CN111112467B - 一种非通径压筋板成型模具及压筋曲面板加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非通径压筋板成型模具，包括凹模模座和凸模模座，凹模模座上设有至少两个压筋凹槽，该压筋凹槽的内壁形状与待加工的压筋外壁形状相匹配；凸模模座上设有凸模，该凸模的外壁形状与待加工的压筋内壁形状相匹配；凸模由若干个凸模节段拼接而成，且凸模节段可拆卸地固定在所述凸模模座上；压筋凹槽两端设有凹模端部节段，该凹模端部节段在压筋凹槽内的位置可调。本发明的非通径压筋板成型模具可通过拼接凸模节段和调节压筋凹槽两端的凹模端部节段间的距离来调整凸、凹模的长度，以满足多条不同尺寸的压筋一次性成型需求，大大扩展了模具的使用范围，避免了大量的模具生产设计投入。

Description

一种非通径压筋板成型模具及压筋曲面板加工方法

技术领域

本发明属于海洋工程制造工艺领域，具体地说是一种非通径压筋板成型模具及压筋曲面板加工方法。

背景技术

一种海工装备浮体外板是弧形封闭式结构，主要由大量高强度压筋板焊接构成；其在使用过程中要求具备较高的承载能力，同时对自重有严格控制，因此选用低合金高强度薄板弯折而成；为了更好地满足使用要求，需要对该折弯板压筋，以增强其自身强度和刚度。

以往传统的加工方法是，先折弯，再做一套专用压筋模具在折弯件上压制加强筋。而这种专用压筋模具往往结构复杂、维修费用高，而且一套模具只能一次完成一个弯折处加强筋的压筋工序，导致生产效率低下。为了满足生产需求只能增加压筋模具，不仅占用大量场地，而且增加了生产成本。其次，对薄板进行折弯操作时，需要反复多次试调，调试时间长，且尺寸易不稳定，此时再进行压筋，极易使调试好的弯折件尺寸发生变形，降低产品合格率。

另外，因结构设计需要，需要对折弯板进行多道非通径压筋，所谓非通径压筋是指压筋的两端闭合，且均与薄板的外壁相距一定的距离，并未贯通。由于压筋长度及间距有多种规格，因此需要针对每一种规格的压筋单独设计模具，其模具数量大，导致模具制造成本很高；其次，在多道非通径压筋过程中，由于压筋的两端部材料流动速度差，使得其薄弱处不能及时获得材料流入补充，极易产生压制裂纹，给压筋零件板加工制造带来较大的困难。

另外，一般加强筋的形状为一条长方形的柱体，不利于脱模，且其底部相接薄板的位置处容易应力集中，导致开裂。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明设计的目的在于提供一种非通径压筋板成型模具及压筋曲面板加工方法，以满足多条不同规格的压筋一次性成型的要求，从而降低模具的生产设计成本。同时，采用先压筋后折弯的加工方法，减少了弯折过程中的调试时间，提高产品合格率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种非通径压筋板成型模具，包括凹模模座和凸模模座，凹模模座上设有至少两个压筋凹槽，该压筋凹槽的内壁形状与待加工的压筋外壁形状相匹配；凸模模座上设有凸模，该凸模的外壁形状与待加工的压筋内壁形状相匹配；凸模由若干个凸模节段拼接而成，且凸模节段可拆卸地固定在凸模模座上；压筋凹槽两端设有凹模端部节段，该凹模端部节段在压筋凹槽内的位置可调。本发明的非通径压筋板成型模具只需通过拼接凸模节段和调节压筋凹槽两端的凹模端部节段间的距离即可调整凸、凹模的长度，以满足多条不同尺寸的压筋一次性成型需求，大大扩展了模具的使用范围，避免了大量的模具生产设计投入。

具体地，压筋凹槽的横截面呈外宽内窄的楔形，压筋凹槽的两侧内壁为倾斜的光滑平面或曲面，压筋凹槽的两侧内壁与槽底面的交接处圆滑过渡。通过设置脱模斜度，以降低压筋脱模时的摩擦力，便于压筋脱模。

