专利名称：一种大型曲面工件整体压制成型的定位方法
技术领域：
本发明涉及一种大型曲面工件整体压制成型的定位方法，尤其适用于成型后(特别是中温成型和高温成型)进行二次切割的大型曲面工件压制成型时在模具上的定位方法，该定位方法还可以应用于核电设备、压力容器以及化工设备等机械制造领域。
背景技术：
目前钢板在模具上的定位常用的是定位板、定位销、挡料销、侧刃等零件，但这仅适用于小型、人工操作方便的工件。对于形状复杂或大型工件在模具上的定位困难，而且工件容易产生微量移动，无法控制，造成最终压制成型的工件形状、尺寸与理论有所偏差。特别是对于大尺寸、多曲率、高精度钢板压制成型，最多的采用分段模压加点压， 这种工艺在压制过程中工件依靠划线在模具上定位，而且对于大型工件压制过程中钢板的移动，依靠人工操作或通过吊装的方法，这种方法对操作工的要求很高，而且效率低，成型工件精度低。另外，对于采用中温成型和高温成型的大型曲面板，采用定位板、定位销、挡料销、 侧刃等零件进行定位时，在中温和高温的环境下操作困难时，操作环境差，具有极大的不安全性。虽然整体模压的工艺压制方便，但压制成型过程中工件的定位较困难，特别是在压制过程中对于钢板定位方法的控制目前未见披露。
发明内容
为解决现有技术中的上述技术问题的至少一个方面，提出本发明。根据本发明的技术方案，可以通过在工件表面形成印记的装置在压制成型过程中对工件进行定位，压制成型后根据定位印记划线进行二次切割，从而可以有效、简便地解决大型曲面板整体压制成型后的定位切割精度问题。根据本发明的一个方面，提出了一种大型曲面工件整体压制成型的定位方法，包括如下步骤步骤1 提供压制成型模具，所述压制成型模具包括彼此配合的上模具和下模具；步骤2 将板材定位到下模具上；步骤3 利用上模具挤压定位在下模具上的板材以形成初步曲面工件；以及步骤4 在所述初步曲面工件上形成切割线，以基于该切割线切割出期望形状的大型曲面工件，其中所述上模具或下模具上设置有多个标记装置，在步骤3 中，所述多个标记装置在初步曲面工件上形成多个标记，且在步骤4中，基于所述多个标记形成所述切割线。有利地，在上述方法中，所述多个标记装置包括多个主标记装置，所述多个主标记装置在初步曲面工件上形成多个主标记，所述期望形状的大型曲面工件位于所述多个主标记在所述初步曲面工件上顺次相连所形成的环形曲线之内。有利地，所述初步曲面工件为在俯视图中大致呈矩形或梯形形状，且所述主标记包括形成在所述矩形或梯形的角部的四个标记。
进一步地，所述板材经初切割后定位到下模具上，所述环形曲线距离所述板材的边缘具有50-150mm的余量。更进一步地，在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个主标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。进一步地，所述初步切割线距离所述环形曲线具有O-IOOmm的余量。有利地，所述多个标记装置还包括多个辅助标记装置，所述多个辅助标记装置在初步曲面工件上形成多个辅助标记，所述多个辅助标记沿所述环形曲线形成在相邻的主标记之间。在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个主标记以及至少一部分辅助标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。进一步地，沿所述环形曲线，在每两个相邻主标记之间的大体上中部位置形成至少一个辅助标记。有利地，在步骤3与步骤4之间，还包括步骤5 抬起上模具，以及将所述初步曲面工件放置到支架上，且在步骤5中，根据所述辅助标记调整或确定所述初步曲面工件在所述支架上的位置。有利地，在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。有利地，上述设计数据包括所述期望形状的大型曲面工件的边缘的设计弧长以及设计弦高。在以上方法中，有利地，每一个所述标记装置包括定位孔以及设置在该定位孔中以露出端部的标记件，所述标记件在步骤3中在所述初步曲面工件上形成所述多个标记。 可选地，所述标记件由石墨或低强度金属制成。每一个所述标记装置也可为形成在上模具或下模具的压制表面上的凸起。在以上方法中，所述大型曲面工件为拼装核电站用钢制安全壳的部件。在以上方法中，所述板材的面积大于4平方米。
