一种弓形薄壁连接件的成型模具及成型方法

技术领域

本发明涉及弓形薄壁连接件成型技术领域，尤其涉及一种弓形薄壁连接件的成型模具及成型方法。

背景技术

弓形薄壁件如弓箭形状的工件结构，在特殊领域中有一定的引用率。而弓形薄壁连接件则如说明书如图1-2所示，包括第一弓形薄壁体、第二弓形薄壁体，及连接在两者之间的连接定位件，三者为整体结构。如图10所示，第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体在空间三个方向上均有形变结构，因此在成型该类结构的工件时，由于结构复杂，形变结构较多，目前在加工时，是将包含有整个工件的块体坯料通过机床铣削加工而成，也即在坯料中“掏”出第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体，连接定位件为柱形结构，可通过车削加工而成。而对于铣削加工的第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体，其在加工过程中将造成大量的材料浪费，同时导致每件工件的加工周期较长，以及包括刀具、人工、材料等成本的增加，使得企业在加工该类工件时所花费的成本较大，利润较小。

在实际铣削加工第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体时，当两者在块体坯料中逐渐成型时，由于两者厚度逐渐减小至设计尺寸，因而其在块体坯料上的连接强度进一步下降，不能有效的抵抗铣削刀具的加工外力，进而导致还未加工至设计尺寸时，工件因连接强度下降而偏斜，进而影响工件的加工精度。目前为解决该问题，通常在当加工的工件与坯料的连接强度不足时，则停止加工，通过锯切的方式将工件与坯料锯切后，在进行人工打磨成型，由于其结构复杂，其打磨精度不能有效的保证，同样在打磨时进一步增加工件的成型时长。以及由于该工件为多个分体部件的焊接成型，其弓形结构难于有效定位，使得焊接后的精度及强度不能保证。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种弓形薄壁连接件的成型模具，其相较于目前通过块状坯料经过铣削加工弓形薄壁连接件而言，可解决目前该工件加工过程中存在的材料浪费、成本增加以及加工周期长的问题，对加工该类产品可极大的降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种弓形薄壁连接件的成型模具，所述弓形薄壁连接件包括第一弓形薄壁体、第二弓形薄壁体，及连接在两者之间的连接定位件，其特征在于，所述成型模具包括：

成型冲压模具，其用于将薄板坯料冲压成型至为一体结构的第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体的整体件；

分体冲压模具，其用于将所述整体件冲压成所述第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体，并使得该第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体端部与所述连接定位件为贴合结构；

焊接模具，其将所述第一弓形薄壁体、第二弓形薄壁体，及连接定位件相对定位，使用焊接设备焊接连接。

进一步的，所述成型冲压模具包括成型上模和成型下模，并在两者上均开设有与所述整体件两侧表面分别贴合的上凸起和下凹槽，以及在所述下凹槽内且位于连接定位件连接位置处设置有冲孔杆，在所述上凸起中开设有配合该冲孔杆嵌入的盲孔。

进一步的，所述分体冲压模具分体上模和分体下模，在该两者上依次设置有所述上凹槽和下凸起，并在该所述上凹槽内设置有成型连接定位件的分体柱，及在下凸起中开设有配合的分体槽，以及在分体槽中设置有与所述冲孔杆同位置的定位杆。

进一步的，所述焊接模具上开设有贴合所述第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体的定位凸起，以及在所述定位凸起中部还开设有嵌入放置所述连接定位件的定位放置槽。

一种弓形薄壁连接件的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述薄板坯料定位放置在所述成型下模的下凹槽中；

S2、所述成型上模下移与薄板坯料接触，并与成型下模配合成型所述整体件；

S3、将所述整体件贴合定位放置在分体下模的下凸起上；

S4、所述分体上模下移与整体件接触，通过分体柱将整体件分割成第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体；

S5、将连接定位件嵌入放置焊接模具的定位放置槽中、将第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体分别贴合在焊接模具的定位凸起两侧；

S6、对连接定位件分别与第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体的相接处进行焊接，即成型整体结构的弓形薄壁连接件。

本发明的有益效果是：本申请所公开的成型模具能将弓形件的分体部件依次成型，同时在后续焊接时能保证焊接精度及焊接强度，同时本申请所采用的是薄板为坯料进行弓形薄壁连接件的成型原料，相较于目前通过块状坯料经过铣削加工而言，可解决目前该工件加工过程中存在的材料浪费、成本增加以及加工周期长的问题，对加工该类产品可极大的降低生产成本。

