一種u型鋼支架成型模具以及成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模具以及工件的成型方法，具體涉及一種U型鋼支架成型模具以及成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]U型鋼支架較其他剛性支架具有可縮性和穩(wěn)定可靠的承載能力，適應(yīng)松軟圍巖的載荷和變形，且斷面利用率高，支架支護(hù)方便，維修量小，支架回收復(fù)用率高，材料來源廣、支護(hù)工藝簡單，因此被廣泛應(yīng)用于金屬礦山、煤礦深部開采巷道、工程隧道支護(hù)中。由于U型鋼為異形截面高強(qiáng)度型鋼，彎曲過程中所存在的復(fù)雜回彈及形變?nèi)毕菔怯绊懠庸ぞ茸钪饕囊蛩亍Ｍ瑫r(shí)彎曲回彈也是一直影響、制約模壓及輥壓模具設(shè)計(jì)、產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率的重要因素，也是制約提高型材輥彎成型設(shè)備自動(dòng)化控制水平的重要因素。
[0003]傳統(tǒng)的U型鋼加工，一般是先調(diào)質(zhì)，后成型，成型過程中不僅需要較大的動(dòng)力而且對調(diào)質(zhì)U型鋼的機(jī)械性能有很大程度的降低，因?yàn)檎{(diào)質(zhì)U型鋼的彈性模量較大，成型后反彈量大，造成支架的一致性差，要反復(fù)進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，很難達(dá)到預(yù)期的效果。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中U型鋼成型機(jī)主要有兩大類，一類是模壓成型機(jī)，一類是輥壓成型機(jī)。模壓成型機(jī)有兩種:一種是成型模具式，逐段模壓成型，端部無殘留直線段，適用于固定曲率半徑的大批量生產(chǎn)，且不同曲率半徑需要配備不同的模具，模具用量很大，且模具為鑄件，設(shè)計(jì)制造困難，生產(chǎn)成本高，U型鋼材質(zhì)的變化直接影響產(chǎn)品壓制質(zhì)量；另一種是兩支一頂式，兩端滾輪凹槽支撐U型鋼唇邊，油缸頂部凹模頂壓滾輪之間U型鋼中部，需要模板對照，邊對邊壓的逐段壓制成型，調(diào)整方便，適于小批量加工不同曲率半徑的U型鋼支架，端部殘留直線段較長，加工的曲率不均勻，嚴(yán)重時(shí)邊緣會(huì)出現(xiàn)明顯的波浪形加工缺陷甚至出現(xiàn)扭曲，生產(chǎn)成本低但產(chǎn)品質(zhì)量差。輥壓成型機(jī)主要有不對稱三輥式輥彎、側(cè)輥進(jìn)給式四輥輥彎、側(cè)輥擺動(dòng)式四輥輥彎、副輥擺動(dòng)式四輥輥彎、六輥擺動(dòng)式輥彎等，主要為半自動(dòng)設(shè)備，生產(chǎn)加工參數(shù)仍然以人工傳統(tǒng)放樣、手動(dòng)調(diào)整為主，調(diào)節(jié)加工曲率半徑時(shí)比較麻煩，即使在同一加工參數(shù)的生產(chǎn)條件下，只要U型鋼的材質(zhì)成分有所變化，便無法自動(dòng)跟蹤及修正加工參數(shù)，只有重新放樣調(diào)整控制參數(shù)才能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，成型產(chǎn)品端部均有殘留直線段，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、自動(dòng)化程度低、加工工序多、材料浪費(fèi)嚴(yán)重、生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種U型鋼成型模具以及成型方法，提高U型鋼成型后的機(jī)械強(qiáng)度，保證U型鋼成型后幾何尺寸的穩(wěn)定性；適用于多種曲率半徑的U型鋼成型，成本較低，生產(chǎn)工藝簡單。