CN103909132A - 一种具有周向辅助推力的软模反拉深方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有周向辅助推力的软模反拉深方法，其反拉深设备主要由冲头、颗粒介质、压边圈、板材、推力环、凹模、顶杆及底座等组成。板材成形时，将已经预成形的板材筒形件扣于凹模上，压边圈施加压边力，冲头下行压缩颗粒介质，对上述已经预成形的板材筒形件施加压力予以软凸模成形，同时，顶杆对推力环施力从而对筒形件施加周向辅助推力；拉深结束，工件紧贴凹模内壁获得最终形状。与传统成形方法相比，本发明结构简单，节能环保，能显著提高板材零件成形极限。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属板材的成形方法。
背景技术
一些大高径比板材拉深成形和难成形材料拉深成形用常规变形方法非常困难，成为其加工成形的瓶颈，也已经成为研究热点。目前常见的解决方法为充液拉深技术。充液拉深是利用在凹模中充以液体，凸模下行时压迫该液体产生压力将板坯紧紧地贴在凸模上，形成有利于成形的“摩擦保持效果”，同时由于压力，液体可以从板材法兰与凹模之间溢出，减少有害的摩擦阻力，形成“溢流润滑效果”。正是有了以上两种效果，从而使板成形极限得到极大的提高，成形零件的精度高，表面质量好。但是，液压成形方法存在着密封相对困难、污染环境的隐患，且成形设备复杂、投入成本较高。公开号为CN201760499U的中国专利公开了一种外缘受正向压力带背压的反向拉深模具，该模具包括凸模，凹模，压紧气缸，压料板，径向固体颗粒，顶板，定位器，顶杆，底模固体颗粒，顶紧气缸，顶块，顶块，上模座，下模座等；合模工作时，顶块、凹模与板材之间形成的空腔内充满颗粒介质，形成软凹模拉深；另外在凹模、顶板、定位器和板料之间的径向封闭空间内也充满颗粒介质，使板料的外缘受到径向颗粒介质的推力。该专利由于径向颗粒介质受顶板推力后，容易塞进板料与凹模及定位器之间的缝隙，增加板材与模具间的摩擦，增加拉深力，不利于成形；同时，颗粒介质在传力过程中存在衰减效应，且反拉深的工艺中板料厚度较薄，依靠颗粒介质对板材端面施加的推力十分有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简单、密封容易、能够降低加工成本和能源消耗、且成形容易、质量稳定的具有周向辅助推力的软模反拉深方法。
本发明的反拉深设备主要由冲头、颗粒介质、压边圈、板材、推力环、凹模、顶杆及底座等组成。凹模与模座之间通过螺栓连接，在凹模外圈设有推力环，4-6根顶杆穿过模座，均布于推力环下面，凹模上面设有压边圈，将已经预成形的板材筒形件扣于凹模上，压边圈压在板材筒形件底上，该压边圈上部形成料筒，用以盛装颗粒介质，冲头置于料筒内的颗粒介质上面，装料高度为冲头直径的1～3倍。
所述顶杆采用液压缸、气缸或者其它施载方式对推力环加载，从而有效对金属筒施加周向辅助推力。
本发明的反拉深方法如下：
将已经预成形的板材筒形件扣于凹模上，压边圈压在板材筒形件底上施加压边力，冲头下行压缩颗粒介质，对上述已经预成形的板材筒形件施加压力予以软凸模成形，同时，顶杆对推力环施力从而对筒形件施加周向辅助推力；拉深结束，工件紧贴凹模内壁获得最终形状。
所述颗粒介质可以由粒径为0.05～0.8mm(根据加工板材而定)固体颗粒组成，该颗粒可以为不锈钢球、陶瓷颗粒、SiC颗粒、SiO2颗粒等，具体介质的采用根据板材成形的温度、内压等条件决定。上述介质可以重复使用而不影响成形效果。
