CN105081107A - 采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具及其压边方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具及其压边的方法，所述的采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具装配采用正装结构，它包括上模座、凸模、压料板、凹模、电控永磁吸盘、下模座、卸料螺钉、紧定螺钉和压力机滑块；凸模安装在上模座上；压力机滑块为两个左右对称安装在上模座上；压料板左右对称安装在上模座上；电控永磁吸盘安装在下模座上，凹模位于电控永磁吸盘中心的圆形通孔内，凹模安装在下模座上，凹模的上表面与电控永磁吸盘的上表面处于同一水平面；下模座有两个垂直滑道左右对称,两个压力机滑块分别套在两个垂直滑道上并能沿其上下自由滑动,压力机滑块与垂直滑道之间为间隙配合；压料板中心有一通孔，凸模能够穿过该通孔进入凹模腔内。

Description

采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具及其压边方法

技术领域

本发明涉及板材成形领域，尤其涉及一种采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具及其压边的方法，由电控永磁吸盘的磁吸力产生压边力，防止板料起皱，完成板材拉深成形过程。

背景技术

拉深成形是板材冲压成形的基本变形方式之一，起皱失稳是成形过程的主要失效形式之一。采用压边的方法是抑制起皱失稳、控制成形过程的重要手段。

现有的压边方法主要有刚性压边和弹性压边。刚性压边方法是以限定位移的方式间接控制压边力，不能提供准确的压边力控制。以橡胶或弹簧施加的弹性压边，其压边力随拉深行程的增大而增大，这种方法一般不符合拉深工艺的要求；以液体或气体做为传力介质的弹性压边方法可提供恒压边力或变压边力，但控制系统组成和结构一般非常复杂，制造成本和能耗都很高，目前在实际生产中的应用很少。

发明内容

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的目的之一是提供一种采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具。

一种采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具，它包括上模座1、凸模2、压料板3、凹模5、电控永磁吸盘6、下模座7、卸料螺钉8、紧定螺钉9和压力机滑块10；所述的采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具装配采用正装结构，凸模2在上，凹模5在下，凸模2通过紧定螺钉9安装固定在上模座1上；所述的压力机滑块10为两个左右对称安装在上模座1上，上模座1与压力机滑块10过盈配合，上模座1能随着压力机滑块10上下移动；压料板3由卸料螺钉8左右对称安装在上模座1上，压料板3能够随上模座1一同上下移动，卸料螺钉8通过与压料板3上的孔实现间隙配合，同时卸料螺钉8与上模座1通过螺纹连接固定在一起；电控永磁吸盘6通过紧定螺钉11固定安装在下模座7上，凹模5位于电控永磁吸盘6中心的圆形通孔内，凹模5通过紧定螺钉12固定安装在下模座7上，凹模5的上表面与电控永磁吸盘6的上表面处于同一水平面，凹模5与电控永磁吸盘6中心的圆形通孔属间隙配合；下模座7有两个垂直滑道左右对称,两个压力机滑块10分别套在两个垂直滑道上并能沿其上下自由滑动,压力机滑块10与垂直滑道之间为间隙配合；压料板3中心有一通孔，凸模2能够穿过该通孔进入凹模5腔内；

所述的电控永磁吸盘呈圆环形结构，它包括吸盘壳体18和4对磁极19，；磁极19在吸盘壳体18沿圆周方向均匀分布；所述的磁极19为扇形结构；它是由极芯13、主永磁体14、可逆磁体15和励磁线圈16组成，极芯13和主永磁体14位于磁极19的上半部分，极芯13位于中间位置，主永磁体14分布在极芯13的四周；可逆磁体15和励磁线圈16位于磁极19的下半部分，可逆磁体15位于极芯13的下方，可逆磁体15的外面绕有励磁线圈16；励磁线圈16四周的间隙浇注有环氧树脂17填充其中。

