口整形处理，使超高强单焊缝方矩形坯管的开口处闭合，超高强单焊缝方矩形坯管的开口闭合后进行焊接，焊接后再次进行整形处理，得到超高强单焊缝方矩形成品。

超高强单焊缝方矩形管成型模具，包括设置在数控折弯机鹅颈型模柄上的上模部、上模部底侧的下模部，所述的下模部包括下模座、限制块、左镶条、右镶条，所述的下模座设有一成型槽，左镶条、右镶条分别设置在成型槽内两相对的侧壁处，左镶条、右镶条均与成型槽侧壁可拆卸连接，左镶条、右镶条与成型槽侧壁间均设有可调节左镶条、右镶条到上模部中心位置距离的调节机构，所述的限制块设置在左镶条、右镶条之间，限制块的两侧面分别与左镶条、右镶条的相应面接触，成型槽的槽底面设有支撑限制块上下运动的弹簧，限制块上设有避免工件滑动的定位结构。

进一步的，所述的调节机构为多个垫板，左镶条、右镶条通过螺钉与成型槽侧壁连接，垫板上对应处设有配合螺钉的通孔。

进一步的，所述的弹簧通过台阶螺钉固定在成型槽内。

进一步的，所述的左镶条靠近成型槽中心的前端面、右镶条靠近成型槽中心的前端面形成第二级模口接触面，右镶条到上模中心距离大于左镶条到上模中心距离。

进一步的，所述的限位结构为开设在限制块上表面的中间处的限位槽。

本发明的有益效果是：采用上述方案，本发明充分利用高强、超高强钢板的弹性特征，应用独特的、非对称式自由折弯方法，采用特制的上、下模具通过逐次、连续对钢板进行折弯加工，极大地减小钢板夹紧上模的程度，待折弯完成后，通过弹性恢复原状，达到零件开口的闭合，一次性完成单焊缝方矩形钢管零件的折弯，不需要对钢板进行翻面、调头操作，连续折弯，仅通过对折弯处的顺序进行重新编排，连续折弯成形，一方面减轻了工人的劳动强度，保持管件的形状规则、一致性好，无需翻面、调头，降低了生产的危险性，另一方面效率高，是现有方法的5～10倍，能满足大批量生产的需求，成型方法实用。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

图1为现有的方矩形钢管折弯工艺流程图。

图2为本发明中折弯成型的工艺流程图。

图3为本发明一种实施方式中折弯模具的结构示意图。

图4为本发明一种实施方式中折弯模具的工作状态示意图。

其中：1为上模部，2为下模座，21为成型槽，3为限制块，31为限位槽， 4为左镶条，5为右镶条，6为垫板，7为弹簧，Ⅰ为第一折弯处，Ⅱ为第二折弯处，Ⅲ为第三折弯处，Ⅳ为第四折弯处。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

工艺实施例：参照图2，超高强单焊缝方矩形管成型工艺，包括以下步骤：

步骤一、下料：选用屈服强度σs≧700MPa的高强、超高强钢质板料，板料具有较好的弹性特性，根据超高强单焊缝方矩形管的成型尺寸，计算出管件的展开尺寸，依据计算的展开尺寸对板料进行切割下料，得到钢板，在钢板的宽度方向留出铣边/坡口余量；

步骤二、整形：利用铣边机对步骤一中得到的钢板的宽度方向两端进行铣边处理，修整刚把形状，提高钢板的精度，利用坡口加工设备在钢板的宽度方向的两端加工出焊接坡口，便于后续的焊接，利用矫正设备对钢板板体进行矫正，消除钢板旁弯，保障钢板平整、具有较高的尺寸精度；