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案:一種U型鋼支架成型模具，包括沖壓模和固定模，工件固定在工件夾具上，固定模包括若干不同曲率半徑的彎曲模，各個(gè)彎曲模按照曲率半徑大小依次疊加固定在固定模座上，固定模座的下側(cè)具有升降立柱；沖壓模由若干曲率半徑相同的彎曲滑塊組成，所有彎曲模的弧頂點(diǎn)在同一垂直線上，所有彎曲模的圓心以及沖壓模的圓心位于同一垂直面內(nèi)；所述沖壓模上的每個(gè)彎曲滑塊均與不同行程的沖壓油缸相連，最小半徑的彎曲模與所有沖壓油缸處于最小行程時(shí)的沖壓模的曲率半徑相同；沖壓油缸的缸頭連接在工作臺(tái)的上端，工作臺(tái)的一端通過伸縮油缸連接在機(jī)架上。
[0007]進(jìn)一步的，各個(gè)彎曲模之間具有固定間隙，并通過連接件相連。可以進(jìn)一步提高工件成型的精確度，防止各個(gè)彎曲模之間相互干擾。
[0008]更進(jìn)一步的，在工件夾具的側(cè)面連接有噴水裝置。工件加熱到規(guī)定溫度后，擠壓成型，隨后噴水冷卻，使得成形和調(diào)質(zhì)一次完成，減少了加工工序。
[0009]一種U型鋼支架成型的方法，第一步，U型鋼按所需尺寸進(jìn)行下料；
[0010]第二步，將工件放入加熱爐中加熱至700?900°C并保溫半小時(shí)；
[0011]第三步，放入上述U型鋼支架成型模具中擠壓成型；
[0012]第四步，對成型工件進(jìn)行噴水冷卻調(diào)質(zhì)處理，將工件溫度將至60?85°C ；
[0013]第五步，調(diào)制熱處理后的成型工件放進(jìn)回火爐中進(jìn)行回火處理，回火溫度為350?450°C，并維持一小時(shí)，然后自然冷卻。
[0014]第三步中擠壓成型的步驟為，I)調(diào)整升降立柱的升降，直至所需直徑的彎曲模與沖壓模在同一水平面上；
[0015]2)若待沖壓工件的半徑與最小曲率的彎曲模及沖壓模的半徑相同，則利用伸縮油缸推動(dòng)工作臺(tái)及沖壓模，將待沖壓工件頂至固定模處沖壓成型；
[0016]3)若待沖壓工件的半徑為其他彎曲模的曲率半徑，則首先利用伸縮油缸推動(dòng)工作臺(tái)及沖壓模直至沖壓模的圓心與所需曲率半徑的彎曲模的圓心重合，然后利用沖壓油缸依次沿著半徑方向?qū)澢瑝K頂至固定模處將工件沖壓成型。
[0017]本發(fā)明的沖壓模由相同曲率半徑的彎曲滑塊組成，可以根據(jù)工件的曲率半徑成形不同的圓弧，互換性高，無需配置各種模具，大大降低了成本；工件加熱到規(guī)定溫度后，擠壓成型，隨后噴水冷卻，使得成形和調(diào)質(zhì)一次完成，減少了加工工序；利用本發(fā)明制作的工件是先成型后調(diào)質(zhì)，提高了 U型鋼支架的力學(xué)性能。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的主視圖；
[0019]圖2為圖1的俯視圖；
[0020]圖3為加熱爐的示意圖。
[0021]圖中:10、沖壓模；11、彎曲滑塊；12、沖壓油缸；13、工作臺(tái)；20、固定模；21、22、23、24、25、26不同曲率半徑的彎曲模；30、固定模座；40、升降立柱；50、伸縮油缸；60、機(jī)架；70、加熱爐;80、工件夾具;91、92、93、93、95、96各個(gè)彎曲模圓心；
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]如圖1和圖2所示，一種U型鋼支架成型模具，包括沖壓模10和固定模20，工件固定在工件夾具80上，固定模20包括若干不同曲率半徑的彎曲模21、22、23、24、25、26，各個(gè)彎曲模按照曲率半徑大小依次疊加固定在固定模座30上，固定模座30的下側(cè)具有升降立柱40 ;沖壓模10由若干曲率半徑相同的彎曲滑塊1