具体地，凹模端部节段的横截面呈与压筋凹槽相匹配的楔形，凹模端部节段的内侧面为倾斜的光滑平面或曲面，该内侧面与所述压筋凹槽的两侧内壁、槽底面的交接处均圆滑过渡，以解决压筋过程中，压筋两端材料流动速度慢导致其薄弱处易开裂的问题。

具体地，凸模节段通过螺栓固定在凸模模座上；凹模端部节段通过螺栓固定在压筋凹槽内。以方便根据预压筋长度调整凸、凹模的长度。

具体地，若干个凸模节段包括两个凸模端部节段。

具体地，若干个凸模节段还包括凸模标准节段和/或凸模长度调整节段，以适应不同长度的压筋需求。

具体地，成型模具还包括压头件，该压头件上设有与凸模相匹配的压筋槽。保证压筋在弯折过程中不发生扭曲、变形。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种使用上述成型模具加工压筋曲面板的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、坯料放样，根据设计需要划出压筋位置线，并根据压筋数量在坯料四周留有余量；

S2、根据待加工压筋长度，调节压筋凹槽、凸模的长度；将凹、凸模模座安装在油压机上，调整凸模、压筋凹槽与压筋位置线在垂直方向上对准；凸模下降冲压以在所述坯料上压筋，获得压筋板；

S3、对压筋板进行火工矫平；

S4、切除矫平后的压筋板上的剩余余量；

S5、将压头件安装在油压机上，使压头件的压筋槽与压筋板上压筋的外壁相配合，沿压筋长度方向，该压头件分别从压筋板的两端压向中间，获得压筋曲面板；

S6、用样板检查获得的压筋曲面板线型，若不合格，重复上述步骤S5，直至获得合格的压筋曲面板。

本发明提供的上述成型模具加工压筋曲面板的方法，采用先压筋后折弯的加工方式，大幅度减少传统加工方法易导致折弯件变形，需要反复试调的情况，缩短弯折过程中的试调时间，提高产品合格率。同时，本方法可以一次性成型多道不同规格的压筋，有效提高压筋加工效率。

优选地，在步骤S1中，压筋长度方向的单边余量为20mm，压筋宽度方向的单边余量L与压筋数目N满足：L＝20+10*(N-2)，其中，N≥2，以抵消坯料在压筋过程中产生的收缩变量，提高压筋件的合格率。优选地，步骤S3中的加热温度为700℃～800℃，以消除压筋板的弯曲、凹凸不平等缺陷，以达到矫正的目的。

如上所述，本发明的非通径压筋板成型模具及压筋曲面板加工方法，具有以下有益效果：

本发明的非通径压筋板成型模具及压筋曲面板加工方法只需通过拼接凸模节段和调节压筋凹槽两端的凹模端部节段间的距离即可调整凸、凹模的长度，以满足多条不同尺寸的压筋一次性成型需求，大大扩展了模具的使用范围，避免了大量的模具生产设计投入。同时，本发明采用先压筋后折弯的加工方式，大幅度减少传统加工方法易导致折弯件变形，需要反复试调的情况，缩短弯折过程中的试调时间，进一步提高弯折件压筋的加工效率。