步骤三、确认折弯位置：以经步骤二处理后的钢板的宽度方向的一端端口为基准，根据超高强单焊缝方矩形管的成型后展开的尺寸，计算出每个面的宽度，得到钢板需要折弯处的位置参数，根据计算的位置参数，沿钢板宽度方向，在钢板的表面依次确定出钢板的第一折弯处Ⅰ、第二折弯处Ⅱ、第三折弯处Ⅲ、第四折弯处Ⅳ，在钢板宽度方向上，第一折弯处、第二折弯处、第三折弯处、第四折弯处到基准端口的距离依次增大，控制超高强单焊缝方矩形管的单焊缝的位置处于方矩形管某一面的中间处，方矩形管关于焊缝处左右对称，关于焊缝对称，课促使方形管的焊接成型后应力分布均衡，促使提高管件的结构强度，并且，方便钢管的折弯成型，促使提高生产效率；

步骤四、折弯成型：将钢板放置到数控折弯设备上，钢板处于折弯模具的上、下模之间，使用数控折弯机后挡料定位钢板，将钢板的第一折弯处与折弯模具的上、下模成型处上下对齐，启动折弯机，对第一折弯处进行折弯，第一折弯处的折弯角度为90°，随后依次对第二折弯处、第四折弯处进行折弯成型，折弯角度均为90°，最后折弯成型第三折弯处，第三折弯处的折弯角度小于 90°，前三处的折弯成型不会产生上模干涉现象，也就是第一折弯处、第二折弯处、第四折弯处的折弯成型中，翘起的板体不会碰撞到上模，在管件的折弯成型中，由于第一折弯处、第二折弯处已经成型，导致第三折弯处的折弯成型板体翘起的幅度大，在折弯第三弯折处中，已成型的第一折弯处、第二折弯处势必会板体上翘撞击上模，产生干涉现象，即使采用了鹅颈型上模，翘起的板体依然会碰撞，上翘的板体会卡住鹅颈型上模，造成脱离困难，板体弹性弯曲的量值大，而本发明所采用的工艺，首先成型第一折弯处、第二折弯处成型，紧接着成型第四折弯处，其目的是第三折弯处的两侧具有较长大折弯空间，第二折弯处到第四折弯处间具有较大的跨度，为第三折弯处弯折成型提供空间，使已成型的第一折弯处、第二折弯处对应的钢板板体距离鹅颈型模柄较远，折弯第三折弯处中，折弯角小于90°，控制已成型后翘起的板体两端即将接触上模即可，由于该处两侧的板体均已成型，且已成型的板体的体积不同，该处的折弯成型为非对称结构，通过专用的非对称折弯下模，对第三折弯处进行非对称式自由折弯，本折弯成型为非对称式自由折弯方法，两端非对称，上翘的程度不同，上翘量不同，使得钢板两侧夹紧上模的程度相当，且减小了需要钢板产生弹性弯曲的量值，即减小了夹紧力，折弯成型后可直接脱离，管件脱离上模更容易，最后折弯第三折弯处，避免产生干涉现象，折弯成型后由数控折弯设备上移出，得到具有一开口的超高强单焊缝方矩形坯管，脱离后，为具有一开口的结构，开口处为焊缝处，

步骤五、收口焊接：对步骤四得到的超高强单焊缝方矩形坯管进行收口整形处理，使超高强单焊缝方矩形坯管的开口处闭合，超高强单焊缝方矩形坯管的开口闭合后进行焊接，焊接后再次进行整形处理，得到超高强单焊缝方矩形成品。

本成型工艺在生产超高强单焊缝方矩形管中，不需要对钢板进行翻面、调头操作，连续折弯，仅通过对折弯处的顺序进行重新编排，连续折弯成形，一方面减轻了工人的劳动强度，保持管件的形状规则、一致性好，无需翻面、调头，降低了生产的危险性，另一方面效率高，是现有方法的5～10倍，能满足大批量生产的需求，成型方法实用。

