阅读说明：本技术 一种方u型螺栓弯曲成型的方法、装置 (A kind of method, apparatus of side's U-bolt brake forming ) 是由 李旭军 张利军 郭俊文 闫国生 杨继锋 姜海龙 张曙娟 张丽萍 范玉树 李菲菲 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种U型螺栓弯曲成型的方法,属于机械加工技术领域；对零件弯角中心两侧<Image he="121" wi="496" file="DDA0002183360890000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>范围加热,其中,R为弯曲内角半径,d为螺栓直径,A为零件材料伸长率；控制零件的加热温度在(Ac3+30℃)—(Ac3+100℃)范围内,其中,Ac3为零件材料奥氏体相变温度；在保证弯角不变形情况下控制弯曲成型时间在K×d秒范围内,其中,K＝1—1.3；控制冷却速度为80—120℃/小时；冷却时用石棉布包裹后空冷；弯曲成型时使用U型螺栓弯曲成型装置弯曲而成,保证弯角处不变形。对比已有技术,本发明优化了方U型螺栓弯曲工艺,减少了方U型螺栓开裂的几率,保证了弯曲圆角外形尺寸要求,改善了方U型螺栓的质量,提高了生产效率,保障了生产进度,单品成型合格率达90％以上。(The present invention relates to a kind of methods of U-bolt brake forming, belong to technical field of mechanical processing；To part bent angle center two sides Range heating, wherein R is angular radius in being bent, and d is the diameter of bolt, and A is part material elongation；The heating temperature of part is controlled in (Ac3+30 DEG C)-(Ac3+100 DEG C) range, wherein Ac3 is part material austenite transition temperature；The brake forming time is controlled in the case where guaranteeing the indeformable situation of bent angle in K × d seconds ranges, wherein K=1-1.3；Controlling cooling velocity is 80-120 DEG C/h；It is air-cooled after being wrapped up when cooling with asbestos cloth；It is bent when brake forming using U-bolt bend molding apparatus, guarantees that corner is indeformable.Prior art is compared, present invention optimizes square U-bolt bending process, the probabilities of the side's of reducing U-bolt cracking, it ensure that the requirement of curved radius outer dimension, the quality of the side's of improving U-bolt improves production efficiency, ensure that manufacturing schedule, single-item form qualification rate up to 90% or more.)

一种方U型螺栓弯曲成型的方法、装置

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种螺栓弯曲成型方法及装置，特别涉及一种方U型螺栓弯曲成型的方法及装置。

背景技术

方U型螺栓是我公司某产品底盘连接主梁与副梁的锁紧装置(如图1所示)，作用是防止车辆在转弯、负重等情况下，发生位移。

由于被锁紧零件结构和形状的特殊性，方U型螺栓需设计成R10弯曲过度弧，但是会增加方U型螺栓的制造难度及弯曲处开裂的风险。

为保证方U型螺栓制造合格率，提高生产效率，必须探索一套适用于R10弯曲过度弧的方U型螺栓弯曲成型方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的局限，解决方U型螺栓小弯曲过度弧导致弯曲开裂的制造问题，提出一种方U型螺栓弯曲成型的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种方U型螺栓弯曲成型的方法，包括以下步骤：

(1)对零件弯角中心两侧范围加热；其中：R为弯曲内角半径，d为螺栓直径，A为零件材料伸长率；

(2)控制零件的加热温度在(Ac3+30℃)—(Ac3+100℃)范围内，其中Ac3为零件材料奥氏体相变温度；

(3)在保证弯角不变形情况下控制弯曲成型时间在K×d秒范围内；其中，K＝1—1.3；

(4)控制冷却速度为80—120℃/小时。

作为优选，所述冷却为用石棉布包裹后在空气中冷却。

作为优选，所述零件为40Cr。

作为优选，所述弯曲成型为使用方U型螺栓弯曲成型装置弯曲而成，弯角处不变形。

一种方U型螺栓弯曲成型的装置，包括；底座，旋转盘，中心柱，棍柱Ⅰ，棍柱Ⅱ，支撑架；旋转盘通过轴承与底座进行连接可实现回转运动，中心柱与旋转盘固位连接，通过支撑架凹槽固位零件一端，零件另一端通过中心柱与棍柱Ⅰ上的凹槽固位，弯曲成型时对旋转盘施加作用力使其作回转运动带动零件旋转，零件在中心柱、棍柱Ⅰ、棍柱Ⅱ联合作用下围绕中心柱等直径弯曲。