附图说明

图1为本发明弓形薄壁连接件正视结构图。

图2为本发明弓形薄壁连接件俯视结构图。

图3为本发明弓形薄壁连接件分体结构图示。

图4为本发明图3俯视结构图。

图5为本发明成型冲压模具及薄板坯料放置图示。

图6为本发明图5中对薄板坯料两端定位图示。

图7为本发明薄板坯料冲压过程图示(受冲压动作影响薄板坯料偏斜偏移图示)。

图8为本发明图8中A处结构放大(通过橡胶板实现对薄板坯料进一步定位)图示。

图9为本发明冲压后的整体件正视结构图。

图10为本发明整体件截面图示。

图11为本发明整体件俯视结构图。

图12为本发明分体冲压模具与整体件配合结构图示。

图13为本发明分体冲压后的第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体俯视结构图。

图14为本发明焊接模具与第一弓形薄壁体、第二弓形薄壁体及连接定位件配合结构图示。

图15为本发明图14俯视结构图。

图16为本发明图15中B处结构放大图示。

图17为本发明中间连接件与第一弓形薄壁体、第二弓形薄壁体的焊接间隙人为变化图示。

图18为本发明间隙定位套筒正视结构图。

图19为本发明间隙定位套筒与连接定位件套设图示。

图20为本发明第一弓形薄壁体、第二弓形薄壁体与间隙定位套筒侧壁相贴定位图示。

图21为本发明图20中点焊后将间隙定位套筒与连接定位件脱离图示。

图22为本发明弓形薄壁连接件实物正视图。

图23为本发明弓形薄壁连接件实物俯视图。

图24为本发明整体件正视图。

图25为本发明整体件俯视图。

图26为本发明分体件俯视图。

图27为本发明焊接模具及人工扶持第一弓形薄壁体和第二弓形薄壁体图示。

图28为本发明制作的弓形薄壁连接件的强度测试图一。

图29为本发明制作的弓形薄壁连接件的强度测试图二。

图中：a1-第一弓形薄壁体；a2-第二弓形薄壁体；a3-连接定位件；a-整体件；11-成型上模；12-成型下模；11a-上凸起；12a-下凹槽；13-冲孔杆；14-定位板；15-橡胶板；151-定位棱；21-分体上模；22-分体下模；21a-上凹槽；22a-下凸起；21b-分体柱；22b-分体槽；23-定位杆；3-焊接模具；3a-定位凸起；3b-定位放置槽；4-调节顶丝；5-间隙定位套筒；5a-焊接口。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1～21所示的一种弓形薄壁连接件的成型模具，所述弓形薄壁连接件包括第一弓形薄壁体a1、第二弓形薄壁体a2，及连接在两者之间的连接定位件a3，三者成型整体结构的工件如图1-2所示，分体结构件如图3-4所示。优选的，连接定位件a3为圆柱体结构。为解决目前该工件加工过程中存在的材料浪费、成本增加以及加工周期长的问题，本申请提供一种成型模具，其包括：

成型冲压模具，其用于将薄板坯料冲压成型至为一体结构的第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2的整体件a。成型冲压过程如图5-7所示，而成型后的整体件a结构如图9所示。

分体冲压模具，其用于将所述整体件a冲压成所述第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2，并使得该第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2端部与所述连接定位件a3为贴合结构。分体冲压过程如图12所示，而成型后的第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2结构如图13所示。

焊接模具3，其将所述第一弓形薄壁体a1、第二弓形薄壁体a2，及连接定位件a3相对定位，使用焊接设备焊接连接。焊接模具3如图14-15所示，焊接成型后的整体工件如图1-2所示。