本发明的另一目的是提供一种采用电控永磁技术进行压边的方法。

一种采用电控永磁技术进行压边的方法，该方法的具体内容是：

板材拉深成形时，上模座在压力机滑块的带动下往下移动，固定在上模座的凸模也随之下行，同时固定在上模座上的卸料螺钉也随之下行，压料板此时在卸料螺钉的作用下下行。当压料板向下移动到与板坯料接触时，压料板与电控永磁吸盘之间只存在非常小的间隙，这时给电控永磁吸盘的各磁极正向通电，电控永磁吸盘整体处于充磁状态，电控永磁吸盘与压料板在磁场作用下产生压边力，这时电控永磁吸盘会将压料板牢牢吸住；然后，上模座继续下降，卸料螺钉因与上模座固定，因此卸料螺钉可以通过压料板上的孔继续下移，而压料板就停留在板坯料上面固定不动，在电控永磁吸盘吸力的作用下将板坯料紧紧压在凹模上，此时凸模在上模座的带动下继续向下运动，完成对板坯料的拉深成形。拉深成形结束后，凸模首先在上模座的带动下上行，为保证成形制件与凸模成功脱离，电控永磁吸盘此时仍处于充磁状态，压料板仍不动，当成形制件与凸模脱离后，这时磁极反向通电，电控永磁吸盘处于退磁状态，其和压料板之间的磁吸力很小，上模座带动凸模和卸料螺钉继续上行，当卸料螺钉上行到规定高度时，压料板会在卸料螺钉的带动下离开电控永磁吸盘。

本发明应用于板材冲压成形领域,采用电控永磁方法解决了抑制板材起皱失稳并加以控制的拉深工艺。克服了现有技术中采用橡胶或弹簧的压边方法不能提供精确的压边力、以及采用液压或气压装置系统的压边方法结构复杂的缺点，本发明采用电控永磁技术进行压边的方法能提供一种结构简单、数值精确的压边力施加，电控永磁盘的磁吸力是由永磁体产生，而不是电磁场，不会出现在突然断电情况下磁场消失从而导致工件脱落的状况发生。电控永磁吸盘的磁吸力可达每平方厘米15公斤力以上，磁吸力强劲，而且可以保持长时间稳定，电控永磁吸盘工作状态的改变是通过脉冲电流实现的，时间很短，仅需1秒左右就可完成充磁或消磁的转换状态。电控永磁吸盘应用于冲压成形时，可以极大地提高设备的生产柔性，这是因为电控永磁工作状态转换很快，可以短时间内在同一台设备上换装各种拉深成形用模具。另外，由于吸盘磁吸力只分布在压料板与吸盘接触面的浅层，可以很好地保证合模精度，提高了拉深成形的质量和精度，采用电控永磁吸盘很好地解决了抑制板材起皱失稳和实现精确控制板材拉深成形的过程。

本发明提出的这种新型的压边方法，主要是采用在拉深成形模具上安装电控永磁吸盘装置，该装置的结构紧凑简单，便于操作控制，且对工作环境无特殊要求；电控永磁吸盘装置主要依靠直流脉冲电产生磁吸力进行压边，电控永磁吸盘在第一次通电时会产生磁吸力，将吸盘上表面的板材吸住，当模具的拉深成形动作完成之后，对电控永磁吸盘反向充电，这时便发生消磁作用，吸盘的磁吸力消失。将电控永磁吸盘用于拉深成形工艺能够很方便的通过改变电流大小和方向的控制来实现对板材压边力大小的控制。电控永磁吸盘具有能耗少、吸力强劲、工作安全可靠、效率高等优点。在拉深过程中，电控永磁压边装置能够根据拉深工艺的要求提供压边力，抑制起皱缺陷。电控永磁压边方法为拉深成形寻求了一种全新的压边力控制方式。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有这样的有益效果：

1、本发明与气压和液压装置系统压边相比，不需要更多的辅助设备，结构简单、紧凑、经济实用。

2、本发明与现有的拉深模具结构相近，便于该技术的推广和应用。

3、本发明采用电控永磁方法压边能提供按工艺要求设计的压边力，工作安全可靠、能耗低。

附图说明

图1为本发明的采用电控永磁方法压边的拉深成形模具结构示意图；

图2为本发明的电控永磁吸盘的主视图；

图3为本发明的电控永磁吸盘的俯视图；

图4是图2中A部的局部放大视图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的一种采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具，如图1所示，它包括上模座1、凸模2、压料板3、凹模5、电控永磁吸盘6、下模座7、卸料螺钉8、紧定螺钉9和压力机滑块10；所述的采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具装配采用正装结构，凸模2在上，凹模5在下，凸模2通过紧定螺钉9安装固定在上模座1上；所述的压力机滑块10为两个左右对称安装在上模座1上，上模座1与压力机滑块10过盈配合，上模座1能随着压力机滑块10上下移动；压料板3由卸料螺钉8左右对称安装在上模座1上，压料板3能够随上模座1一同上下移动，卸料螺钉8通过与压料板3上的孔实现间隙配合，同时卸料螺钉8与上模座1通过螺纹连接固定在一起；电控永磁吸盘6通过紧定螺钉11固定安装在下模座7上，凹模5位于电控永磁吸盘6中心的圆形通孔内，凹模5通过紧定螺钉12固定安装在下模座7上，凹模5的上表面与电控永磁吸盘6的上表面处于同一水平面，凹模5与电控永磁吸盘6中心的圆形通孔属间隙配合；下模座7有两个垂直滑道左右对称,两个压力机滑块10分别套在两个垂直滑道上并能沿其上下自由滑动,压力机滑块10与垂直滑道之间为间隙配合；压料板3中心有一通孔，凸模2能够穿过该通孔进入凹模5腔内；