相对于正拉深而言，反拉深具有如下特点：反拉深时，凸模从毛坯底部反向压下，使毛坯的内表面成为外表面，外表面变成内表面；反拉深减少了毛坯侧壁反复弯曲的次数,较正拉深时降低了硬化程度，使拉深系数较正拉深相比可降低10%～15%；反拉深毛坯与凹模间的包角为180°，增加了毛坯沿凹模滑动时的摩擦阻力，使变形区的径向拉应力加大，切向压应力减少，毛坯不易起皱，但是拉深力增加，传力区载荷加大，容易造成破裂，而周向辅助推力的施加可以减小工件传力区载荷，降低拉深时坯料破裂的可能性。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、方法结构简单，密封容易，介质可重复使用，有效降低模具加工的成本和能源消耗，有利于绿色环保。
2、能进一步提高板材零件成形极限，实现大高径比零件成形，且零件质量高，为难成形材料、深筒形件的冲压成形提供新的方法和手段。
附图说明
图1是本发明反拉深设备的剖视示意简图。
图2是本发明成形结束时剖视示意简图。
具体实施方式
在图1所示的具有周向辅助推力的软模反拉深设备示意图中，凹模6与模座8之间通过螺栓连接，在凹模外圈设有推力环5，4根顶杆7穿过模座，均布于推力环下面，凹模上面设有压边圈3，将已经预成形的板材筒形件4扣于凹模上，压边圈压在板材筒形件底上，颗粒介质2置于该压边圈上部形成的料筒内，冲头1置于料筒内的颗粒介质上面。
实施例1
将已经预成形的304不锈钢板材筒形件扣于凹模上，压边圈放置于筒形件底上并施加压边力F，料筒内装有的颗粒介质为粒径是0.2～0.3mm的不锈钢球，装料高度为冲头直径的1.5倍，冲头下行压缩介质，对筒形件施加压力进行软凸模成形；与此同时，均布于推力环下面的4根顶杆为筒形件端部提供周向辅助推力F1，该力由液压缸提供，拉深结束，工件紧贴凹模内壁获得最终形状。
实施例2
将已经预成形的T2紫铜板材筒形件扣于凹模上，压边圈放置于筒形件底上并施加压边力F，料筒内装有的颗粒介质为粒径是0.125～0.25mm的陶瓷颗粒，装料高度为冲头直径的2倍，冲头下行压缩介质，对筒形件施加压力进行软凸模成形；与此同时，均布于推力环下面的4根顶杆为筒形件端部提供周向辅助推力F1，该力由气压缸提供，拉深结束，工件紧贴凹模内壁获得最终形状。
Claims (4)
1.一种具有周向辅助推力的软模反拉深设备，其主要由冲头、颗粒介质、压边圈、板材、推力环、凹模、顶杆及底座等组成，凹模与模座之间通过螺栓连接，凹模上面设有压边圈，将已经预成形的板材筒形件扣于凹模上，压边圈压在板材筒形件底上，该压边圈上部形成料筒，用以盛装颗粒介质，冲头置于料筒内的颗粒介质上面，其特征在于：该设备在凹模外圈设有推力环，4-6根顶杆穿过模座，均布于推力环下面，装料高度为冲头直径的1～3倍。
2.根据权利要求1所述的具有周向辅助推力的软模反拉深设备，其特征在于：所述颗粒介质由粒径为0.05～0.8mm的固体颗粒组成，该颗粒为不锈钢球、陶瓷颗粒、SiC颗粒、SiO2颗粒等，具体介质的采用根据板材成形的温度、内压等条件决定。
3.根据权利要求1所述的具有周向辅助推力的软模反拉深设备，其特征在于：所述顶杆由气缸、液压缸或其它施力方法对推力环提供推力。
4.一种具有周向辅助推力的软模反拉深方法，其特征在于：将已经预成形的板材筒形件扣于凹模上，压边圈压在板材筒形件底上施加压边力，冲头下行压缩颗粒介质，对上述已经预成形的板材筒形件施加压力予以软凸模成形，同时，顶杆对推力环施力从而对筒形件施加周向辅助推力；拉深结束，工件紧贴凹模内壁获得最终形状。
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