CN102716963A - 一种金属板材背压拉深成形方法及模具 - Google Patents
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Abstract
一种金属板材拉深成形模具，其凹模下端固定在压机工作台上，凹模型腔的下部设有与成形件形状相对应的背压头，凹模上面设有压边圈，该压边圈上部为加料筒用以盛装固体颗粒介质，冲头置于加料筒内的颗粒介质之上。拉深成形时，将金属板材置于凹模上表面，同时板材下表面与背压头相接触，然后对压边圈施加压边力，再向料筒内添加固体颗粒介质；冲头下行使固体颗粒介质产生成形压力，同时对金属板材下面的背压头施加背压，背压压力小于压头压力，直到板材变形到需要的成形高度；冲头及压边圈回程，背压头顶起，卸下工件。本发明结构简单，成形零件的壁厚差明显减小，板材零件可一次拉深成形，无需密封，没有污染，颗粒介质可以循环使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属板材的成形方法及模具。
背景技术
金属板材的普通刚性模拉深方法虽然应用较为广泛，但对于大高径比的板材成形需要进行多次拉深，模具成本高，并且拉深件的尺寸精度、表面粗糙度不高，壁厚局部变薄，难以成形复杂形状零件，不能适应多品种小批量生产。
目前，针对传统凸凹模拉深对成形低塑性、大变形板材零件的不足，提出了板材软模成形。板材的软模成形是利用某种传力介质作为凸模（凹模），再用以刚性凹模（凸模），在传压介质的作用下，使板材成形的工艺。现在已近出现了板材的聚氨酯软模成形、液压成形、粘性介质成形。这些工艺的出现一定程度上提高了板材的成形极限。但是，这些工艺都存在自身的不足。
板材的液压成形中，对液体必须采用密封圈强制密封，这就使得板材的流动受到限制，不利于板材的成形。况且，在成形过程中，一旦板材出现失稳起皱现象，油液飞溅，污染环境。另外，液压成形中，必须配备复杂的控制系统，模具结构复杂。
为了解决液压成形中密封困难的缺点所出现的粘性介质成形，虽然在一定程度上弥补了液压成形的不足，但是，粘性介质成形仍然需要密封，模具也需要配备单独的控制系统，成形后工件清理困难。粘性介质成形的这些不足也限制粘性介质成形工艺的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构形式简单、板材零件能一次拉深成形、零件成形质量好的金属板材背压拉深成形方法及模具。
一、本发明的金属板材成形模具包括冲头、压边圈、加料筒、固体颗粒介质、凹模和背压头。其中，凹模下端固定在压机工作台上，凹模型腔侧壁形状根据成形件的形状而定，凹模型腔的下部设有与成形件形状相对应的背压头。凹模上面设有压边圈，该压边圈上部为加料筒用以盛装固体颗粒介质，冲头置于加料筒内的颗粒介质之上。
二、本发明的成形方法如下：
1、在与金属板材相接触的凹模和压边圈上涂有润滑剂。
2、将金属板材置于凹模上表面，该板材下表面与背压头相接触，在板材变形过程中，背压头下行，背压头行程按需要确定。
3、在压边圈上施加压边力，防止板材在变形过程中起皱。
4、在加料筒内添加固体颗粒介质（固体颗粒介质可以为金属球或非金属球，粒径0.1~4mm），该固体颗粒介质的添加量即固体颗粒介质的体积≥拉深成形件容积。
5、然后冲头下行使固体颗粒介质产生成形压力，同时对金属板材下面的背压头施加压力，背压压力小于冲头压力。金属板材在固体颗粒介质的成形压力和背压头的背压共同作用下产生塑性变形，直到板材变形到需要的成形高度。
6、冲头及压边圈回程，背压头顶起，卸下工件。
为提高板材成形极限，解决工件底部过度减薄现象的发生，本发明提出在固体颗粒介质成形工艺中，在底部引入背压，可以有效抑制底部减薄，从而提高拉深深度。通过背压力控制板材底部的减薄，有效的控制了板材拉深成形零件的壁厚差，提高了板材的一次拉深成形极限，背压头还具有顶出工件功能，方便成形后卸料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、由于固体颗粒介质具有良好的流动性，因此采用固体颗粒介质成形既具有液压成形和粘性介质成形的优势，又克服了液压成形和粘性介质成形的不足，使得模具结构简单。
2、将固体颗粒介质成形工艺与背压技术相结合，改变了板材底部区域的应力状态，有效抑制了拉深过程中该区域厚度的减薄，保证了壁厚均匀性，可以使大高径比、拉深系数小的板材零件一次拉深成形。
3、通过控制背压头的行程和形状，可以任意改变板材拉深成形工件的高度和形状。
4、节能环保，无需密封，没有污染，颗粒介质可以循环使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意简图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的金属板材背压拉深成形模具的凹模5下端固定在压机工作台上，凹模型腔侧壁形状根据成形件的形状而定，凹模型腔的下部设有与成形件形状相对应的背压头6，凹模型腔侧壁为圆柱形，工件底部为向内凹形。压边圈2的上部设有加料筒7，冲头1置于颗粒介质之上。
拉深成形时，首先在与金属板材4相接触的凹模和压边圈上涂润滑剂，将板厚为1mm的金属板材置于凹模上表面，该板材下表面与背压头相接触。然后对压边圈施加压边力F，防止板材在变形过程中起皱；再向料筒内添加粒径为0.2mm的钢球3，其添加量约等于拉深成形件容积；接着冲头下行，施加压力P1，使固体颗粒介质产生成形压力，同时对金属板材下面的背压头施加压力P2，背压压力P2小于冲头压力P1。背压头下行行程按需要确定。金属板材在固体颗粒介质的成形压力和背压头的背压共同作用下产生塑性变形，直到板材变形到需要的成形高度；最后冲头及压边圈回程，背压头顶起，卸下工件。
Claims (2)
1.一种金属板材拉深成形模具，包括冲头、压边圈、加料筒、固体颗粒介质、凹模和背压头，其特征在于：其凹模下端固定在压机工作台上，凹模型腔侧壁形状根据成形件的形状而定；凹模型腔的下部设有背压头，拉深成形时，该背压头与板材下表面接触；凹模上面设有压边圈，该压边圈上部为加料筒用以盛装固体颗粒介质，冲头置于加料筒内的颗粒介质之上。
2.一种金属板材背压拉深成形的方法，其特征在于：
（1）在与金属板材相接触的凹模和压边圈上涂有润滑剂；
（2）将金属板材置于凹模上表面，该板材下表面与背压头相接触，在板材变形过程中，背压头下行，背压头行程按需要确定；
（3）在压边圈上施加压边力，防止板材在变形过程中起皱；
（4）在加料筒内添加固体颗粒介质，固体颗粒介质为金属球或非金属球，粒径为0.1~4mm，该固体颗粒介质的添加量即固体颗粒介质的体积≥拉深成形件容积；
（5）然后冲头下行使固体颗粒介质产生成形压力，同时对金属板材下面的背压头施加压力，背压压力小于冲头压力，金属板材在固体颗粒介质的成形压力和背压头的背压共同作用下产生塑性变形，直到板材变形到需要的成形高度；
（6）冲头及压边圈回程，背压头顶起，卸下工件。
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