CN103861927A - 一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法 - Google Patents

一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103861927A
CN103861927A CN201410100252.1A CN201410100252A CN103861927A CN 103861927 A CN103861927 A CN 103861927A CN 201410100252 A CN201410100252 A CN 201410100252A CN 103861927 A CN103861927 A CN 103861927A
Authority
CN
China
Prior art keywords
die
punch
spot
forming
forcing press
Prior art date
Application number
CN201410100252.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103861927B (zh
Inventor
苑世剑
刘伟
徐永超
Original Assignee
哈尔滨工业大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 哈尔滨工业大学 filed Critical 哈尔滨工业大学
Priority to CN201410100252.1A priority Critical patent/CN103861927B/zh
Publication of CN103861927A publication Critical patent/CN103861927A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103861927B publication Critical patent/CN103861927B/zh

Links

Abstract

一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法,涉及一种薄壁曲面板材零件的成形装置及方法。以解决复杂曲面、薄壁、深腔零件的成形困难问题。多个小冲头独立设置,多个小冲头上端穿入凸模体通孔内,每个小冲头上端与直线驱动装置相连,凹模为上端敞口、下端封闭的半封闭式腔体,弹性垫板及金属护板由下至上叠放在凹模上端面。调整多个小冲头的高度以实现多点凸模的外轮廓构型,在凹模的上端面依次放置待成形板坯、弹性垫板及金属护板;压边圈下行与凹模合模,多点凸模下行并向待成形板坯施加拉深力;同时,通过增压系统向凹模内腔充入液体介质,直到拉深结束获得所需形状的零件。本发明用于板材成形,可成形复杂曲面、薄壁深腔零件。

Description

一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种板材拉深成形装置及方法,具体涉及一种复杂曲面、薄壁、深腔板材零件的成形装置及方法。
背景技术
[0002] 随着航天、航空以及汽车工业的发展,传统板材零件向复杂曲面(空间自由曲面)、薄壁(板坯相对厚度t/D〈0.5%,其中t表示板坯厚度,D表示板坯直径)、深腔(零件相对高度h/d>l,其中h表示零件高度,d表示零件开口直径)等趋势发展,对成形技术提出了更高的要求。传统制造技术存在模具费用高、成形道次多、制造周期长、成形性差等问题,无法满足板材成形技术发展的需要。如采用传统刚性模具的拉深技术成形半球面形、锥形、抛物面形以及车身覆盖件等具有复杂曲面形状的薄壁深腔零件时,板材存在较大的区域未接触凸模和凹模而处于悬空状态,在纬向收缩产生的压应力下极易导致内皱缺陷,普通拉深技术很难一次拉深成形,通常需要采用3〜6次的多道次拉深才能解决,为此需要增加多套拉深模具费用。如果采用铝合金、高温合金、不锈钢等低塑性或难变形材料成形上述零件,由于板材成形极限低和加工硬化的原因,拉深成形过程中还要增加多次退火步骤。
[0003] 针对以上问题,国内外提出了板材充液拉深成形、多点成形、粘性介质成形、弹性模成形、渐进成形等多种柔性成形技术。
[0004] 板材充液拉深成形采用流体介质代替模具传递载荷,使板材在流体介质的压力作用下贴靠凸模或凹模,通过控制流体介质压力和压边力可以实现复杂曲面板材零件成形。充液拉深成形具有“摩擦保持效果”和“流体润滑效果”,能显著提高成形极限、减少成形道次,具有成形精度高、表面质量好等特点;此外,充液拉深过程悬空区板材在液压作用下产生反胀变形并形成“软拉深筋效果”,对控制悬空区起皱非常有利,尤其适合复杂曲面薄壁深腔零件的成形。但是,流体介质在成形过程中对模具产生较大的反作用力,反作用力随着液体压力和模具作用面积的增加而增加,导致设备吨位急剧增加;此外,充液拉深依靠凸模型面控制最终零件的成形精度,因此对凸模加工精度要求较高。
[0005]多点成形采用一系列规则排列、离散的基本体代替整体模具,该方法的优点是:基本体高度可调,可以实现不同形状复杂曲面的构型,因而可以减少模具加工费用,尤其适合异形曲面件的成形;但是,由于基本体群实质上是将整体模具型面用离散的小模具代替,并没有在根本上改变模具和板料的接触状态,板材在成形初期只与少数的基本体发生接触,由于接触点少、变形分布不均匀,极易发生局部应力集中,曲面件成形中常见的压痕、起皱、局部颈缩等缺陷不可避免。
[0006] 粘性介质成形和弹性模成形虽然已经有了一些工业应用实例,但由于该技术成形效率低、不利于实现自动控制等原因,目前很难实现大规模的工业应用。
[0007] 渐进成形适合产品初期样件的试制,但同样因成形效率低、局部变形剧烈等不足,目前仍然处于研究阶段,距离实际应用存在很多技术问题需要解决。
