多曲率薄壁管弯曲模和压扁模的设计与制造

作者：信息来源:模具 2008-6-14

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[摘要]详细介绍了采用锌基合金制造多曲率薄壁的弯曲模和压扁模的结构，其周期短，成本低，是一种简便易行的好方法。Key words multi-curvature, thin-wall tube, zinc-based alloy1 引言对管子进行弯曲一般采用绕弯、滚弯、旋转拉弯等方法，并在管内装满填充物等进行。但...

[摘要]　详细介绍了采用锌基合金制造多曲率薄壁的弯曲模和压扁模的结构，其周期短，成本低，

一种简便易行的好方法。
　　关键词　多曲率　样件　薄壁管　锌基合金

The structures of the bending die and the pressing die made of zinc-based alloy for multi-curvature thin-wall tubes were introduced in detail. The manufacturing cycle is short and the cost is low. It is a good manufacturing method, easy, simple and convenient.
Key words multi-curvature, thin-wall tube, zinc-based alloy

1 引言

　　对管子进行弯曲一般采用绕弯、滚弯、旋转拉弯等方法，并在管内装满填充物等进行。但要把管子弯曲成多曲率的形状就比较困难。如果管子的弯曲和压扁采用钢质模具，则加工模具的型腔工艺较复杂，而采用锌基合金浇铸弯曲模和压扁模，就比较容易解决，管子内也不用装填充物等，并且模具结构简单，制造容易，生产周期短，成本低。

2 锌基合金模具的设计与制造

　　图1是某产品上的隔热管，材料为LF21，规格为φ14mm×1mm。由于批量大，任务急，必须在较短周期内完成，为此设计了锌基合金模具，生产出合格的产品，保证了大批量生产的需要。

2.1 锌基合金弯曲模的设计与制造

　　根据图1零件的形状，必须先弯曲再压扁成形，所以首先设计出弯曲模，使弯曲后管子外表面仍要保持圆滑光整。锌基合金由92％的锌，4.5％的铝，3.5％的铜，0.03％～0.06％的镁组成，熔点380℃。它具有良好的铸造性能和加工性能，并具有较高的强度(抗拉强度220～260MPa，抗压强度800～860MPa)和硬度(120～130HB)，因而适合于横截面为弧形面，纵截面为多曲率曲面型腔的浇铸。

图1 隔热管零件图

　　浇铸前，先用φ14mm的低碳钢棒料，经加热后弯曲成形，然后抛光外表面(粗糙度Ra≤3.2μm)作为样件，样件(横截面均为φ14mm)弯曲后的度要长于图1管子的长度，以便浇铸时两端起支承和固定作用。浇铸此弯曲模型腔的样件展开长度为200mm。同时考虑到弯曲后的管子在压制两边对称的倾斜面时，有一定的回弹量，因此浇铸型腔的样件上部的R176mm,R158mm,R80mm,R60mm的中心，在图1标注的位置下移2～3mm，其余连接处圆滑过渡即可。弯曲模型腔的结构如图2所示。

图2 隔热管弯曲模
1.底座2.下弯模块固定板3.前挡板4.模柄5.下弯模块6.上弯模块7.后挡板8.右支承板9、11.螺钉10.通气孔12.左支承板13.上弯模块固定板14.外浇口

　　首先，将弯曲好的样件放在左右支承板的孔内，并与前后挡板一同放在底座上，然后将带有模柄的上弯模块固定板放在上面，最后将四周都固定紧，即可开始浇铸。
　　浇铸时，上、下弯模块要整体一次浇铸成形，目的是使上、下弯模型腔一一对应，型面好。整体浇铸完后，将上弯模固定板、前后挡板和左右支承板拆开。为了使锌基合金上下弯模块分开，在浇铸前用0.5mm左右钢板，按图2中ABCDE做一块样板，曲线边ABC一定要在浇铸样件的母线上。浇铸完后，拿样板分别贴在锌基合金下弯模块前后两个平面上，沿ABC曲边划线。由于浇铸样件直径为φ14mm，上下弯模块厚度为16mm，上下弯模块连接在样件直径处的厚度每边只1mm，所以沿ABC曲线用小直径直柄铣刀很容易铣到样件的表面，两面部沿曲线铣后，就可将浇铸样件敲出，上、下弯模块的型腔形成。最后在下弯模块与底座之间，上弯模块与上弯模固定板之间钻孔和攻丝，分别用几颗沉头螺钉或圆柱头内六角螺栓连接(也可将螺钉预先拧在底座和固定板上，直接浇铸在上、下模块内)，并对上、下弯模块型腔两边缘锉修圆滑，样整个弯曲模就制作完成。弯曲模的定位则是将左支承板和后挡板最后用螺钉固定在下弯模块上形成，当然两块板的高度比浇铸时要低(避免顶住上弯模固定板)。
　　用这样的弯曲模弯曲管子，型面弯曲自然光滑，管子内不用灌填充物，也不会起皱变瘪，成形效率高。

2.2 压扁成形模的设计与制造

　　在图1隔热管的FG段需对称压扁成斜倾面，其成形模同样可采用锌基合金整体一次浇铸成形。图3所示为隔热管压扁成形模。

图3 隔热管压扁成形模
1.底座2.前挡板3.上压扁模块固定板4.模柄5.定位销孔6.后挡板7.右支承板8、10.螺钉9.通气孔11.外浇口12.上压扁模块13.左支承板14.下压扁模块

　　浇铸前，同样先用低碳钢料经加热弯曲后加工成图1形状的样件，外表面抛光，粗糙度Ra≤3.2μm。样件经调整好后两端固定在左右支承板上，并使样件的对称中心平面处于水平位置，才能使上、下压扁模块分开后型腔对称。浇铸方法和过程同弯曲模。
　　浇铸完后，当上、下压扁成形模块还未分开之前，就在两个对角整体加工出定位销孔，见图3中P、Q两孔所示。
　　在分开锌基合金上、下压扁成形模块时，只要沿分模面用锯片铣刀从前后两面铣向中心线MN即可铣开，此时样件也一起被铣开成两半，然后分别取出两半样件，再将上、下压扁模块型腔边缘锉修圆滑，上、下压扁成形模的型腔也就形成了。

3 结束语

　　对于要求光整圆滑的弧形曲面型腔成形模具，采取先做出符合要求的样件，放入所做模具预定型腔内，用锌基合金浇铸后，只需简单的加工，不用热处理，也不用精加工就可完成。从而缩短了模具制造周期，降低了费用，对制作类似模具可供考。