一种金属棒料异形环状成形模具及成形方法
技术领域
本发明属于机械塑性加工中的材料成型技术领域，涉及一种将金属棒料进行异形环状成形的模具及成形方法。
背景技术
在工业机械加工领域，经常需要加工一些整体呈封闭环状的金属零部件，这种形状的零部件广泛的使用在各个工业领域的产品之中，例如铁路货运车皮上所采用的半圆形挂环，车辆制动梁上的方形安全吊环等等。这些环状零件可以是圆弧状、长方状、锥形状、多变棱状甚至波浪状。
目前，国内企业在对金属棒料进行异形环状成形时，普遍采用的加工方法是将金属棒料加热后采用工具手工弯曲成形方式，这种方式受人为因素影响较大，产品精度往往达不到工艺设计要求，并且生产率低下。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，为解决金属棒料异形环状成形问题，使其在控制成本的前提下，实现标准化、批量化制造，提出一种专用模具及其使用方法。
本发明是采用以下技术方案实现的。
一种将金属棒料进行异形环状成形的专用模具，包括预压模具和环状成形模具。
其中，预压模具包括上模部分和下模部分。上模部分包括模柄和上模。所述上模的形状根据所要加工的产品形状来确定，例如长方形、菱形等等。
下模部分包括下模板和下模。其中，下模的中部为凹槽状，凹槽状部分的内表面根据所要加工的产品形状来确定。下模的左右两端(即凹槽的两端)均开有放料槽，其中一端放料槽的外端部为封闭状，用于在首次放料时对金属棒料进行限位；另一端放料槽为直通状。左右两端的放料槽成对称分布，总数量为一对或多对，每一对对称的放料槽内放置一件金属棒料。具体对数可以根据生产需要选择。
优选的，下模部分还包括限位板。限位板通过螺钉连接在下模其中一端放料槽的外端部，并通过螺钉的松紧来调节限位板的位置，用于在首次放料时对金属棒料进行限位。
环状成形模具的结构组成与预压模具结构基本相同。不同之处在于，环状成形模具的上模、下模凹槽的形状要与所加工的产品形状相同，且下模凹槽的最内部一对放料槽的位置要在环状成形模具模柄直径范围之外；下模放料槽一端的外端部无需再安装限位板，而是将外端部封闭，通过下模本身进行限位。
此外，环状成形模具的上模部分(即模柄与上模)也可以采用一体化结构。
两种模具上模的外径、下模凹槽的内径大小均要根据所加工零件的尺寸规格要求予以确定。
上述组成部件之间的连接关系如下：
对于预压模具，模柄的下端与上模固连，模柄的上端与外部压机的工作部分相连。下模板下端与工作台固连，下模下端与下模板固连。
对于环状成形模具，其模柄的下端与上模固连，模柄的上端与外部压机的工作部分相连。下模的下端与下模板固连，下模板的下端与工作台固连。
一种采用上述模具将金属棒料进行环状成形的方法，包括以下步骤：
首先，将金属棒料放入预压模具下模的放料槽内，并将金属棒料的一端顶至放料槽限位处。之后，上模部分在外部压机的带动下，将金属棒料压向下模的凹槽中，使其形成一个U状。
然后，抬起上模部分取出预压成形后的U状工件，将其放在环状成形模具下模的放料槽内。放置时，U状工件两边凸起部分要朝上，并且U状工件的一端要顶至放料槽的限位处。之后，环状成形模具的上模部分在外部压机的带动下，将U状工件压向下模的凹槽中最终成形。
有益效果
本发明对比现有技术，具有以下优点：
通过采用两套模具，先将金属棒料在预压模具中压成U状，然后再将U状工件在环状成形模具内进行压制成形。对比现有的手工成形方式，工艺操作简便，进一步改善了产品的外观质量，实现了产品的标准化制造，生产效率提高了至少5倍，极大的降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明优选实施方式中所述预压模具的结构剖面示意图；
图2为本发明优选实施方式中所述预压模具的俯视图；
图3为本发明优选实施方式中所述环状成形模具的结构剖面示意图；
图4为本发明优选实施方式中所述环状成形模具的俯视图。
其中，在预压模具中，1-第一螺钉、2-第一模柄、3-第一上模、4-第一下模、5-第一下模板、6-第二螺钉、7-限位螺钉、8-限位板、9-下模板；
在环状成形模具中，9-环状成形模具上模部分、10-第二下模、11-第二下模板、12-第三螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施方式做进一步详细说明。
一种将金属棒料进行异形环状成形的专用模具，包括预压模具和环状成形模具。
其中，预压模具包括上模部分和下模部分。上模部分包括第一螺钉1、第一模柄2和第一上模3。所述第一上模3的形状为长方形。
下模部分包括第一下模4、第一下模板5、第二螺钉6、限位螺钉7、限位板8和下模板9。
其中，第一下模4的中部为凹槽状，凹槽状部分的内表面根据所要加工的产品形状来确定。第一下模4的左右两端(即凹槽的两端)均开有放料槽，其中一端放料槽的外端部为封闭状，用于在首次放料时对金属棒料进行限位；另一端放料槽为直通状。左右两端的放料槽成对称设计，总数量为一对或多对，每一对对称的放料槽内放置一件金属棒料。本具体实施方式中，左右对称的放料槽为5对。
环状成形模具包括环状成形模具上模部分9、第二下模10、第二下模板11和第三螺钉12。
第二下模10的左右两端(即凹槽的两端)也开有放料槽，其中一端放料槽的外端部为封闭状，用于在首次放料时对经预压成形后的工件进行限位；另一端放料槽为直通状。左右两端的放料槽也成对称设计，总数量为一对或多对，每一对对称的放料槽内放置一件经预压成形后的工件。本具体实施方式中，左右对称的放料槽为2对。
所述环状成形模具的上模9、第二下模10的凹槽的形状要与所加工的产品形状相同，且第二下模10凹槽的最内部一对放料槽的位置要在环状成形模具模柄直径范围之外；第二下模10放料槽一端的外端部为封闭状，通过下模本身对经预压成形后的工件进行限位。
两种模具上模的外径、下模凹槽的内径大小均要根据所加工零件的尺寸规格要求予以确定。
上述组成部件之间的连接关系如下：
对于预压模具，第一模柄2的下端与第一上模3通过第一螺钉1固连，第一模柄2的上端与外部压机的工作部分相连。第一下模板5的下端与工作台固连，第一下模4的下端与第一下模板5通过第二螺钉6固连。限位板8通过限位螺钉7连接在第一下模4其中一端放料槽的外端部，并通过限位螺钉7的松紧来调节限位板8的位置，用于在首次放料时对金属棒料进行限位。
对于环状成形模具，环状成形模具的模柄与上模采用一体化结构。环状成形模具上模部分9的上端与外部压机的工作部分相连。
第二下模板11的下端与工作台固连，第二下模10的下端与第二下模板11通过第三螺钉12固连。
一种采用上述模具将金属棒料进行环状成形的方法，包括以下步骤：
首先，将金属棒料放入预压模具中第一下模4的放料槽内，并将金属棒料的一端顶至限位板8处。之后，上模部分在外部压机的带动下，将金属棒料压向第一下模4的凹槽中，使其形成一个U状。
然后，抬起上模部分，取出预压成形后的U状工件，将其放在环状成形模具中第二下模10的放料槽内。放置时，U状工件两边凸起部分要朝上，并且U状工件的一端要顶至第二下模10放料槽的限位处。之后，环状成形模具的上模部分在外部压机的带动下，将U状工件压向第二下模10的凹槽中最终成形。