折弯成型工艺方法及管材和车辆
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体而言，涉及一种折弯成型工艺方法及管材和车辆。
背景技术
高强度的薄壁金属管材轻量化性能良好，将其折弯后可应用在车辆零部件上，以降低车辆的重量，但由于管材的屈服强度较高，壁厚较薄，如采用传统弯管机冷加工的方案，管材不易折弯，且折弯时管材的内壁和侧壁会产生褶皱变形，管材的外壁延伸率较大时容易断裂，如果采用对管材内壁局部加热+辊压成型的方案，则存在加工设备复杂，难以加工短尺寸和复杂折弯形状的零件，且生产制造的设备成本过高。
发明内容
本发明旨在提供一种针对上述问题的解决方案。为此，本发明第一方面在于提出一种折弯成型工艺方法，可降低管材折弯成型的难度和加工成本。
本发明第二方面在于提出了一种由上述折弯成型工艺方法制成的管材。
本发明第三方面在于提出了一种管材，所述管材上设置有至少一个切割槽，每个所述切割槽将所述管材分成第一管部和第二管部，所述管材在所述切割槽折弯，以使所述第一管部和所述第二管部位于不同的直线上。
本发明第四方面在于提出了一种车辆，包括上述第二方面的折弯成型工艺方法制成的管材，或包括上述第三方面的管材。
根据本发明第一方面实施例的折弯成型工艺方法，包括：在管材上切割工艺槽，以使所述管材被所述工艺槽分成第一管部和第二管部；对所述第一管部和/或所述第二管部施加折弯力矩，使所述工艺槽合拢。
根据本发明第一方面实施例的折弯成型工艺方法，可以冷加工的方式，通过较小的折弯力矩将管材折弯成型，且可以成型为复杂的折弯形状，从而有利于降低管材折弯成型的难度和加工成本。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述工艺槽包括：第一侧壁、第二侧壁，对所述第一管部和/或所述第二管部施加折弯力矩，使所述第一侧壁、所述第二侧壁收窄至贴合。
进一步地，将所述第一侧壁、所述第二侧壁焊接固定。
根据本发明第一方面的一些实施例，在管材上切割工艺槽时，切割第一槽、第二槽和第三槽，所述第一槽与所述管材的长度方向垂直，所述第二槽与所述第一槽相交且所述第二槽与所述第一槽夹角等于所述管材折弯角度的一半，所述第三槽与所述第一槽相交且所述第三槽与所述第一槽夹角等于所述管材折弯角度的一半，所述第二槽与所述第三槽相对于所述第一槽在所述管材的长度方向上左右对称，且所述第一槽、所述第二槽和所述第三槽贯通为所述工艺槽。
根据本发明第二方面实施例的管材，由上述的折弯成型工艺方法制成。
根据本发明第三方面实施例的管材，所述管材上设置有至少一个切割槽，每个所述切割槽将所述管材分成第一管部和第二管部，所述管材在所述切割槽折弯，以使所述第一管部和所述第二管部位于不同的直线上。
根据本发明第三方面的一些实施例，所述切割槽包括：第一侧壁、第二侧壁以及连接所述第一侧壁和所述第二侧壁的槽底壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁贴合。
进一步地，将所述第一侧壁、所述第二侧壁焊接固定。
根据本发明第三方面的一些实施例，所述管材为横截面为圆形或正多边形的钢管型材。
根据本发明第四方面实施例的车辆，包括上述第二方面的折弯成型工艺方法制成的管材，或包括上述第三方面的管材。
所述第二方面实施例的管材、第三方面实施例的管材和车辆与上述的折弯成型工艺方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是管材的示意图；
图2是多个管材并排固定的示意图；
图3是管材切割第一槽的示意图；
图4是管材切割第二槽的示意图；
图5是管材切割第三槽的示意图；
图6是管材切割多个工艺槽的示意图；
图7是图6的主视图；
图8是图7在A处的放大图；
图9是管材折弯的示意图；
图10是第一侧壁、第二侧壁焊接固定的示意图。
附图标记：
管材10、工艺槽1、第一槽11、槽底壁111、第二槽12、第一侧壁121、第三槽13、第二侧壁131、切割刀具20。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1-图10详细描述根据本发明实施例的折弯成型工艺方法。
参照图1-图10所示，折弯成型工艺方法包括：在管材10上切割工艺槽1，以使管材10被工艺槽1分成第一管部和第二管部，对第一管部和/或第二管部施加折弯力矩，使工艺槽1合拢，以实现对管材10的折弯成型。
具体地，切割的工艺槽1去除了连接第一管部和第二管部的一部分材料，可降低第一管部和第二管部的连接刚度，切割工艺槽1后的管材10可固定在定位工装上，通过对第一管部施加折弯力矩，或对第二管部施加折弯力矩，或对第一管部和第二管部施加折弯力矩，使工艺槽1合拢，实现管材10的折弯，由于工艺槽1降低了降低第一管部和第二管部的连接刚度，可在定位工装上以较小的折弯力矩实现管材10的折弯，折弯管材10时工艺槽1 合拢，工艺槽1可减少折弯处的褶皱变形，防止折弯处的管材10发生崩溃和异形变形，从而实现以冷加工的方式对管材10的折弯成型，进而有利于降低管材10折弯成型的加工难度。