本发明将参照附图来进一步详细说明，其中图1根据本发明的一个实施例的大型曲面工件整体压制成型的定位方法的示意图；图2为图1中的上模具的立体示意图，其中示出了设置在压制表面上的标记装置。
具体实施例方式虽然将参照含有本发明的较佳实施例的附图充分描述本发明，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的发明，同时获得本发明的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明所描述的示例性实施例。下面参照图1、2描述根据本发明的一种示例性实施例的大型曲面工件整体压制成型的定位方法。图1为根据本发明的一个实施例的大型曲面工件整体压制成型的定位方法的示意图。图2为图1中的上模具的立体示意图，其中示出了设置在压制表面上的标记装置4。所述方法包括如下步骤步骤1 提供压制成型模具，所述压制成型模具包括彼此配合的上模具1和下模具 (未示出)；步骤2 将板材(未示出，可以例如钢板的金属板，或其它可以整体压制成型的板材)，定位到下模具上；步骤3 利用上模具1挤压定位在下模具上的板材以形成初步曲面工件2 ；以及步骤4 在所述初步曲面工件2上形成切割线21，以基于该切割线21切割出期望形状的大型曲面工件22，其中所述上模具1或下模具(图1中为上模具1上)上设置有多个标记装置4，在步骤 3中，所述多个标记装置4在初步曲面工件2上形成多个标记3，且在步骤4中，基于所述多个标记3形成所述切割线21。所述多个标记装置4包括多个主标记装置41，所述多个主标记装置41在初步曲面工件上形成多个主标记A、B、C、D，参见图1，所述期望形状的大型曲面工件位于所述多个主标记在所述初步曲面工件上顺次相连所形成的环形曲线23之内。需要注意的是，这里的主标记的位置以及数量仅仅是示意性的，只要主标记可以帮助确定切割线21即可。所述期望形状的大型曲面工件22位于所述多个主标记在所述初步曲面工件2上顺次相连所形成的环形曲线23之内。还需要注意的是，虽然在本发明的具体实施例中，环形曲线23环绕切割线21设置，但是，环形曲线23也可以设置在切割线21之内，或者，主标记也可以位于用于二次切割的切割线21之内。所述初步曲面工件2可以为在俯视图中大致呈矩形或梯形形状，且所述主标记包括形成在所述矩形或梯形的角部的四个标记。所述板材经初切割(即，一次切割)后定位到下模具上，所述环形曲线23距离所述板材的边缘具有50-150mm的余量。在步骤4中，还可提供测量设备，所述测量设备以所述多个主标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线(即二次切割所基于的切割线)。所述初步切割线距离所述环形曲线具有 O-IOOmm的余量。在余量为0的情况下，环形曲线本身就可以形成为该初步切割线。所述设计数据包括所述期望形状的大型曲面工件22的边缘的设计弧长以及设计弦高。所述多个标记装置4还可包括多个辅助标记装置42，所述多个辅助标记装置42在初步曲面工件2上形成多个辅助标记E-J，如图1中所示，所述多个辅助标记沿所述环形曲线形成在相邻的主标记之间。可选地，在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个主标记以及至少一部分辅助标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。有利地，沿所述环形曲线23，在每两个相邻主标记之间的大体上中部位置形成至少一个辅助标记。需要注意的是， 这里的辅助标记的位置以及数量也仅仅是示意性的。有利地，在步骤3与步骤4之间，还包括步骤5 抬起上模具1，以及将所述初步曲面工件2放置到支架(未示出)上，且在步骤5中，根据所述辅助标记调整或确定所述初步曲面工件2在所述支架上的位置。例如，在辅助标记与支架上的对应位置对准的情况下，可以认定初步曲面工件2已经正确地定位在支架上，以便于进行随后的精确切割(或二次切割)。同样，在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。有利地，所述设计数据包括所述期望形状的大型曲面工件的边缘的设计弧长以及设计弦高。每一个所述标记装置4包括定位孔以及设置在该定位孔中以露出端部的标记件， 所述标记件在步骤3中在所述初步曲面工件上形成所述多个标记。所述标记件由石墨或低强度金属制成。在定位孔内装满石墨等有色物或安装低强度金属，压制成型时石墨等有色物或低强度的金属会在工件上留下印记，压制完毕后依然清晰可见。