[0008] 针对以上问题,国内外研究人员在以上成形技术的基础上,开展了以下工作:[0009] 1、多点压机成形:传统多点成形时基本体之间没有相互运动,专利CN1338367A提出多点压机成形的特点是:成形前不对上、下基本体进行调整,而是在成形过程中调整上、下基本体位置,板材在成形过程中始终受到基本体的约束,可以控制加载和变形;但该方法需要采用单独的液压缸或电机控制每个基本体的加载和位移,因此结构复杂、基本体控制困难、控制精度要求高、设备成本高昂。
[0010] 2、改进型多点压机成形:专利CN102101363A针对传统多点成形和多点压机成形的不足,提出采用上压头基本体作为加压单元,并根据拟成形板材曲面形状预先调好高度,采用液压驱动的下压头基本体作为支撑单元相应地对拟成形板材实现支撑和法向约束,成形过程中无需调整基本体构型,操作方便,并能够抑制起皱。但该方法成形的板材变形方式不同于拉深成形,而是具有明显的弯曲成形特点,因而零件回弹大,对于大曲率零件成形,回弹问题更加突出。
[0011] 3、粘性介质多点成形:专利CN1864884A提出一种下模采用粘性介质作为传力介质取代传统凹模或多点下模,上模采用多点结构和粘性介质相结合的成形装置,其优点是粘性介质具有粘着力,可以在板材变形的不同区域产生不同的变形力,有利于提高成形极限,此外粘性介质易于实现密封。但是,由于粘性介质内部压力的不均匀分布,常常导致实际成形过程中粘性介质压力难于实现分区控制,也无法实现加载路径的合理优化,特别是对曲面件拉深成形的悬空区起皱问题并没有实质性的改善。
[0012] 4、液体凸模多点胀形:专利 CN102716965A、CN10278696A、CN102814379A 提出采用液体做为凸模,采用多点模具作为凹模,采用液压胀形的方式成形双曲件,该方法具有成形精度高、液体压力可控等优点。但是,该方法采用液体作为凸模,为了建立板材成形所需要的压力,法兰需要施加很大的压边力以便于液体密封,过大的压边力将导致法兰板材无法流入凹模,而是发生纯胀形变形并极易导致胀形破裂。因此,这种方法实际上并不具备拉深功能,也不适合低塑性材料,如铝合金以及复杂曲面、难成形构件的成形。
[0013] 5、多点“三明治”成形:专利CN1526490A提出了一种板材柔性多点曲面成形模具装置,上模具采用排列规则的聚氨酯垫板组成,下模具采用聚氨酯垫板、金属护板和离散的多点模具组成,类似“三明治”结构。该结构与传统多点成形结构相比,所需的多点基本体数量少,因此其调节所用的时间和模具制造费用相对较少。但是该种结构只适合曲率较小的曲面件成形。
[0014] 6、国际专利US6151938,提出一种无模成形装置,该装置采用离散的多点压头构成凸模,并由控制单元控制压头位移,凹模采用弹性垫或弹性橡皮液囊,成形过程板材的一侧和多点凸模接触并在其作用下发生变形,板材的另一侧和弹性垫接触并受到其支撑作用,因此凸模接触板材面积大,比传统多点成形变形均匀,适合大尺寸曲面件无模整体成形。但该发明没有压边装置,实际上并不具备板材拉深功能,也无法实现拉深成形过程的法兰补料;此外,采用弹性橡皮液囊作为凹模时,由于液体不和板材直接接触,因此也不具备板材充液拉深成形的“流体润滑效果”和“反胀效果”。因而,该发明不能成形需要法兰补料的深腔零件,也不能改善复杂曲面件成形的悬空区起皱问题。
发明内容
[0015] 本发明的目的是结合多点成形和充液拉深成形的技术优势,提供一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法,以解决复杂曲面、薄壁、深腔零件的成形困难问题。
[0016] 本发明为实现上述目的采取的技术方案是:
[0017] 方案一:一种板材多点凸模充液拉深成形装置,它包括凹模、压边圈、弹性垫板及金属护板,所述装置还包括多点凸模及多个直线驱动装置;所述多点凸模及压边圈均设置在凹模的正上方,多点凸模包括凸模体及多个小冲头,多个小冲头沿竖向相互独立设置并构成凸模模块,凸模体位于多个小冲头的正上方,凸模体上与多个小冲头相对应位置设有多个通孔,通孔的数量与小冲头的数量相一致,多个小冲头上端与凸模体的多个通孔一一对应且分别穿入相应的通孔内,每个小冲头的上端与直线驱动装置相连,凹模为上端敞口、下端封闭的半封闭式腔体,凹模侧壁上设有用于向凹模内腔充入液体介质的通道,弹性垫板及金属护板由下至上叠放在凹模上端面,压边圈固定在压力机的压边滑块上,凸模体固定在压力机的拉深滑块上。
[0018] 方案二:一种利用板材多点凸模充液拉深成形装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,所述方法包括下述步骤:
[0019] 步骤一:首先根据零件的形状,分别调整所述多个小冲头的高度以实现多点凸模的外轮廓构型,然后在凹模的上端面依次放置待成形板坯、弹性垫板及金属护板;
[0020] 步骤二:压边圈在压力机的压边滑块带动下下行与凹模合模,随后多点凸模在压力机的拉深滑块带动下下行并向待成形板坯施加10〜IOOOt的拉深力;与此同时,通过增压系统并经凹模侧壁上的通道向凹模内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质,直到拉深结束获得所需形状的零件。
[0021] 方案三、一种利用板材多点凸模充液拉深成形装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,所述方法包括下述步骤:
[0022] 步骤一:根据设计的预胀件的形状,分别调整所述多个小冲头的高度以实现多点凸模的外轮廓构型,然后在凹模的上端面依次放置待成形板坯、弹性垫板及金属护板;
[0023] 步骤二:压边圈在压力机的压边滑块带动下下行与凹模合模,随后通过增压系统并经凹模侧壁上的通道向凹模内腔充入压力为I〜IOMPa的液体介质,使待成形板坯发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面上,从而获得所需形状的预胀件;