所述的电控永磁吸盘呈圆环形结构，如图2—图4所示，它包括吸盘壳体18和n对磁极19，n为大于2的自然数；磁极19在吸盘壳体18沿圆周方向均匀分布；所述的磁极19为扇形结构；它是由极芯13、主永磁体14、可逆磁体15和励磁线圈16组成，极芯13和主永磁体14位于磁极19的上半部分，极芯13位于中间位置，主永磁体14分布在极芯13的四周；可逆磁体15和励磁线圈16位于磁极19的下半部分，可逆磁体15位于极芯13的下方，可逆磁体15的外面绕有励磁线圈16；励磁线圈16四周的间隙浇注有环氧树脂17填充其中。用于防止外界杂质进入并保护线圈16。

为了适应拉深成形领域，将电控永磁吸盘的形状设计为圆形，极芯与盘体内壁接触的主永磁体的横截面都成扇形其余主永磁体依然采用长方体结构，可逆磁体的横截面呈梯形，中间留有圆孔以放置模具，设计后的电控永磁吸盘仍具有很强的磁吸力，能很好实现对板材的拉深成形工艺。

其中,可逆磁体材料为高剩磁、低矫顽力，这样可以提供尽可能强的磁场，又很容易改变磁性，便于磁性的控制，故使用铝镍钴永磁体，可逆磁体的外面是励磁线圈，用于改变磁体的磁场方向。上部与可逆磁体相接处的是极芯，主要用于导磁，极芯是高导磁率，高饱和磁通密度的材料，可提供尽可能高的气隙磁通密度，提高工作吸力，选用工业纯铁能满足极芯的需要。而永磁体需要的是高剩磁，高矫顽力材料，选用稀土永磁材料汝铁硼。吸盘空隙处浇注的绝缘介质为环氧树脂，可防止杂质进入吸盘内，也可增加吸盘整体的刚度和强度。对于盘体也就是磁轭,选用低碳钢即可。

本发明的一种采用电控永磁技术进行压边的方法，该方法的具体内容是：

板材拉深成形时，上模座1在压力机滑块10的带动下往下移动，固定在上模座1的凸模2也随之下行，同时固定在上模座1上的卸料螺钉8也随之下行，压料板3此时在卸料螺钉8的作用下下行。当压料板3向下移动到与板坯料4接触时，压料板3与电控永磁吸盘6之间只存在非常小的间隙，这时给电控永磁吸盘6的各磁极正向通电，电控永磁吸盘6整体处于充磁状态，电控永磁吸盘6与压料板3在磁场作用下产生压边力，这时电控永磁吸盘6会将压料板3牢牢吸住；然后，上模座1继续下降，卸料螺钉8因与上模座1固定，因此卸料螺钉8可以通过压料板3上的孔继续下移，而压料板3就停留在板坯料4上面固定不动，在电控永磁吸盘6吸力的作用下将板坯料4紧紧压在凹模5上，此时凸模2在上模座1的带动下继续向下运动，完成对板坯料4的拉深成形。拉深成形结束后，凸模2首先在上模座1的带动下上行，为保证成形制件与凸模2成功脱离，电控永磁吸盘6此时仍处于充磁状态，压料板3仍不动，当成形制件与凸模2脱离后，这时磁极反向通电，电控永磁吸盘6处于退磁状态，其和压料板3之间的磁吸力很小，上模座1带动凸模2和卸料螺钉8继续上行，当卸料螺钉8上行到规定高度时，压料板3会在卸料螺钉8的带动下离开电控永磁吸盘6。