结构实施例：参照图3、图4，超高强单焊缝方矩形管成型模具，包括鹅颈型的上模部1、上模部1底侧的下模部，下模部包括下模座2、限制块3、左镶条4、右镶条5，下模座2设有一沿模具前后方向开设的成型槽21，左镶条4、右镶条5相对的设置在成型槽21内的左右侧壁处，左镶条4、右镶条5均通过横向设置的螺钉与成型槽的左右两侧的侧壁可拆卸连接，左镶条4、右镶条5与成型槽21的侧壁间均设有多个可调节左镶条4、右镶条5到上模部中心位置距离的垫板6，垫板6的数目为多块，垫板6的厚度不同，垫板6上有供螺钉穿过的通孔，通过更换不同厚度或者相应数量的垫板6调节左镶条4、右镶条5之间的距离，控制左镶条4、右镶条5分别到上模部中心的位置，左镶条4的靠近成型槽中心的前端为90°直角结构，形成对钢板具有一个支撑点的左侧第二级模口接触面，右镶条5靠近成型槽中心的前端为向内90°凹陷的内凹直角结构，内凹直角结构形成右侧第二级模口接触面，右侧第二级模口接触面具有两个支撑钢板的支撑点，左侧第二级模口接触面、右侧第二级模口接触面构成下模部的第二级模口接触面，限制块3设置在左镶条4、右镶条5之间，限制块3的两侧面分别与左镶条4、右镶条5的内端面接触且抵触，成型槽21的槽底面设有支撑限制块3上下运动的弹簧7，限制块3上表面设有限位槽31，限位槽31与上模部底端上下相对，该处为钢板弯折变形处，该处底端处于限位槽内，对应上模部1中心处设有一限位槽31，限位槽31用于与钢板折弯处底端面接触，对钢板折弯处进行限位，避免钢板折弯处左右位移，弹簧7通过台阶螺钉固定在成型槽21内，限制块3的左右位置由左镶条、右镶条限制，左镶条、右镶条、垫板通过螺钉与下模座成型槽侧壁连接，弹簧通过台阶螺钉与下模座槽底面连接，弹簧对限制块进行浮动支撑，保持限制块上下的活动量，下模成为一个整体，成型槽槽口形成第一级模口接触面，第一级模口接触面的高度不低于第二级模口接触面的高度，钢板放置定位后，上模部1下压，上模部底端将钢板压覆在限制块3上，钢板折弯处底端处于限位槽内，该处为折弯变形点，限位块对钢板进行底部的支撑，限位槽限位折弯变形点的位置，避免在上模部下压中钢板受力导致板体横向移动，避免模具损伤，弹簧为限制块提供底部的支撑，弹簧使限制块具有上下移动的动平衡支撑能力，采用弹簧支撑可避免上模部下压的力度过大造成模具的损伤，钢板逐渐折弯，钢板两端逐渐上翘，钢板的初期变形，折弯变形点两侧的板体由第一级模口接触面支撑或者直接由第二级模口接触面支撑，钢板继续变形，当钢板变形角度为110°时，折弯变形点左侧板体底端与左侧第二级模口接触面的支撑点接触，由于左侧第二级模口接触面距折弯中心的距离小于右侧第二级模口接触面距上模中心的距离，折弯变形点右侧板体底端与由侧第二级模口接触面的第一个支撑点接触，第一个支撑点比第二支撑点靠近成型槽中心，第二支撑点高度高于第一支撑点高度，随着折弯的继续，折弯变形点左侧的钢板板体与折弯中心的夹角变化量大于折弯变形点右侧的钢板板体与折弯中心的夹角变化量，会使钢板整体绕上模部模尖圆角中心向右旋转了一个角度，这个旋转角度可以减小上模的鹅颈深度，同时也进一步减小上模的厚度，右侧钢板板体与第一支撑点、第二支撑点均接触，折弯变形点左侧变形量大于右侧，最后使钢板折弯成具有开口的管件，成型后，钢板所需的弹性变形量减小，从而降低了钢板板体两侧对上模的夹紧程度，减小了夹紧力，进而使管件脱模更容易，本成型模具为非对称式折弯模具，用于非对称式折弯成型钢板加工，使用本模具的折弯加工中，在折弯加工初期(折弯角度﹥110°)仍为对称式自由折弯，随着继续折弯，当折弯角度≦110°时，钢板左侧板体与左镶条的第二级模口接触，该模口距折弯中心的距离小于右镶条第二级模口距上模中心的距离，随着折弯的继续，钢板左侧板体与折弯中心的夹角变化量要大于右侧，即相当于零件绕上模模尖圆角中心向右旋转了一个角度，这个旋转角度可以减小上模的鹅颈深度，同时也进一步减小上模的厚度，最终使得钢板所需的弹性变形量减小、降低了钢板对上模的夹紧程度，进而使零件脱模更容易，限制块的限位槽可限制上模在非对称式折弯时的偏移，通过控制左镶条、右镶条到上模中心的距离，在折弯中使工件旋转一定的角度，两边不对称折弯变形，降低板件弹性变形量、减小对上模的夹紧力，便于脱模，同时，避免上模与板件间发生干涉，避免损伤模具，提高折弯生产效率，工件被限制块限制有效的保证非对称式折弯的进行，本模具结构简单，成本低廉，通用性高，加工出多种大尺寸折弯件，板体非对称上翘边撞击上模，有效的保护了上模，避免损伤，延长了模具的使用寿命。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.超高强单焊缝方矩形管成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、下料：选用超高强钢板，根据超高强单焊缝方矩形管的尺寸下料，得到钢板，在钢板的宽度方向留出铣边/坡口余量；