具体的，如图5-7所示，所述成型冲压模具包括成型上模11和成型下模12，并在两者上均开设有与所述整体件a两侧表面分别贴合的上凸起11a和下凹槽12a，以及在所述下凹槽12a内且位于连接定位件a3连接位置处设置有冲孔杆13，在所述上凸起11a中开设有配合该冲孔杆13嵌入的盲孔(图中未示出)。冲压操作时，将薄板坯料放置在成型下模12中的下凹槽12a中，并保持薄板坯料伸入下凹槽12a两侧外的长度相等(如图5所示)，以使得板材坯料成型至整体件a后两侧形变的长度相等。在将薄板坯料放置在成型下模12上定位后，通过成型上模11的下移与薄板坯料接触，同时与成型下模12配合将薄板坯料成型至弓形结构的整体件a，同时在冲压过程中，通过冲孔杆13在薄板坯料上冲出定位孔，该定位孔位于中间连接件位置处，在后期对该部分进行去除，同时成型的定位孔用于后续分体冲压时的定位。

在冲压前，薄板坯料两侧伸出成型下模12两端的长度在人工调节时，不能保证对等的长度精度，会造成冲压后两侧的水平宽度不等，因此为解决该问题，如图6所示，在所述成型下模12两侧壁斜向设置的定位板14，在操作时，将薄板坯料放置在成型下模12的下凹槽12a中，并使得薄板坯料的两端与两侧的定位板14内壁接触，进而实现薄板坯料伸出成型下模12两侧外的长度相等，对整体件a的成型精度可有效的保证。而斜向设置的定位板14可使得薄板坯料的端部与定位板14内壁能有效相抵，避免将定位板14竖直设置后，因与薄板坯料之间存在放置间隙而导致薄板坯料仍存在左右偏斜的问题，进而可实现精准的定位作用。

如图7所示，在冲压设备驱使成型上模11下移过程中，冲压设备的工作作用力传递通常会造成薄板坯料的晃动，进而导致如图7中箭头所示的薄板工件的偏移偏斜，其同样会影响整体件a的冲压精度，因此为解决该问题，如图8所示，在所述定位板14内侧壁均设置有橡胶板15，并在所述橡胶板15内表面上间距设置有定位棱151。在上述将薄板坯料放置在成型下模12上后，通过定位棱151实现对薄板坯料端部的下压作用，从而克服因薄板坯料重量较轻，并受冲压设备的作用力传递而造成薄板坯料早冲压前偏移偏斜的问题，从而对整体件a的冲压成型精度能有效的保证。

在上述将薄板坯料冲压至整体件a结构后，进行分体冲压，如图12所示，所述分体冲压模具分体上模21和分体下模22，在该两者上依次设置有所述上凹槽21a和下凸起22a，并在该所述上凹槽21a内设置有成型连接定位件a3的分体柱21b，及在下凸起22a中开设有配合的分体槽22b，以及在分体槽22b中设置有与所述冲孔杆13同位置的定位杆23，优选的在上凹槽21a中开设有配合定位杆23嵌入的定位孔(图中未示出)。操作时，将上述通过冲孔杆13在整体件a上冲出的孔位与定位杆23套设，实现整体件a与分体下模22的定位装配，接着，通过分体上模21的下移与整体间接触，即可将整体件a冲压分割成第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2，结构如图13所示。

在上述分体冲压完成后进行焊接连接，具体的，如图14-15所示，所述焊接模具3上开设有贴合所述第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2的定位凸起3a，以及在所述定位凸起3a中部还开设有嵌入放置所述连接定位件a3的定位放置槽3b。焊接操作时，将连接定位件a3嵌入定位放置在焊接模具3的定位放置槽3b中，并将分体后的第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2依次贴合在连接定位件a3两侧的定位凸起3a上，而后对连接定位件a3与两者的相接处进行焊接，即可成型整体结构的弓形工件。

为实现第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2在竖直方向上的相对定位，如图14所示，在所述定位放置槽3b中嵌入设置有调节顶丝4。通过该调节顶丝4可实现对连接定位件a3的高度调节，以保证其与第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2在竖直方向上的相对定位精度。

如图14所示，将放置在定位凸起3a上的第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2会因自身重力而沿图14中箭头方向下滑，从而增加与连接定位件a3之间的间距，导致焊接后两侧第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2的伸出长度不等，影响其后期使用。而若通过人工将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2扶持，解决其重力下滑的问题，会形成如图17所示状态，扶持距离过小，会增大与连接定位件a3之间的间隙，对第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2伸出的长度不能保证，同时间隙中还要容纳较多的焊接料；而当扶持距离过大，则造成与连接定位件a3之间的间隙过小，两侧第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2伸出的长度仍不能保证的基础上，还会造成间隙中容纳的焊料过少，而导致焊接强度不足的问题(焊接强度测试如图28-29所示，施加20kg重力，两侧的第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2不与连接定位件a3发生断裂)，因此，为解决该问题：