[0024] 步骤三:根据零件的形状,分别再次调整多个小冲头的高度以实现多点凸模的外轮廓构型,然后在凹模的上端面依次放置预胀件、弹性垫板及金属护板,压边圈在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模合模,随后多点凸模在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向预胀件施加10〜IOOOt的拉深力,同时通过增压系统并经凹模侧壁上的通道向凹模内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质,直到拉深结束获得所需形状的零件。
[0025] 方案四:一种利用板材多点凸模充液拉深成形装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,所述方法包括下述步骤:
[0026] 步骤一:根据设计的预胀件的形状,分别调整所述多个小冲头的高度以实现多点凸模的外轮廓构型,然后在凹模的上端面依次放置待成形板坯、弹性垫板及金属护板;
[0027] 步骤二:压边圈在压力机的压边滑块带动下下行与凹模合模,随后通过增压系统并经凹模侧壁上的通道向凹模内腔充入压力为I〜IOMPa的液体介质,使待成形板坯发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面上,从而获得所需形状的预胀件;
[0028] 步骤三:根据设计的充液预拉深件的形状,分别再次调整多个小冲头的高度以实现多点凸模的外轮廓构型,然后在凹模的上端面依次放置预胀件、弹性垫板及金属护板;
[0029] 步骤四:压边圈在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模合模,随后多点凸模在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向预胀件施加10〜500t的拉深力,同时通过增压系统并经凹模侧壁上的通道再次向凹模内腔充入压力为I〜60MPa的液体介质,直到拉深结束获得所需形状的充液预拉深件;
[0030] 步骤五:根据零件的形状,再次调整多个小冲头的高度以实现多点凸模的外轮廓构型,然后在凹模的上端面依次放置充液预拉深件、弹性垫板及金属护板,压边圈在压力机的压边滑块带动下下行与凹模合模,随后多点凸模在压力机的拉深滑块带动下下行并向待充液预拉深件施加10〜IOOOt的拉深力,同时通过增压系统并经凹模侧壁上的通道再次向凹模内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质,直到拉深结束获得所需形状的零件。
[0031] 本发明包含以下有益效果:
[0032] 一、本发明利用多点凸模外轮廓构型可根据成形需要改变,而且无需额外加工模具的优势,可以实现复杂形状零件的多步成形;二、本发明利用充液拉深过程板材在液体作用下产生的“摩擦保持效果”和“流体润滑效果”,可以进一步提高板材成形极限,实现深腔零件(零件相对高度h/d>l)成形;三、本发明利用充液拉深过程悬空区板材在液压作用下产生反胀变形,并形成的“软拉深筋效果”,可以控制曲面件成形的悬空区起皱问题,从而实现复杂曲面(旋转曲面、单曲率曲面、双曲率曲面、车身覆盖件等空间曲面)、薄壁(板坯相对厚度0.2% ( t/D ( 0.5%)零件的成形;四、本发明还可以根据成形零件的复杂程度,在充液拉深步骤前增加预胀步骤,并根据成形需要设计预胀件的形状;五、本发明还可以根据成形零件的复杂程度,在充液拉深步骤前增加充液预拉深步骤,并根据成形需要设计预拉深件的形状。
[0033] 此外,本发明还具体以下技术优势:
[0034] (I)模具费用低、制造周期短。与普通拉深和传统多点成形工艺相比,本发明的多点凸模具有可重构特点,灵活性高、数量少,尤其适合大型模具构型,可用于不同曲率的复杂曲面件等多品种批量制造。此外,本发明预先根据拟成形零件的形状调整构成多点凸模的小冲头高度,实现多点凸模外轮廓构型,成形过程无需调整小冲头,因此可以大大提高成形效率,缩短制造周期1/3以上。
[0035] (2)成形载荷低、节能环保。普通充液拉深成形时,为了克服高压液体通过板材传给凸模的反作用力,需要较大吨位的拉深机;本发明与普通充液拉深相比,多点凸模的小冲头与板材的接触面积大大减小,成形载荷可降低60%。
[0036] (3)成形极限高并可避免起皱缺陷。与普通拉深和普通多点成形相比,本发明采用液体作为传力介质实现充液拉深成形,由于充液拉深的“摩擦保持效果”和“流体润滑效果”,可使板材的成形极限提高10%〜30%、成形精度提高5%〜60%,尤其适合低塑性或难成形板材如招合金、高温合金、不锈钢等薄板(板还厚度0.5mm〜4mm)零件成形;此外,高压液体使凸凹模间隙处的悬空区板材发生反胀变形,形成“软拉深筋”,使传统拉深的悬空区面积减小,造成双向拉应力状态,可以有效控制起皱缺陷的发生。
[0037] (4)零件壁厚均匀、硬化效果好。与传统拉深工艺相比,本发明具有更大的工艺柔性和可控性,可以实现预胀成形、预充液拉深成形、充液拉深成形等复合成形方式,即可以根据零件形状的复杂程度设计预胀件或充液预拉深件形状,通过预胀和充液预拉深成形出预制件,避免一次成形产生的壁厚分布不均问题;此外,成形过程可以采用优化的液体压力加载路径控制板材的变形过程,使壁厚分布均匀度提高5%〜20% ;改变应变分布的目的,使整体硬化效果提高15%〜30%。
[0038] 基于以上技术优势,本发明适用于低碳钢板、不锈钢板、高强钢板、铝合金板、高温合金板的成形,尤其适用于复杂曲面、薄壁、深腔件成形。
附图说明
[0039] 图1是本发明的整体结构示意图,图2是本发明的多点凸模充液拉深实施过程示意图,图3是本发明的多点凸模预胀实施过程示意图,图4是本发明的多点凸模充液预拉深实施过程示意图,图5是本发明的半球形件多点凸模充液拉深实施过程示意图,图6是本发明的锥形件多点凸模充液预拉深实施过程示意图,图7是本发明的锥形件多点凸模充液拉深实施过程示意图。上述各图中的压边圈与凹模合模。