作为优选，为使零件弯曲时受力均匀，棍柱Ⅱ上开设凹槽。

作为优选，为适应不同型号零件的加工，所述装置还包括立板，棍柱Ⅰ和棍柱Ⅱ分别通过调节螺栓与一块立板固位连接，通过调节螺栓前后位置的调节，调节棍柱Ⅰ、棍柱Ⅱ与中心柱的中心距。

作为优选，为简化弯曲点的确定，所述装置还包括限位装置，当零件端部固位于限位装置时，其位于棍柱Ⅰ和中心柱之间的点即为弯曲点。

作为优选，所述限位装置上设有多块限位板，分别用于不同弯曲点的确定。

作为优选，所述限位装置上设有标尺和限位板，通过移动限位板到不同标尺位置用于不同弯曲点的确定。

有益效果

对比现有技术，本发明提出的方U型螺栓弯曲成型的方法，优化了方U型螺栓弯曲工艺，减少了方U型螺栓开裂的几率，保证了弯曲圆角外形尺寸要求，改善了方U型螺栓的质量，提高了生产效率，保障了生产进度，单品成型合格率达90％以上。

附图说明

图1为方U型螺栓工作状态示意图；

图2为本发明实施例一种方U型螺栓弯曲成型的装置正视图；

图3为一种方U型螺栓弯曲成型的装置后视图；

附图标记：1-零件，2-底座，3-旋转盘，4-中心柱，5-支撑架，6-限位装置，7-调节螺栓，8-棍柱Ⅰ，9-棍柱Ⅱ，10-立板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。

下面以弯曲内角R10的40Cr材质为例说明一种方U型螺栓弯曲成型的方法，中心宽度为100mm，本发明方法包括以下步骤：

(1)控制加热范围；

经过现场试验采用不同温度下弯曲成型，通过成型合格率确定弯曲加热温度。

(2)控制加热范围：

经过现场试验采用不同加热长度弯曲成型，通过成型合格率确定弯曲加热范围。

(3)控制弯曲速度：

经过现场试验采用不同时间弯曲成型，通过成型合格率确定弯曲时间。

(4)确定冷却方式：

采取石棉布包裹的方式缓慢冷却代替空冷，通过磁粉探伤检验开裂情况确定冷却方式，经过工艺试验检验其合格率确定冷却方式。

综上所述，基于弯曲内角R10的40Cr钢加工中心长度100mm的方U型螺栓的弯曲成型方法，包括以下内容：

控制加热温度为810℃～880℃(此时呈亮红色)，对零件弯角中心两侧41—50mm范围加热，在保证弯角不变形情况下控制弯曲成型时间在18—23s，用石棉布包裹以80——120℃/小时的速度缓慢冷却，成型合格率达90％以上。

弯曲成型时应保证弯角处受力均匀不变形。

上述过程通过在加热状态使零件达到奥氏体状态，在此状态下零件具有良好的可塑性，进而对零件在一定速度下进行内角R10弯曲成型以及在合适的速度下冷却，可有效解决内角R10弯曲成型的弯角开裂问题，保证方U型螺栓使用时弯角处的钢强度。

进一步的，通过使用方U型螺栓弯曲成型的装置可确保弯角处受力均匀，弯角不变形，进而保证方U型螺栓弯角处的钢强度。

一种方U型螺栓弯曲成型的装置，包括；底座，旋转盘，中心柱，棍柱Ⅰ，棍柱Ⅱ，支撑架；底座为固定板，旋转盘通过轴承与底座进行连接可实现回转运动，中心柱与旋转盘固位连接，通过支撑架凹槽固位零件一端，零件另一端通过中心柱与棍柱Ⅰ上的凹槽固位，棍柱Ⅰ和棍柱Ⅱ中心在同一水平线上且与零件平行，弯曲成型时对旋转盘施加作用力使其作回转运动带动零件旋转，零件在中心柱、棍柱Ⅰ、棍柱Ⅱ联合作用下围绕中心柱等直径弯曲。通过棍柱Ⅰ的限定，保证了零件在弯曲处不变形，进而保证了U型螺栓弯曲处的刚强度。