附图说明

图1为本发明的一种非通径压筋板成型模具的凸模示意图。

图2为图1中凸模的左视图。

图3为本发明的一种非通径压筋板成型模具的凹模示意图。

图4为图3中凹模的左视图。

图5为本发明的一种非通径压筋板成型模具的压头件示意图。

图6为本发明的一种非通径压筋板成型模具的压头件使用示意图。

附图标记说明

凸模模座1，凸模端部节段11、凸模标准节段12、凸模长度调整节段13、螺栓14、凹模模座2、压筋凹槽21、凹模端部节段22、压头件3、压筋槽31、支撑块4、凹槽41。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至6所示，本发明的一种非通径压筋板成型模具，包括凹模模座2和凸模模座1，凹模模座2上设有至少一个压筋凹槽21，该压筋凹槽21的内壁形状与待加工的压筋外壁形状相匹配；凸模模座1上设有凸模，该凸模的外壁形状与待加工的压筋内壁形状相匹配；凸模由若干个凸模节段拼接而成，且凸模节段可拆卸地固定在凸模模座1上；压筋凹槽21两端设有凹模端部节段22，该凹模端部节段22在压筋凹槽21内的位置可调。压筋凹槽21的横截面呈外宽内窄的楔形，压筋凹槽21的两侧内壁为倾斜的光滑平面或曲面，其斜率保持不变或逐渐减小，压筋凹槽21的两侧内壁与槽底面的交接处圆滑过渡；凹模端部节段22的横截面呈与压筋凹槽21相匹配的楔形，凹模端部节段22的内侧面为倾斜的光滑平面或曲面，其斜率保持不变或逐渐减小，该内侧面与压筋凹槽21的两侧内壁、槽底面的交接处均圆滑过渡。凸模节段通过螺栓14固定在凸模模座1上；凹模端部节段22通过螺栓固定在压筋凹槽21内。若干个凸模节段至少包括两个凸模端部节段11，还可以包括凸模标准节段12和/或凸模长度调整节段13。

成型模具还包括压头件3，该压头件3上设有与凸模相匹配的压筋槽31。

加工时，首先根据待压筋长度选取凸模节段，如选取两个凸模标准节段12、两个凸模端部节段11和一个凸模长度调整节段13进行拼接，并将选取的凸模节段依次通过螺栓14固定在凸模模座1上。再根据预压筋长度调节压筋凹槽21内两端的凹模端部节段22间的距离，并通过螺栓将调节好的凹模端部节段22固定在凹模模座2上。

在进行凸模节段拼接时，要注意各凸模节段的拼接中心和拼接顺序，以凸模长度调整节段13为中心，两端依次拼接凸模标准节段12、凸模端部节段11。

在进行压筋板弯折时，应使压头件3的压筋槽31与压筋板上压筋的外壁相匹配，以免压筋在弯折过程中发生扭曲变形。

本发明还提供了一种使用上述成型模具加工非通径压筋曲面板的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、坯料放样，根据设计需要划出压筋位置线，并根据压筋数量在坯料四周留有余量，防止坯料在加工过程中产生收缩。优选地，压筋长度方向的单边余量为20mm，压筋宽度方向的单边余量L与压筋数目N满足：L＝20+10*(N-2)，其中，N≥2，压筋余量的具体设置见表一；

S2、根据待加工压筋长度，调节压筋凹槽、凸模的长度；将凹、凸模模座安装在油压机上，调整凸模、压筋凹槽与压筋位置线在垂直方向上对准；凸模下降冲压以在坯料上压筋，获得压筋板；

S3、对压筋板进行火工矫平，加热温度应为700℃～800℃，最高温度严禁超过900℃，最低温度不得低于600℃；同一压筋板热加工不宜超过3次，温度冷却到200℃～400℃时，严禁捶打、弯曲和成型；压筋板矫平允许偏差1.5mm/m；

S4、切除矫平后的压筋板上的剩余余量；

S5、将压头件3安装在油压机上作为上模，下模为顶部中间开有凹槽41的支撑块4，将压筋板置于上、下模之间，使压头件3上的压筋槽31与压筋板上压筋的外壁相配合，沿压筋长度方向，该压头件分别从压筋板的两端缓慢压向中间，通过压头件3将压筋板压入支撑块4上的凹槽41中，从而获得压筋曲面板；

S6、用样板检查获得的压筋曲面板线型，若不合格，重复上述步骤S5，直至获得合格的压筋曲面板。

表1压筋零件余量设置

综上所述，本发明的非通径压筋板成型模具及压筋曲面板加工方法只需通过拼接凸模节段和调节压筋凹槽两端的凹模端部节段间的距离即可调整凸、凹模的长度，以满足多条不同尺寸的压筋一次性成型需求，大大扩展了模具的使用范围，避免了大量的模具生产设计投入。其次，本发明采用先压筋后折弯的加工方式，既可以降低压筋模具的复杂程度，减少维修费用，也可减少传统加工方法易导致折弯件变形，需要反复试调的情况，缩短弯折过程中的试调时间，从而提高弯折件压筋的加工效率。