[0040] 附图中的部件名称及标号分别是:
[0041] 多点凸模1、小冲头2、凹模3、液体介质4、压边圈5、待成形板坯6、弹性垫板7、金属护板8、零件9、预胀件10、半球形零件12、充液预拉深件13、锥形零件14、直线驱动装置15、凸模体16、通道17。
具体实施方式
[0042] 具体实施方式一:如图1〜图7所不,本实施方式的一种板材多点凸模充液拉深成形装置,它包括凹模3、压边圈5、弹性垫板7及金属护板8,所述装置还包括多点凸模I及多个直线驱动装置15 ;所述多点凸模I及压边圈5均设置在凹模3的正上方,多点凸模I包括凸模体16及多个小冲头2,多个小冲头2沿竖向相互独立设置并构成凸模模块,凸模体16位于多个小冲头2的正上方,凸模体16上与多个小冲头2相对应位置设有多个通孔,通孔的数量与小冲头2的数量相一致,多个小冲头2上端与凸模体16的多个通孔一一对应且分别穿入相应的通孔内,每个小冲头2的上端与直线驱动装置15相连(小冲头2通过直线驱动装置15驱动调整小冲头2高度,使多点凸模I实现不同外轮廓形状的构型),凹模3为上端敞口、下端封闭的半封闭式腔体,凹模3侧壁上设有用于向凹模3内腔充入液体介质4的通道17 (利用增压系统并通过所述通道17向凹槽3内腔充入液体介质4),弹性垫板7及金属护板8由下至上叠放在凹模3上端面,压边圈5固定在压力机的压边滑块上(压边圈5用于板料压边),凸模体16固定在压力机的拉深滑块上。直线驱动装置15可以是手动直线驱动装置,也可以是直线电机驱动装置或液压驱动装置,根据需要选择确定。
[0043] 本实施方式可对低碳钢板、不锈钢板、高强钢板、铝合金板、高温合金板成形。
[0044] 具体实施方式二:结合图1〜图7说明,本实施方式所述弹性垫板7为聚氨酯板或橡胶板;所述金属护板8为低碳钢板、不锈钢板或铝合金板。金属护板8和弹性垫板7的厚度可根据成形需要选择。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
[0045] 具体实施方式三:结合图1、图2说明,本实施方式的利用具体实施方式一或二所述装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,所述方法包括下述步骤(充液拉深)
[0046] 步骤一:首先根据零件9的形状,分别调整所述多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、弹性垫板7及金属护板8 ;
[0047] 步骤二:压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下下行并向待成形板坯6施加10〜IOOOt的拉深力;与此同时,通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的零件9。
[0048] 具体实施方式四:结合图1〜图3说明,本实施方式的利用具体实施方式一或二所述装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,所述方法包括下述步骤(预胀和充液拉深):
[0049] 步骤一:根据设计的预胀件10的形状,分别调整所述多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、弹性垫板7及金属护板8 ;
[0050] 步骤二:压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOMPa的液体介质4,使待成形板坯6发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面上,从而获得所需形状的预胀件10 ;
[0051] 步骤三:根据零件9的形状,分别再次调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置预胀件10、弹性垫板7及金属护板8,压边圈5在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模3合模,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向预胀件10施加10〜IOOOt的拉深力,同时通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的零件9。
[0052] 本实施方式在多点凸模I充液拉深步骤增加多点凸模I预胀步骤,实现复合成形,可以根据成形需要设计预胀件10的形状。
[0053] 具体实施方式五:结合图1〜图4说明,本实施方式的利用具体实施方式一或二所述装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,所述方法包括下述步骤(预胀、预拉深和充液拉深):
[0054] 步骤一:根据设计的预胀件10的形状,分别调整所述多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、弹性垫板7及金属护板8 ;
[0055] 步骤二:压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOMPa的液体介质4,使待成形板坯6发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面上,从而获得所需形状的预胀件10 ;
[0056] 步骤三:根据设计的充液预拉深件13的形状,分别再次调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置预胀件10、弹性垫板7及金属护板8 ;