作为优选，为使零件弯曲时受力均匀，棍柱Ⅱ上开设凹槽。

作为优选，为使零件受力弯曲时不发生位置窜动，棍柱Ⅱ设有两块凸板，将零件限位于凸板内。

作为优选，为适应不同型号零件的加工，所述装置还包括立板I和立板II，棍柱Ⅰ和棍柱Ⅱ分别通过螺栓与立板I和立板II固位连接，通过螺栓前后位置的调节，调节棍柱Ⅰ、棍柱Ⅱ与中心柱的中心距。与棍柱Ⅰ相连的立板既可以固位安装于旋转盘上，也可以固位安装于底座上。当安装于旋转盘上时，棍柱Ⅰ和中心柱一同随旋转盘转动，棍柱Ⅰ在零件弯曲的过程中与零件的受力接触点不变。当安装于底座上时，中心柱随旋转盘转动，棍柱Ⅰ在零件弯曲的过程中与零件的受力接触点不断改变，对零件弯曲部位从外缘逐点给予向内的支撑力。棍柱Ⅱ位置始终不变，不随旋转盘的转动而变化位置，在零件弯曲过程中，始终克服扭矩提供零件的向内支撑力，保证零件按预订角度弯曲。图2和图3所示的结构，是采用杠杆原理，通过旋转盘上伸出一长杆，沿周向推动长杆带动旋转盘转动实现零件的弯曲。不限于此，还可以通过电机控制旋转盘转动实现零件的弯曲。

作为优选，为简化弯曲点的确定，所述装置还包括限位装置，当零件端部固位于限位装置时，其位于棍柱Ⅰ和中心柱之间的点即为弯曲点。

作为优选，所述限位装置上设有多块限位板，分别用于不同弯曲点的确定，限位板位置可以采用活动连接方式固位于预设位置，如通过调节螺栓固位，或通过卡槽固位等等。

作为优选，所述限位装置上设有标尺和限位板，通过移动限位板到不同标尺位置用于不同弯曲点的确定。如限位板上设有凹槽，通过在限位装置两侧板上前后滑动移动位置，通过设在侧板上的标尺将限位板滑动到预定位置后，通过调节螺栓固位。

如图2、3所示，一种U型螺栓弯曲成型的装置，包括；零件1、底座2、旋转盘3、中心柱4、支撑架5、限位装置6、调节螺栓7、棍柱Ⅰ8、棍柱Ⅱ9、立板10。其中，底座2为固定板，旋转盘通过轴承与固定板进行连接实现回转运动，棍柱Ⅰ、Ⅱ通过立板及调节螺栓与底座连接，并可通过调节螺栓实现前后移动，从而调节与中心柱间的间距，中心柱与旋转盘紧固连接，工作时通过限位装置将零件弯曲尺寸固定，对旋转盘施加作用力使其作回转运动带动零件旋转，零件在中心柱、棍柱Ⅰ、棍柱Ⅱ联合作用下围绕中心柱等直径弯曲。

底座2固定不动，与旋转盘3通过轴承连接，起连接、支撑作用；通过焊接方式将立板10固定于底座上，通过焊接方式将调节螺栓7的一端分别与棍柱Ⅰ8、棍柱Ⅱ9焊接固定，调节螺栓7的另一端与立板10螺纹连接，实现微调功能，通过调节螺栓调整棍柱Ⅰ、棍柱Ⅱ与中心柱之间的间隙。弯曲工作时，棍柱Ⅰ8、棍柱Ⅱ9与固定座不发生相对运动。旋转盘3与底座作相对回转运动，提供弯曲时的动力；中心柱4通过螺纹连接固定在旋转盘3上，旋转盘与固定座通过轴承连接在工作时带动中心柱4与棍柱Ⅰ8、棍柱Ⅱ9发生相对回转运动。支撑架5，在工作时起导向支撑作用。限位装置6，在工作精确控制弯曲尺寸。

弯曲过程：转动旋转盘，中心柱随之转动，调整零件与中心柱、棍柱Ⅰ之间的间隙使其前段在摩擦力作用下沿中心柱回转方向运动，在棍柱Ⅱ反作用力下零件后端保持原方向状态，这样根据旋转盘转动90°，零件的前段就与后段形成了90°弯曲角度。

通过控制上述旋转盘的旋转速度可控制零件在一定时间范围内旋转90度。

虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。