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拉弯工艺的基本原理与技术特点
拉弯是一种结合拉伸与弯曲的金属成型工艺,通过施加轴向拉力和弯矩使材料发生塑性变形。该工艺能有效消除回弹,精度可达±0.5mm/m,特别适合制造飞机桁架、高铁窗框等高精度构件。关键参数包括拉伸力(通常为材料屈服强度的30-80%)、弯曲半径(最小为2倍壁厚)和变形速度(铝材推荐0.5-2mm/s)。与纯弯曲相比,拉弯可使回弹角减少70%以上,且能避免截面畸变。现代数控拉弯机配备力位混合控制系统,可实时调节拉伸力与进给速度的匹配关系,实现复杂三维曲线的成型。
(2)拉弯成形工艺特点工艺优点:①能够拉弯成形结构复杂的型材断面。②可实现多弧段变曲率的型材拉弯成形。③弯弧精度高,材料回弹稳定,工件尺寸的一致性好。④可有效消除材料内部的残余应力,产品尺寸稳定性好。⑤由于金属材料的冷作硬化,材料经拉弯后,可改善材料的力学性能。工艺缺点:①拉弯产品断面尺寸大小受设备吨位及钳口尺寸的限。②拉弯模具投入成本大,模具通用性差。③对于不对称的型材截面,拉弯件截面变形控制难度大。(3)拉弯成形工艺关键技术拉弯工件的弧度设计原则以不超过材料的伸长率为限度,拉弯成形中将出现型材壁厚变薄断裂、起皱、截面畸变等成形缺陷,这些成形缺陷与型材的力学性能、截面形状及拉弯工艺参数等因素密切相关。拉弯过程中材料变形区各部分的应力状态不同,中性层以外材料受拉应力作用,中性区以内材料(与拉弯模具贴合)受压应力作用,为使材料不至于受压应力产生起皱现象,预拉伸力要,使材料产生屈服拉伸,相应的中性层以外的金属将受到更大的拉力作用,出现壁厚减薄,并有断裂倾向。所以如何平衡材料不产生起皱并且中性层外侧金属不出现断裂,避免型材截面尺寸变形过大,是确定拉弯工艺参数的两个关键考虑因素。(4)拉弯型材成形力的计算在进行项目的技术能力评审中,需要考虑3个因素:设备的钳口距离是否满足材料的拉伸长度、钳口尺寸是否满足断面尺寸夹持要求,另外,拉弯成形关键的一点要计算材料所需的大拉伸力大小。拉弯工件的成形能力计算材料屈服强度值取1.25倍的系数,确保设备不在大拉力负荷下工作,设备大拉伸力大于公式计算出的材料所需拉力值,说明设备拉伸能力满足材料拉弯力要求。(5)三维拉弯机及三维拉弯关键技术三维拉弯设备的主机架由安装在地基上的焊体框架结构组成,如图4所示,主机架用来支撑可旋转的拉伸摇臂2及液压缸。在机架的顶部装有可安放模具的工作平台1。两个拉伸缸托架9分别安装在摇臂2的上部,通过电驱动螺旋导杆实现电动定位以适应不同长度的工件。每个摇臂2上均配备拉伸缸4。零件的扭曲通过一个装在拉伸缸4后面的带齿轮箱的液压马达7来实施。拉伸缸4通过万向节安装在托架9上,万向节使夹钳8钳口能向前或向后自由地旋转。夹钳升降缸5实现在拉伸过程中拉伸缸4的逐渐抬升,夹钳俯仰缸6可以使拉伸缸4实现上下俯仰,托架9上的运动副动作(拉伸—提升—俯仰—旋转)使工件在整个成形过程中沿三维模具表面受到切向拉伸而成形立体空间三维工件。设备结构及设备工作原理:三维拉弯关键技术主要是模具设计,三维拉弯机不会给出理想的三维拉弯程序,工艺设计人员需要根据材料的性能及弯曲成形进行系统的分析或CAE有限元分析,并通过不断的工件试制,使三维拉弯模具及三维拉弯程序达到佳匹配,并达到工件的技术要求,需要工艺技术人员具有较高的产品研发能力。
关于型材拉弯工艺特点: 1.所谓拉弯即是在给于型材预制拉力(在屈服限范围内)的前提下,利用旋转和靠模改变型材断面变形中介面(内移)使其塑性变形的过程。因此型材拉弯在飞机、汽车型材弯曲件的生产中得到了广泛的应用。 在飞机生产中,飞机框肋上的缘条、机身前后段、发动机短仓的长桁等尺寸大的型材弯曲件是组成飞机骨架的关键零件,并直接影响到飞机的气动力外形,形状精度要求很高。在汽车生产中,拉弯主要用于加工车身结构和保险杠的中空铝型材弩曲件,在保持与钢铁制件同样的抗冲击强度条件下,能减轻车体重量,降低使用成本。拉弯二艺可实现铝型材的高精度弯曲,但由于拉湾成形中可能会出现壁厚减薄破裂、起皱、截面畸变等成形缺陷,而这些成形缺陷与型材的材料性能、截面形状及工艺参数这些因赛密切相关,复杂。 2.型材拉弯是能成形屈强比大的型材弯曲零件能成形空间结构复杂的型材零件 3.具有不同工艺方法相结合的综合成形特点 4.弯曲精度高,回弹小
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[0010] 4)拉弯过程的控制:预拉伸力控制在型材屈服点的85-95%。[0011] 进一步,型材生产完成后与实施拉弯工序之前的间隔时间小于24h。[0012] 本发明的有益效果是: [0013] 本发明通过对Cr含量的改进和采取高温高速挤压穿水冷却的型材生产方法,改善 了材料的内部组织,增加了晶粒的均匀性,使其易形成细小、均匀等轴晶,从而提高型材拉 弯性能和型材成形表面质量,从根本上解决铝合金型材拉弯加工后表面缺陷问题。
[0018] 2)型材生产时的参数控制:铸棒温度500±10°C ;模具温度400-500°C ;挤压筒温度 420-440°C;挤压速度6-10m/min;淬火温度520-560°C;拉伸率控制在0.5%-1.2% ;穿水冷 却,上述高温高速挤压穿水冷却的方法可提高型材淬火强度,型材在挤压过程中内能增大, 穿水冷却时,晶粒发生再结晶,由于淬火强度高,晶粒长大,多数为细小、均匀的等 轴晶,利于折弯成形。