[0057] 步骤四:压边圈5在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模3合模,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向预胀件10施加10〜500t的拉深力,同时通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17再次向凹模3内腔充入压力为I〜60MPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的充液预拉深件13 ;[0058] 步骤五:根据零件9的形状,再次调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置充液预拉深件13、弹性垫板7及金属护板8,压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下下行并向待充液预拉深件13施加10〜IOOOt的拉深力,同时通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17再次向凹模3内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的零件9。
[0059] 本实施方式在多点凸模I充液拉深步骤前增加多点凸模I预胀步骤和充液预拉深步骤,实现复合成形,可以根据成形需要设计预拉深件10的形状。
[0060] 实施例1:结合图1、图4说明本实施例充液预拉深实施过程。
[0061] 步骤一:首先根据设计的充液预拉深件13的形状,分别调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面由下至上依次放置待成形板坯6、聚氨酯弹性垫板7及金属护板8 ;
[0062] 步骤二:压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下下行并向待成形板坯6施加10〜500t的拉深力,同时,通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜60MPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的充液预拉深件13。
[0063] 实施例2:结合图1、图3、图5说明,本实施例通过多点凸模I预胀和多点凸模I充液拉深解决半球形件成形的实施过程。
[0064] 步骤一:根据设计的预胀件10的形状,分别调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、聚氨酯弹性垫板7及金属护板8 ;
[0065] 步骤二:压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOMPa的液体介质4,使待成形板坯6发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面上,从而获得所需形状的预胀件10 ;
[0066] 步骤三:根据半球形零件12的形状,再次调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置预胀件10、聚氨酯弹性垫板7及金属护板8,压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下下行并向预胀件10施加10〜IOOOt的拉深力,同时通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的半球形零件12。
[0067] 实施例3:结合图1、图3、图6、图7说明,本实施例通过多点凸模I预胀、多点凸模I充液预拉深和多点凸模I充液拉深解决锥形件成形的实施过程。
[0068] 步骤一:根据设计的预胀件10的形状,分别调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上表面依次放置待成形板坯6、聚氨酯弹性垫板7、金属护板8 ;
[0069] 步骤二:压边圈5在压力机的压边滑块带动下下行与凹模3合模,随后通过增压系统并经凹槽3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOMPa的液体介质4,使待成形板坯6发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面,获得所需形状的预胀件10 ;[0070] 步骤三:根据设计的充液预拉深件13的形状,再次分别调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置预胀件10、聚氨酯弹性垫板7及金属护板8 ;
[0071] 步骤四:压边圈5在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模3合模,随后多点凸模I下行,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向预胀件10施加10〜500t的拉深力,同时通过增压系统并经凹槽3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜60MPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的充液预拉深件13 ;
[0072] 步骤五:根据锥形零件14的形状,再次调整多个小冲头2的高度以实现多点凸模I的外轮廓构型,然后在凹模3的上端面依次放置充液预拉深件13、聚氨酯弹性垫板7及金属护板8 ;压边圈5在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模3合模,随后多点凸模I在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向充液预拉深件13施加10〜IOOOt的拉深力,同时通过增压系统并经凹模3侧壁上的通道17向凹模3内腔充入压力为I〜IOOMPa的液体介质4,直到拉深结束获得所需形状的锥形零件14。