可选地，每一个所述标记装置4为形成在上模具或下模具的压制表面上的凸起。 或者，可选地，每一个所述标记装置4可以为形成在上模具或下模具的压制表面上的凹部。 明显地，上模具或下模具的硬度从而该凸起或该凹部的硬度高于被压制的板材的硬度。定位孔、凸起或凹部位于曲面工件的成型尺寸范围内，具体位置根据最终期望的大型曲面工件的形状、边缘弧长以及切割工艺确定。根据本发明的上述方法可以应用于核电设备、压力容器以及化工设备等机械制造领域。更具体地，本发明的上述方法可以用于整体压制成型拼装核电站用钢制安全壳的部件。在本发明中，用于整体压制成型的板材的面积优选地大于4平方米。下面以整体压制成型大型曲面钢板为例具体说明根据本发明的大型曲面工件压制成型的工艺流程。该工艺流程依次包括下料切割；初定位；压制成型；二次精确切割。其中下料切割(对应于上文的一次切割)按照期望形状的大型曲面工件22的形状、 尺寸以及模具尺寸对钢板进行粗切割。钢板下料切割到要求的尺寸设计为为期望形状的大型曲面工件22的理论形状弧线(或上文的切割线21)向外留出IOOmm余量；初定位将钢板直接放至模具上，此过程无需精确定位。压制成型压制成型过程中钢板的定位依靠上模具的下底面的定位装置4。定位装置4在钢板上形成10个点(点A-J)，且在产品理论形状弧线(或上文的切割线21)基础上留有约30mm余量，以保证产品在形成的印记区域范围内，其中A、B、C、D四个角点为压制完成后形成切割线21 (或二次切割划线)的基准点，点E-J为期望形状的大型曲面工件22 在支架上定位用。定位孔装满石墨等有色物或安装低强度金属，压制成型时石墨等有色物或低强度的金属会在工件上留下印记，形成的印记A-J对应于定位孔的位置，压制完毕后该印记或标记依然清晰可见，这样可以方便测量时找准基准和定位，不需要重新定基准，从而，即使钢板在刚开始放置时有轻微的倾斜，依靠定位基准可以很方便的找到定位点。二次精确切割上模抬起后，将初步曲面工件2吊装至支架上，根据形成的辅助标记E-J调整或确定初步曲面工件2在支架上的位置；利用测量设备，例如激光测量设备，以 A、B、C、D点为基准向内约30mm处开始测量，测量设备将自动计算所测得的边缘的弧长、弦高等，并根据测量数据与理论数据的比较结果进行微调，从而寻找到合适的边缘进行划线，然后，基于该划线进行精确切割。采用本发明的大型曲面工件整体压制成型的定位方法，不会影响最终钢板成型后的尺寸大小，提高效率的同时也可以保证钢板压制后的尺寸符合质量要求。具体地，根据本发明的方法至少可以获得如下技术效果之一(1)本发明专利的定位方法利用设定在大型曲面板模具上的压制表面的压制定位点进行定位，与采用定位板、定位销、挡料销、侧刃等零件进行定位相比，操作简单。(2)本发明专利描述的定位方法，对于大型曲面板压制前的定位要求简单，操作方便，降低了劳动强度，提高了工作效率。(3)本发明专利描述的定位方法，克服了大型曲面板重量大、压制过程中产生滑移、坯料不规整、移动不方便等不利因素的影响，能够提高工作效率。(4)本发明专利描述的定位方法，通过整体压制后再根据压制定位压痕进行二次切割，确保了曲面板压制精度，提高成品率。(5)本发明专利描述的定位方法，减少了中温成型和高温成型曲面板定位时的精确调整要求，提高工作效率。(6)本发明专利描述的定位方法，减少了中温成型和高温成型曲面板定位时的精确调整要求，极大的改善了工人的操作环境，提高安全性。在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本发明亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。
权利要求
1.一种大型曲面工件整体压制成型的定位方法，包括如下步骤步骤1 提供压制成型模具，所述压制成型模具包括彼此配合的上模具和下模具； 步骤2 将板材定位到下模具上；步骤3 利用上模具挤压定位在下模具上的板材以形成初步曲面工件；以及步骤4 在所述初步曲面工件上形成切割线，以基于该切割线切割出期望形状的大型曲面工件， 其中所述上模具或下模具上设置有多个标记装置，在步骤3中，所述多个标记装置在初步曲面工件上形成多个标记，且在步骤4中，基于所述多个标记形成所述切割线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个标记装置包括多个主标记装置，所述多个主标记装置在初步曲面工件上形成多个主标记，所述期望形状的大型曲面工件位于所述多个主标记在所述初步曲面工件上顺次相连所形成的环形曲线之内。