CN103567295A - 一种钣金零件的拉深成形方法及成形装置 - Google Patents

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倪兴屹
邱超斌
段嘉庆
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Abstract

本发明提供一种钣金零件的拉深成形方法及成形装置，含有成形凹模和成形凸模，成形凹模的成形槽内侧壁有一个可充气的橡皮囊结构，橡皮囊对板材零件提供一个来自于成形凹模内侧的柔性压力，缓解零件拉深成形断裂，甚至起到转移零件断裂区域的作用，将传统拉深模成形时安全区域作为传力区，提高材料的拉深成形性能。

Description

一种钣金零件的拉深成形方法及成形装置
技术领域
本发明涉及一种薄壁板材的成形技术，具体是一种钣金零件的拉深成形方法及成形装置，尤其适用于深度较大零件拉深成形。
背景技术
目前，一般拉深模是通过凹模与压边圈夹紧毛料后向下运动在凸模上成形零件；完全靠材料自身抗拉力提供动力促使与压边圈接触部分材料向凹模内流动。该种模具结构最大缺点是：在成形零件过程中，与压边圈接触部分材料增厚程度不一致，在转角处增厚最明显导致压边集中此处；因此材料向凹模内流动阻力过大，盒形底部产生明显变薄最终开裂而报废。如果再增加压边力零件更容易开裂，减小压边力又无法满足防止起皱的作用。
发明内容
为了解决目前一般拉深模在成形方面的缺陷，本发明的目的在于提供一种钣金零件的拉深成形方法及成形装置。
一种钣金零件的拉深成形方法，含有成形凹模和成形凸模，用压边圈将待成形的板材压紧在成形凹模的表面，成形凸模在外力的作用下将待成形的板材压拉深进入成形凹模的成形槽内成形，其特征在于成形凸模在对板材进行压拉深过程中还受到一个来自于成形凹模内侧的柔性压力。
实现上述的钣金零件的拉深成形方法的装置，含有成形凹模和成形凸模，其特征在于所述的成形凹模的成形槽内侧壁是一个可充气的橡皮囊结构。为了成形凹模制造的工艺性能，上述的成形凹模是一个由凹模顶盖、凹模侧壁、凹模底组合连接的组合结构，在凹模侧壁的内侧嵌有橡皮馕保护套和可充气的橡皮囊。
本发明有益效果是：
1.增加零件与凸模的有益摩擦力，缓解零件拉深成形断裂，甚至起到转移零件断裂区域的作用，将传统拉深模成形时安全区域作为传力区，提高材料的拉深成形性能。
2.充气囊橡皮填充凹模，模具加工制造几乎不考虑凸凹模的间隙，对凹模精度要求低。
3.模具在冲床上安装与普通拉深模具完全相同，不需特殊结构冲床。
4.本发明使用过程中，气体压力可以根据实际需要进行调节，实用方便。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
附图说明
图1是零件拉深成形受力分析原理图
图2是本发明装配剖面图
图3是图2左侧部分部件局部放大图
图4是本发明气压控制原理图
图中编号说明：1.零件、2.充气橡皮囊、3.保护套、4.凹模顶盖、5.凹模底、6.凹模侧壁、7.压边圈、8.下模座、9凸模、10进气管、11排气管、12连接螺栓、橡胶软管、14带刻度透明玻璃管、15排气阀、16引流漏斗、7储液瓶。
具体实施方式
参见附图：图1是零件拉深成形受力分析原理，图中：F1是材料自身提供的抗拉力，F2是充气囊对零件表面的作用力，F3是F2作用力产生的摩擦力，F4是凹模对零件的压边力，F5是压边力产生的摩擦力。
图1中，现有技术拉深成形时，零件主要受F1、F4、F5的作用而成形，由于凸凹模间隙为1.1倍料厚，F2、F3忽略不计。F4较小时F5也较小，材料向凹模内流动过快零件起皱严重，表面质量差。F4较大时F5也较大，零件完全靠F1提供动力抵抗F5促使材料向凹模流动；危险区材料产生朔性变形逐步变薄，当F1不足够抵抗F5时零件断裂。
实施本发明对零件成形时，由于充气囊气体压力F2作用与零件表面产生摩擦F3；因为零件受F5向外拉，所以F3与F1同向是促使材料向内流动的力。当达到理想状态F1+F3大于F5时，零件危险区最有可能转移到法兰转角处，由于此处始终处于最后成形位置，材料厚度最大最不容易拉裂，将材料的成形性能发挥到极点。
参见图2，为了便于生产模具，凹模通常是由多个组件组成，实施例中的凹模是由凹模顶盖4、凹模侧壁6及凹模底5组成。本申请通过充气橡皮囊2实施对凸模和零件的柔性压力，为了防止充气橡皮囊2受到破坏，将充气橡皮囊2置于一个与凹模内侧匹配的橡皮保护套3中，保护套3的边缘被凹模的组件压紧，形成对充气橡皮囊2的保护。成形时通过进气管10向充气橡皮囊2注入压缩气体，在气压的作用下，充气橡皮囊2施加柔性压力作用于零件1表面，增加零件侧壁与与凸模9的有益摩擦力。拉深成形完毕，气体从橡皮囊排气道11排出，上升冲床滑块凸模9与凹模组件分离；然后向上升起压边圈7，将零件1与凸模9分离，零件1取出。
图3中保护套3厚度大于凹模侧壁6台阶高度，当用若干个连接螺栓12紧固是凹模顶盖4、凹模侧壁6、凹模底5时保护套3被压紧固定，其目的是防止充气橡皮囊2加压膨胀保护套3脱离充气橡皮囊2而无法对其进行保护。
图4给出了橡皮充气囊气压控制原理图，橡胶软管13与充气橡皮囊的排气管11连通，使用时打开排气阀15，从引流漏斗16中缓慢加入液体（如水银），直到液体达到零度线位置关闭排气阀15。根据实际需要，通过进气管11向充气橡皮囊2内注入压缩气体，随着气压上升，储液瓶17中液体被排到带刻度透明玻璃管14内，通过液体上升高度即可换算出充气橡皮囊2的实际气压。如果发现气压过大时，轻轻打开排气阀15，充气橡皮囊2气压下降，带刻度透明玻璃管14中液体下降，达到实际需要的值时关闭排气阀15，即可开启机床试压零件。

Claims (3)

1.一种钣金零件的拉深成形方法，含有成形凹模和成形凸模，用压边圈将待成形的板材压紧在成形凹模的表面，成形凸模在外力的作用下将待成形的板材压拉深进入成形凹模的成形槽内成形，其特征在于成形凸模在对板材进行压拉深过程中还受到一个来自于成形凹模内侧的柔性压力。
2.一种实现如权利要求1所述的钣金零件的拉深成形方法的装置，含有成形凹模和成形凸模，其特征在于所述的成形凹模的成形槽内侧壁是一个可充气的橡皮囊结构。
3.如权利要求2所述的钣金零件的拉深成形装置，其特征在于所述的成形凹模是一个由凹模顶盖、凹模侧壁、凹模底组合连接的组合结构，在凹模侧壁的内侧嵌有橡皮馕保护套和可充气的橡皮囊。
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