需要说明的是，可以在管材10上的不同位置切割多个工艺槽1，对每个工艺槽1的两端或一端施加折弯力使工艺槽1合拢，进而可实现将管材10成型为复杂的折弯形状。
根据本发明的折弯成型工艺方法，可以冷加工的方式，通过较小的折弯力矩将管材10 折弯成型，且可以成型为复杂的折弯形状，从而有利于降低管材10折弯成型的难度和加工成本。
参照图6-图9所示，工艺槽1包括：第一侧壁121、第二侧壁131，对第一管部和/或第二管部施加折弯力矩，使第一侧壁121、第二侧壁131收窄至贴合，以减少管材10在折弯处的褶皱变形，防止折弯处的管材10发生崩溃和异形变形。
参照图8和图10所示，将第一侧壁121、第二侧壁131焊接固定，以使管材10保持折弯后的形状，并在折弯处满足力学性能要求。
参照图2-图8所示，在管材10上切割工艺槽1时，切割第一槽11、第二槽12和第三槽13，第一槽11与管材10的长度方向垂直，第二槽12与第一槽11相交且第二槽12与第一槽11夹角β等于管材10折弯角度的一半，第三槽13与第一槽11相交且第三槽13 与第一槽11长度夹角α等于管材10折弯角度的一半，第二槽12与第三槽13相对于第一槽11在管材10长度方向上左右对称，且第一槽11、第二槽12和第三槽13贯通为工艺槽 1，以去除了连接第一管部和第二管部的一部分材料，降低第一管部和第二管部的连接刚度，减少折弯处的褶皱变形，防止折弯处的管材10发生崩溃和异形变形。
具体地，夹角α与夹角β相等，夹角α与夹角β的和为管材10的折弯角度，以通过控制夹角α与夹角β的大小，实现工艺槽1合拢时管材10达到预设的折弯角度，另外，第二槽12与第三槽13相对于第一槽11在管材10长度方向上左右对称，也就是说，第一侧壁121与第二侧壁131相对于第一槽11对称，以在管材10的折弯成型时，折弯管材10 的外壁的延伸均匀，防止折弯时管材10的外壁断裂。
优选地，在管材10上切割工艺槽1时，第一槽11最先切割，且第一槽11的槽深大于第二槽12和第三槽13的槽深，从而有利于切割第二槽12和第三槽13的废料取出，且便于控制第二槽12和第三槽13的切割深度，第一槽11的槽深大于第二槽12和第三槽13的槽深还有利于进一步地降低第一管部和第二管部的连接刚度，减少管材10在折弯处的褶皱变形，减小折弯管材10的折弯力矩。
参照图1-图10所示，根据本发明实施例的折弯成型工艺方法，批量加工具有复杂的折弯形状管材10的步骤如下:
1)将多个管材10通过夹持工装并排固定；
2)使用切割设备的切割刀具20在与管材10的长度方向垂直的方向切割第一槽11，然后在第一槽11的两侧向第一槽11倾斜地切割第二槽12和第三槽13；
3)重复步骤2)，使管材10需要折弯处均切割工艺槽1，工艺槽1的开口朝向管材10折弯方向；
4)将管材10固定在定位工装上，对第一管部和/或第二管部施加折弯力矩，直至第一侧壁121、第二侧壁131收窄至贴合；
5)将第一侧壁121、第二侧壁131焊接固定。
根据本发明实施例的折弯成型工艺方法，可以冷加工的方式，通过较小的折弯力矩将刚度较大的薄壁管材10折弯成型，且可以成型为复杂的折弯形状，加工工艺简单，从而有利于降低管材10折弯成型的难度，降低加工过程的设备成本，还适于小批量和大批量生产制造。
根据本发明第二方面实施例的管材10，管材10由上述实施例的折弯成型工艺方法制成，从而有利于降低管材10折弯成型的难度和加工成本。
根据本发明第三方面实施例的管材10，管材10上设置有至少一个切割槽，每个切割槽将管材10分成第一管部和第二管部，切割槽可降低第一管部和第二管部的连接刚度，管材 10在切割槽折弯，以使第一管部和第二管部位于不同的直线上，以实现以较小的折弯力矩即对管材10的折弯。
参照图8和图9所示，切割槽包括：第一侧壁121、第二侧壁131以及连接第一侧壁121和第二侧壁131的槽底壁111，第一侧壁121和第二侧壁131贴合，也就是说，切割槽预先切除了管材10在折弯处会发生褶皱变形的部分，从而有利于提升制造管材10的良品率。
参照图10所示，将第一侧壁121、第二侧壁131焊接固定，以使管材10保持折弯后的形状，并在折弯处满足力学性能要求。
在本发明的一些实施例中，管材10为横截面为圆形或正多边形的钢管型材，优选地，管材10为横截面为正多边形的钢管型材，例如横截面为矩形钢管型材，从而有利于折弯后第一侧壁121、第二侧壁131的焊接操作。
根据本发明第四方面实施例的车辆，包括上述第二方面的折弯成型工艺方法制成的管材10，或包括上述第三方面的管材10，在一些具体实施例中，管材10为超高强度的薄壁矩形钢管，并用于座椅骨架和仪表横梁，钢管可以是多点折弯的复杂形状，以满足座椅骨架的形状要求，钢管折弯的生产成低、生产效率高，同时，超高强度的薄壁矩形钢管在满足座椅安全、法规和性能要求的情况下，可以使座椅骨架相对于传统技术方案重量减轻20％以上，从而有利于车辆的轻量化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