本发明生产的压筋板适用于海工装备浮体外板，产品结构具有复杂性，且数量大，工艺难度大。压筋形式与普通压筋不同。经过试验验证，余量的设计可以确保压筋板缺陷的严格控制。另外，本发明曲面压筋成型的工艺顺序对质量保证有优势。模具的设计有高利用率的优势，体现有经济性。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点并具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种非通径压筋板成型模具，包括凹模模座(2)和凸模模座(1)，所述凹模模座(2)上设有至少两个压筋凹槽(21)，所述压筋凹槽(21)的内壁形状与待加工的压筋外壁形状相匹配；所述凸模模座(1)上设有凸模，所述凸模的外壁形状与待加工的压筋内壁形状相匹配，其特征在于，所述凸模由若干个凸模节段拼接而成，所述凸模节段可拆卸地固定在所述凸模模座(1)上；所述压筋凹槽(21)两端设有凹模端部节段(22)，该凹模端部节段(22)在所述压筋凹槽(21)内的位置可调，其中，所述若干个凸模节段包括两个凸模端部节段(11)。

2.根据权利要求1所述一种非通径压筋板成型模具，其特征在于，所述压筋凹槽(21)的横截面呈外宽内窄的楔形，所述压筋凹槽(21)的两侧内壁为倾斜的光滑平面或曲面，压筋凹槽(21)的两侧内壁与槽底面的交接处圆滑过渡。

3.根据权利要求2所述一种非通径压筋板成型模具，其特征在于，所述凹模端部节段(22)的横截面呈与压筋凹槽(21)相匹配的楔形，所述凹模端部节段(22)的内侧面为倾斜的光滑平面或曲面，该内侧面与所述压筋凹槽(21)的两侧内壁、槽底面的交接处均圆滑过渡。

4.根据权利要求1或2所述一种非通径压筋板成型模具，其特征在于，所述凸模节段通过螺栓(14)固定在凸模模座(1)上；所述凹模端部节段(22)通过螺栓固定在压筋凹槽(21)内。

5.根据权利要求4所述一种非通径压筋板成型模具，其特征在于，所述若干个凸模节段还包括凸模标准节段(12)和凸模长度调整节段(13)。

6.根据权利要求1所述一种非通径压筋板成型模具，其特征在于，所述成型模具还包括作为上模的压头件(3)和作为下模的支撑块(4)，所述压头件(3)上设有与凸模相匹配的压筋槽(31)，所述支撑块(4)顶部中间开设有凹槽(41)。

7.一种使用如权利要求6所述的成型模具加工压筋曲面板的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、坯料放样，根据设计需要划出压筋位置线，并根据压筋数量在坯料四周留有余量；

S2、根据待加工压筋长度，调节压筋凹槽、凸模的长度；将凹、凸模模座安装在油压机上，调整所述凸模、所述压筋凹槽与所述压筋位置线在垂直方向上对准；所述凸模下降冲压以在所述坯料上压筋，获得压筋板；

S3、对压筋板进行火工矫平；

S4、切除矫平后的压筋板上的剩余余量；

S5、将压头件安装在油压机上作为上模，下模为顶部中间开有凹槽的支撑块，将压筋板置于上、下模之间，使压头件上的压筋槽与压筋板上压筋的外壁相配合，沿压筋长度方向，该压头件分别从压筋板的两端缓慢压向中间，通过压头件将压筋板压入支撑块上的凹槽中，从而获得压筋曲面板；

S6、用样板检查获得的压筋曲面板线型，若不合格，重复上述步骤S5，直至获得合格的压筋曲面板。

8.根据权利要求7所述的一种加工压筋曲面板的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，压筋长度方向的单边余量为20mm，压筋宽度方向的单边余量L与压筋数目N满足：L＝20+10*(N-2)，其中，N≥2。

9.根据权利要求7所述的一种加工压筋曲面板的方法，其特征在于，所述步骤S3的加热温度为700℃～800℃。

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