[0073] 上述实施方式及实施例中的待成形板坯6可以是低碳钢板、不锈钢板、高强钢板或招合金板。

Claims (5)

1.一种板材多点凸模充液拉深成形装置,它包括凹模(3)、压边圈(5)、弹性垫板(7)及金属护板(8),其特征在于:所述装置还包括多点凸模(I)及多个直线驱动装置(15);所述多点凸模(I)及压边圈(5)均设置在凹模(3)的正上方,多点凸模(I)包括凸模体(16)及多个小冲头(2),多个小冲头(2)沿竖向相互独立设置并构成凸模模块,凸模体(16)位于多个小冲头(2)的正上方,凸模体(16)上与多个小冲头(2)相对应位置设有多个通孔,通孔的数量与小冲头(2)的数量相一致,多个小冲头(2)上端与凸模体(16)的多个通孔一一对应且分别穿入相应的通孔内,每个小冲头(2)的上端与直线驱动装置(15)相连,凹模(3)为上端敞口、下端封闭的半封闭式腔体,凹模(3)侧壁上设有用于向凹模(3)内腔充入液体介质(4)的通道(17),弹性垫板(7)及金属护板(8)由下至上叠放在凹模(3)上端面,压边圈(5)固定在压力机的压边滑块上,凸模体(16)固定在压力机的拉深滑块上。
2.根据权利要求1所述一种板材多点凸模充液拉深成形装置,其特征在于:所述弹性垫板(7)为聚氨酯板或橡胶板;所述金属护板(8)为低碳钢板、不锈钢板或铝合金板。
3.一种利用权利要求1或2所述装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,其特征在于:所述方法包括下述步骤: 步骤一:首先根据零件(9)的形状,分别调整所述多个小冲头(2)的高度以实现多点凸模(I)的外轮廓构型,然后在凹模(3)的上端面依次放置待成形板坯(6)、弹性垫板(7)及金属护板(8); 步骤二:压边圈(5)在压力机的压边滑块带动下下行与凹模(3)合模,随后多点凸模(O在压力机的拉深滑块带动下下行并向待成形板坯(6)施加10~1000t的拉深力;与此同时,通过增压系统并经凹模(3)侧壁上的通道(17)向凹模(3)内腔充入压力为I~IOOMPa的液体介质(4),直到拉深结束获得所需形状的零件(9)。
4.一种利用权利要求1或2所述装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,其特征在于:所述方法包 括下述步骤: 步骤一:根据设计的预胀件(10)的形状,分别调整所述多个小冲头(2)的高度以实现多点凸模(I)的外轮廓构型,然后在凹模(3)的上端面依次放置待成形板坯(6)、弹性垫板(7)及金属护板(8); 步骤二:压边圈(5)在压力机的压边滑块带动下下行与凹模(3)合模,随后通过增压系统并经凹模(3)侧壁上的通道(17)向凹模(3)内腔充入压力为I~IOMPa的液体介质(4),使待成形板坯(6)发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面上,从而获得所需形状的预胀件(10); 步骤三:根据零件(9)的形状,分别再次调整多个小冲头(2)的高度以实现多点凸模(O的外轮廓构型,然后在凹模(3)的上端面依次放置预胀件(10)、弹性垫板(7)及金属护板(8),压边圈(5)在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模(3)合模,随后多点凸模(I)在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向预胀件(10)施加10~1000t的拉深力,同时通过增压系统并经凹模(3)侧壁上的通道(17)向凹模(3)内腔充入压力为I~IOOMPa的液体介质(4),直到拉深结束获得所需形状的零件(9)。
5.一种利用权利要求1或2所述装置实现板材多点凸模充液拉深成形方法,其特征在于:所述方法包括下述步骤: 步骤一:根据设计的预胀件(10)的形状,分别调整所述多个小冲头(2)的高度以实现多点凸模(I)的外轮廓构型,然后在凹模(3)的上端面依次放置待成形板坯(6)、弹性垫板(7)及金属护板(8); 步骤二:压边圈(5)在压力机的压边滑块带动下下行与凹模(3)合模,随后通过增压系统并经凹模(3)侧壁上的通道(17)向凹模(3)内腔充入压力为I~IOMPa的液体介质(4),使待成形板坯(6)发生预胀变形并贴靠在凸模模块的构型外表面上,从而获得所需形状的预胀件(10); 步骤三:根据设计的充液预拉深件(13)的形状,分别再次调整多个小冲头(2)的高度以实现多点凸模(I)的外轮廓构型,然后在凹模(3)的上端面依次放置预胀件(10)、弹性垫板(7)及金属护板(8); 步骤四:压边圈(5)在压力机的压边滑块带动下再次下行与凹模(3)合模,随后多点凸模(I)在压力机的拉深滑块带动下再次下行并向预胀件(10)施加10~500t的拉深力,同时通过增压系统并经凹模(3)侧壁上的通道(17)再次向凹模(3)内腔充入压力为I~60MPa的液体介质(4),直到拉深结束获得所需形状的充液预拉深件(13); 步骤五:根据零件(9)的形状,再次调整多个小冲头(2)的高度以实现多点凸模(I)的外轮廓构型,然后在凹模(3)的上端面依次放置充液预拉深件(13)、弹性垫板(7)及金属护板(8),压边圈(5)在压力机的压边滑块带动下下行与凹模(3)合模,随后多点凸模(I)在压力机的拉深滑块带动下下行并向待充液预拉深件(13)施加10~1000t的拉深力,同时通过增压系统并经凹模(3)侧壁上的通道(17)再次向凹模(3)内腔充入压力为I~IOOMPa的液体介质(4),直 到拉深结束获得所需形状的零件(9)。