电控永磁吸盘在工作时，同一磁极单元内，主永磁体和可逆磁体与极芯贴合一侧的磁性相同，磁通经极芯汇集后进入工作气隙，相邻磁极单元的磁性相反，对于每个磁极单元，两种永磁体的绝大多数磁力线都经由极芯、气隙、工件、气隙进入相邻的磁性单元，还有少部分磁力线由极芯、气隙、工件、气隙经磁轭形成回路，由此吸盘对外表现有磁吸力，处于充磁状态；卸载时，给线圈通以反向脉冲电流，对可逆磁体反向充磁，改变其磁场方向，这样在每个磁极单元内由工作时主磁体与可逆磁体的同性磁极相对变为异性磁极相对，磁力线在吸盘内部形成闭合回路，对外就呈现无磁状态，即消磁状态。

本发明包括但不限于本实施方式,凡是原理与设计思路与本发明相同，或是对本设计的简单置换，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具，其特征在于：它包括上模座(1)、凸模(2)、压料板(3)、凹模(5)、电控永磁吸盘(6)、下模座(7)、卸料螺钉(8)、紧定螺钉(9)和压力机滑块(10)；所述的采用电控永磁技术进行压边的拉深成形模具装配采用正装结构，凸模(2)在上，凹模(5)在下，凸模(2)通过紧定螺钉(9)安装固定在上模座(1)上；所述的压力机滑块(10)为两个左右对称安装在上模座(1)上，上模座(1)与压力机滑块(10)过盈配合，上模座(1)能随着压力机滑块(10)上下移动；压料板(3)由卸料螺钉(8)左右对称安装在上模座(1)上，压料板(3)能够随上模座(1)一同上下移动，卸料螺钉(8)通过与压料板(3)上的孔实现间隙配合，同时卸料螺钉(8)与上模座(1)通过螺纹连接固定在一起；电控永磁吸盘(6)通过紧定螺钉(11)固定安装在下模座(7)上，凹模(5)位于电控永磁吸盘(6)中心的圆形通孔内，凹模(5)通过紧定螺钉(12)固定安装在下模座(7)上，凹模(5)的上表面与电控永磁吸盘(6)的上表面处于同一水平面，凹模(5)与电控永磁吸盘(6)中心的圆形通孔属间隙配合；下模座(7)有两个垂直滑道左右对称,两个压力机滑块(10)分别套在两个垂直滑道上并能沿其上下自由滑动,压力机滑块(10)与垂直滑道之间为间隙配合；压料板(3)中心有一通孔，凸模(2)能够穿过该通孔进入凹模(5)腔内；

所述的电控永磁吸盘呈圆环形结构，它包括吸盘壳体(18)和n对磁极(19)，n为大于2的自然数；磁极(19)在吸盘壳体(18)沿圆周方向均匀分布；所述的磁极(19)为扇形结构；它是由极芯(13)、主永磁体(14)、可逆磁体(15)和励磁线圈(16)组成，极芯(13)和主永磁体(14)位于磁极(19)的上半部分，极芯(13)位于中间位置，主永磁体(14)分布在极芯(13)的四周；可逆磁体(15)和励磁线圈(16)位于磁极(19)的下半部分，可逆磁体(15)位于极芯(13)的下方，可逆磁体(15)的外面绕有励磁线圈(16)；励磁线圈(16)四周的间隙浇注有环氧树脂(17)填充其中。

2.一种采用电控永磁技术进行压边的方法，其特征在于：该方法的具体内容是：板材拉深成形时，上模座在压力机滑块的带动下往下移动，固定在上模座的凸模也随之下行，同时固定在上模座上的卸料螺钉也随之下行，压料板此时在卸料螺钉的作用下下行。当压料板向下移动到与板坯料接触时，压料板与电控永磁吸盘之间只存在非常小的间隙，这时给电控永磁吸盘的各磁极正向通电，电控永磁吸盘整体处于充磁状态，电控永磁吸盘与压料板在磁场作用下产生压边力，这时电控永磁吸盘会将压料板牢牢吸住；然后，上模座继续下降，卸料螺钉因与上模座固定，因此卸料螺钉可以通过压料板上的孔继续下移，而压料板就停留在板坯料上面固定不动，在电控永磁吸盘吸力的作用下将板坯料紧紧压在凹模上，此时凸模在上模座的带动下继续向下运动，完成对板坯料的拉深成形。拉深成形结束后，凸模首先在上模座的带动下上行，为保证成形制件与凸模成功脱离，电控永磁吸盘此时仍处于充磁状态，压料板仍不动，当成形制件与凸模脱离后，这时磁极反向通电，电控永磁吸盘处于退磁状态，其和压料板之间的磁吸力很小，上模座带动凸模和卸料螺钉继续上行，当卸料螺钉上行到规定高度时，压料板会在卸料螺钉的带动下离开电控永磁吸盘。