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述板材经初切割后定位到下模具上，所述环形曲线距离所述板材的边缘具有 50-150mm的余量。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个主标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述初步切割线距离所述环形曲线具有O-IOOmm的余量。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述设计数据包括所述期望形状的大型曲面工件的边缘的设计弧长以及设计弦高。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述初步曲面工件为在俯视图中大致呈矩形或梯形形状，且所述主标记包括形成在所述矩形或梯形的角部的四个标记。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个标记装置还包括多个辅助标记装置，所述多个辅助标记装置在初步曲面工件上形成多个辅助标记，所述多个辅助标记沿所述环形曲线形成在相邻的主标记之间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个主标记以及至少一部分辅助标记为基准确定初步切割线，然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。
10.根据权利要求8所述的方法，其中沿所述环形曲线，在每两个相邻主标记之间的大体上中部位置形成至少一个辅助标记。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤3与步骤4之间，还包括步骤5 抬起上模具，以及将所述初步曲面工件放置到支架上，且在步骤5中，根据所述辅助标记调整或确定所述初步曲面工件在所述支架上的位置。
12.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤4中，还提供测量设备，所述测量设备以所述多个标记为基准确定初步切割线， 然后根据期望形状的大型曲面工件的设计数据对所述初步切割线进行调整以形成所述切割线。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述设计数据包括所述期望形状的大型曲面工件的边缘的设计弧长以及设计弦高。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中每一个所述标记装置包括定位孔以及设置在该定位孔中以露出端部的标记件，所述标记件在步骤3中在所述初步曲面工件上形成所述多个标记。
15.根据权利要求14所述的方法，其中 所述标记件由石墨或低强度金属制成。
16.根据权利要求14所述的方法，其中每一个所述标记装置为形成在上模具或下模具的压制表面上的凸起。
17.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中 所述大型曲面工件为拼装核电站用钢制安全壳的部件。
18.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中 所述板材的面积大于4平方米。
全文摘要
一种大型曲面工件整体压制成型的定位方法，包括如下步骤步骤1提供压制成型模具，所述压制成型模具包括彼此配合的上模具和下模具；步骤2将板材定位到下模具上；步骤3利用上模具挤压定位在下模具上的板材以形成初步曲面工件；以及步骤4在所述初步曲面工件上形成切割线，以基于该切割线切割出期望形状的大型曲面工件，其中所述上模具或下模具上设置有多个标记装置，在步骤3中，所述多个标记装置在初步曲面工件上形成多个标记，且在步骤4中，基于所述多个标记形成所述切割线。
文档编号B21D43/00GK102554057SQ20111035255
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者李军, 杨中伟, 王厚高, 王国彪, 胡永清, 郑卫贞, 阳作勇, 高伟 申请人:国家核电技术有限公司, 山东核电设备制造有限公司