CN201410100252.1A 2014-03-18 2014-03-18 一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法 CN103861927B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410100252.1A CN103861927B (zh) 2014-03-18 2014-03-18 一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410100252.1A CN103861927B (zh) 2014-03-18 2014-03-18 一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103861927A true CN103861927A (zh) 2014-06-18
CN103861927B CN103861927B (zh) 2016-01-20

Family

ID=50901282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410100252.1A CN103861927B (zh) 2014-03-18 2014-03-18 一种板材多点凸模充液拉深成形装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103861927B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104874662A (zh) * 2015-04-29 2015-09-02 哈尔滨理工大学 异形板件磁性介质阻尼成形装置及方法
CN105058796A (zh) * 2015-08-07 2015-11-18 南京工程学院 一种基于金属背板支撑的高分子板材渐进成型方法
CN106140919A (zh) * 2015-04-02 2016-11-23 福特环球技术公司 从基材成形面板的方法及成形该面板的模具总成
CN106513486A (zh) * 2017-01-03 2017-03-22 安徽工业大学 一种基于并联机构的板料充液拉深成形方法
CN106975688A (zh) * 2017-02-28 2017-07-25 广西科技大学 带有多点凹模的液压成形装置及用其制造板材零件的方法
CN109622719A (zh) * 2018-12-25 2019-04-16 安徽工业大学 多组份压力介质板料充液拉深成形方法
CN109772982A (zh) * 2019-03-05 2019-05-21 江苏普特瑞精密机械有限公司 一种采用多层组合凸模的金属钣金零件成形方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2707796T3 (es) * 2016-03-23 2019-04-05 Ortiz Cicuendez Jose Prensa de hidroconformado de matriz abierta con embutición integrada

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19724767A1 (de) * 1997-06-12 1998-12-17 Forschungsges Umformtechnik Verfahren zum hydromechanischen Tiefziehen und zugehörige Einrichtung
US6151938A (en) * 1999-07-06 2000-11-28 Korea Institute Of Science And Technology Dieless forming apparatus
CN1526490A (zh) * 2003-09-22 2004-09-08 哈尔滨工业大学 板材柔性多点曲面成形模具装置
CN1911552A (zh) * 2005-08-10 2007-02-14 中国科学院金属研究所 一种板材液压或气压成形方法及装置
CN101623736A (zh) * 2009-08-06 2010-01-13 上海交通大学 薄壁钣金件三维曲面模压成形模具及其压模方法
CN201693081U (zh) * 2010-06-30 2011-01-05 重庆理工大学 一种非均匀背压的板料柔性成型模具
CN102284588A (zh) * 2011-06-13 2011-12-21 北京航空航天大学 一种提高板材成形极限的装置
KR20130136803A (ko) * 2012-06-05 2013-12-13 자동차부품연구원 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치 및 이를 이용한 성형방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19724767A1 (de) * 1997-06-12 1998-12-17 Forschungsges Umformtechnik Verfahren zum hydromechanischen Tiefziehen und zugehörige Einrichtung
US6151938A (en) * 1999-07-06 2000-11-28 Korea Institute Of Science And Technology Dieless forming apparatus
CN1526490A (zh) * 2003-09-22 2004-09-08 哈尔滨工业大学 板材柔性多点曲面成形模具装置
CN1911552A (zh) * 2005-08-10 2007-02-14 中国科学院金属研究所 一种板材液压或气压成形方法及装置