步骤二、整形：对钢板宽度方向的两边进行铣边/坡口处理，对钢板板体进行矫正，消除钢板旁弯；

步骤三、确认折弯位置：以经步骤二处理后的钢板的宽度方向的一端端口为基准，沿钢板宽度方向，根据超高强单焊缝方矩形管的尺寸，在钢板的表面依次确定出钢板的第一折弯处、第二折弯处、第三折弯处、第四折弯处，在钢板宽度方向上，第一折弯处、第二折弯处、第三折弯处、第四折弯处到基准端口的距离依次增大；

步骤四、折弯成型：将钢板放置到数控折弯设备的折弯模具上，先折弯成型第一折弯处，然后折弯成型第二折弯处，随后折弯成型第四折弯处，最后成型第三折弯处，第一折弯处、第二折弯处、第四折弯处的折弯角度均为90°，第三折弯处的折弯角度小于90°，第三折弯处折弯中，通过专用的非对称折弯下模，对第三折弯处进行非对称式自由折弯，折弯成型后由数控折弯设备上移出，得到具有一开口的超高强单焊缝方矩形坯管；

步骤五、收口焊接：对步骤四得到的超高强单焊缝方矩形坯管进行收口整形处理，使超高强单焊缝方矩形坯管的开口处闭合，超高强单焊缝方矩形坯管的开口闭合后进行焊接，焊接后再次进行整形处理，得到超高强单焊缝方矩形成品。

2.超高强单焊缝方矩形管成型模具，包括设置在数控折弯机鹅颈型模柄上的上模部、上模部底侧的下模部，其特征在于，所述的下模部包括下模座、限制块、左镶条、右镶条，所述的下模座设有一成型槽，左镶条、右镶条分别设置在成型槽内两相对的侧壁处，左镶条、右镶条均与成型槽侧壁可拆卸连接，左镶条、右镶条与成型槽侧壁间均设有可调节左镶条、右镶条到上模部中心位置距离的调节机构，所述的限制块设置在左镶条、右镶条之间，限制块的两侧面分别与左镶条、右镶条的相应面接触，成型槽的槽底面设有支撑限制块上下运动的弹簧，限制块上设有避免工件滑动的定位结构。

3.根据权利要求1所述的超高强单焊缝方矩形管成型模具，其特征在于，所述的调节机构为多个垫板，左镶条、右镶条通过螺钉与成型槽侧壁连接，垫板上对应处设有配合螺钉的通孔。

4.根据权利要求1所述的超高强单焊缝方矩形管成型模具，其特征在于，所述的弹簧通过台阶螺钉固定在成型槽内。

5.根据权利要求1所述的超高强单焊缝方矩形管成型模具，其特征在于，所述的左镶条靠近成型槽中心的前端面、右镶条靠近成型槽中心的前端面形成第二级模口接触面，右镶条到上模中心距离大于左镶条到上模中心距离。

6.根据权利要求1所述的超高强单焊缝方矩形管成型模具，其特征在于，所述的限位结构为开设在限制块上表面的中间处的限位槽。