如图18所示，在所述连接定位件a3外壁还套设有间隙定位套筒5，在其外壁开设有将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2与连接定位件a3的相接处局部外漏的焊接口5a，且该焊接口5a下侧为贯穿口结构。在焊接操作时，首先将连接定位件a3嵌入放置在定位放置槽3b中，并通过顶丝调整好其高度，接着将间隙定位套筒5套设在连接定位件a3外侧，如图20所示；接着将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2相贴在间隙定位套筒5外壁上，通过间隙定位套筒5实现两侧第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2与连接定位件a3的等距定位。

而焊接口5a可将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2与连接定位件a3的局部相接位置处实现外漏，从该焊接口5a处可实现第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2与连接定位件a3的点焊连接，在点焊紧固后，由于焊接口5a底侧为贯穿口结构，因此可以图21中箭头所示向上将间隙定位套筒5与连接定位件a3脱离，即可进行第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2与连接定位件a3的满焊操作。

本申请还提供一种弓形薄壁连接件的成型方法，包括以下步骤：

S1、如图5-6所示，将所述薄板坯料定位放置在所述成型下模12的下凹槽12a中，并使得薄板坯料的两端与两侧的定位板14内壁接触；接着通过橡胶板15的定位棱151实现对薄板坯料端部的下压作用，实现薄板坯料相较于成型下模12的相对定位，并克服成型上模11下移过程中对薄板坯料造成的偏移移位；

S2、所述成型上模11下移与薄板坯料接触，并与成型下模12配合成型如图9-11所示的整体件a；

S3、如图12所示，将所述整体件a贴合定位放置在分体下模22的下凸起22a上，通过冲孔杆13在整体件a上冲出的孔位与定位杆23套设，实现整体件a与分体下模22的定位装配；

S4、所述分体上模21下移与整体件a接触，通过分体柱21b将整体件a冲压分割成第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2，如图13所示成型结构；

S5、将连接定位件a3嵌入放置焊接模具3的定位放置槽3b中、将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2分别贴合在焊接模具3的定位凸起3a两侧；接着通过该调节顶丝4可实现对连接定位件a3的高度调节，以保证其与第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2在竖直方向上的相对定位精度；

而后将间隙定位套筒5套设在连接定位件a3外侧，如图19所示；接着将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2相贴在间隙定位套筒5外壁上，

S6、对连接定位件a3分别与第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2的相接处从焊接口5a处先进行点焊连接，待点焊连接紧固后，将间隙定位套筒5与连接定位件a3脱离，即可进行第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2与连接定位件a3的满焊操作，成型整体结构的弓形薄壁连接件。

本发明的原理是：在进行弓形薄壁连接件的成型操作时，首先将薄板坯料定位放置在成型下模12的下凹槽12a中，并使得薄板坯料的两端与两侧的定位板14内壁接触；接着通过橡胶板15的定位棱151实现对薄板坯料端部的下压作用，实现薄板坯料相较于成型下模12的相对定位；

接着通过冲压设备驱使成型上模11下移与薄板坯料接触，并与成型下模12配合成型整体件a；

接着将整体件a贴合定位放置在分体下模22的下凸起22a上，通过冲孔杆13在整体件a上冲出的孔位与定位杆23套设，实现整体件a与分体下模22的定位装配；

接着分体上模21下移与整体件a接触，通过分体柱21b将整体件a冲压分割成第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2；

接着将连接定位件a3嵌入放置焊接模具3的定位放置槽3b中、将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2分别贴合在焊接模具3的定位凸起3a两侧；同时通过调节顶丝4实现对连接定位件a3的高度调节；

而后将间隙定位套筒5套设在连接定位件a3外侧，接着将第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2相贴在间隙定位套筒5外壁上；

接着对连接定位件a3分别与第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2的相接处从焊接口5a处先进行点焊连接，待点焊连接紧固后，将间隙定位套筒5与连接定位件a3脱离，即可进行第一弓形薄壁体a1和第二弓形薄壁体a2与连接定位件a3的满焊操作，成型整体结构的弓形薄壁连接件。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。