CN101623736A (zh) * 2009-08-06 2010-01-13 上海交通大学 薄壁钣金件三维曲面模压成形模具及其压模方法
CN201693081U (zh) * 2010-06-30 2011-01-05 重庆理工大学 一种非均匀背压的板料柔性成型模具
CN102284588A (zh) * 2011-06-13 2011-12-21 北京航空航天大学 一种提高板材成形极限的装置
KR20130136803A (ko) * 2012-06-05 2013-12-13 자동차부품연구원 다중 핀 및 액압 결합형 성형장치 및 이를 이용한 성형방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王丽霞 等: "基于液压成形和多点成形原理的钣金成形工艺", 《机械设计》 *
胡密: "拼焊板无模充液拉深成形性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑(月刊)》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106140919B (zh) * 2015-04-02 2019-11-08 福特环球技术公司 从基材成形面板的方法及成形该面板的模具总成
CN106140919A (zh) * 2015-04-02 2016-11-23 福特环球技术公司 从基材成形面板的方法及成形该面板的模具总成
CN104874662A (zh) * 2015-04-29 2015-09-02 哈尔滨理工大学 异形板件磁性介质阻尼成形装置及方法
CN105058796A (zh) * 2015-08-07 2015-11-18 南京工程学院 一种基于金属背板支撑的高分子板材渐进成型方法
CN106513486A (zh) * 2017-01-03 2017-03-22 安徽工业大学 一种基于并联机构的板料充液拉深成形方法
CN106975688A (zh) * 2017-02-28 2017-07-25 广西科技大学 带有多点凹模的液压成形装置及用其制造板材零件的方法
CN109622719A (zh) * 2018-12-25 2019-04-16 安徽工业大学 多组份压力介质板料充液拉深成形方法
CN109622719B (zh) * 2018-12-25 2019-12-31 安徽工业大学 多组份压力介质板料充液拉深成形方法
CN109772982A (zh) * 2019-03-05 2019-05-21 江苏普特瑞精密机械有限公司 一种采用多层组合凸模的金属钣金零件成形方法
CN109772982B (zh) * 2019-03-05 2020-08-07 江苏普特瑞精密机械有限公司 一种采用多层组合凸模的金属钣金零件成形方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103861927B (zh) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104646475B (zh) 铝合金飞机整体壁板多点成形方法
Osakada et al. Mechanical servo press technology for metal forming
Cui et al. Studies on hole-flanging process using multistage incremental forming
CN105562516B (zh) 一种变截面异形管件充液压制成形方法
Zhang et al. Development of hydro-mechanical deep drawing
RU2401714C2 (ru) Пресс с нижним приводом
CN104785621B (zh) 一种大型薄壁件的拉形和电磁复合渐进成形方法及装置
CN101786128B (zh) 热冲压与超塑气胀复合成形工艺
EP0970764B1 (en) Apparatus for dieless forming plate materials
CN102513444B (zh) 一种冲压模具的复合翻边机构
CN102101363B (zh) 一种板材多点成形装置
JP5675844B2 (ja) 壁厚さの勾配を有するプリフォームから金属容器等を圧力成形する方法
CN100418698C (zh) 大型环形件成形加工方法
CN1193839C (zh) 钛合金波纹管超塑成形的方法
CN104057263B (zh) 一种大型机车连杆锻造工艺
CN100444982C (zh) 镁合金板材差温拉延模具
CN105478539B (zh) 板材多点渐进成形装置
CN106734841B (zh) 一种双法兰工字形不锈钢阀体多向精密成形装置
CN104190776B (zh) 一种提高大型薄壁曲面件型面精度的充液拉深成形方法
CN100418658C (zh) 可以提高板材零件成形极限所使用的加工装置及加工方法
CN102921790B (zh) 磁致介质加压的板材充液拉深成形装置及方法
US3208255A (en) Method and apparatus for hydraulic deep-drawing of sheet material
GB2203683A (en) Method of forming a deep-drawn and ironed container
CN202087674U (zh) 可控制锻造曲轴切边后变形量的背压式切边模具
CN201279550Y (zh) 一种生产轿车通道内板的反拉深模具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant