CN105149455A - 一种深筒形件拉深成形方法及其模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深筒形件拉深成形方法及其模具,模具包括凹模、与凹模对应的凸模、套设在凸模上的压边圈,在凹模的底面以及与该底面相对应的压边圈的表面上,设有相互对应、配合的拉深槛结构;第一道次拉深时,产品不形成凸缘,可有效防止零件在第二道次拉深时口部起皱。反拉深时拉深槛结构,可以减少起皱和烧伤缺陷,同时有效减小压边力。本发明在反拉深时,金属材料的流动方向与正拉深相反,有利于相互抵消拉深成形的残余应力;反拉深的拉深系数比正拉深时低,有利于减少拉深次数,提高成形质量。

Description

一种深筒形件拉深成形方法及其模具
技术领域
本发明涉及机械工程的塑形加工领域,尤其涉及一种深筒形件拉深成形方法及其模具。
背景技术
传统的深筒形件在加工过程中,对于两道次拉深系数位于材料极限值附近的产品,如果采用两道次拉深,往往会产生破裂、短料或烧伤缺陷;如果采用三道次拉深,产品质量虽然稳定,但是生产成本较高。
在深筒形件的正、反拉深工艺中,反拉深的成型质量受正拉深的影响。正拉深后的拉深件如果形成了凸缘,经反拉深后,拉深件口部起皱严重,导致废品率增加。
采用传统模具常规反拉深时,其压边结构示意图如图1所示,反拉深时,凹模5的底面及压边圈7上靠近凹模5的表面为平面。拉深时容易出现起皱、短料现象;若增大压边力,虽然可以解决趋缺陷,但拉深件表面易产生烧伤、破裂缺陷。
而且在反拉深时,凹模的圆角半径对拉深件的成型质量也有重要影响。传统的反拉深时,凹模的圆角半径常凭经验确定,通过试模不断改进,生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种深筒形件拉深成形方法及其模具,有效解决了现有技术中拉深时容易出现起皱、短料现象,使成型后的产品质量更稳定。
本发明通过下述技术方案实现:
一种深筒形件拉深成形模具,包括凹模5、与凹模5对应的凸模9、套设在凸模9上的压边圈7;其中,在凹模5的底面以及与该底面相对应的压边圈7的表面上,设有相互对应、配合的拉深槛结构。
拉深槛结构由凹模5底面上的一个凸起式阶梯面和与之对应的压边圈7表面上的凹陷式阶梯面组合而成的阶梯式拉深槛;当对拉深件进行反拉深时,该阶梯式拉深槛在对板料压边的同时,板料在阶梯式拉深槛之间流动。阶梯式拉深槛的阶梯之间圆弧过渡。
阶梯式拉深槛的高度为C=(0.2~0.5)t,t为拉深件的板料厚度。
凹模5底面的内、外两个角为圆角。
外圆角半径大于内圆角半径。
深筒形件拉深成形方法如下:
第一道,正拉深步骤:将压边圈7上表面高度调至与凸模9上表面高度相同,然后将待拉深件6的板料,居中放置在其上;凹模5往下运动,压边圈7静止,当凹模5与板料接触后,压边圈7开始提供压边力,并随着凹模5一起往下运行,直至行程结束,完成第一道成型;在第一道正拉深步骤中,拉深件6的板料不形成凸缘;
成型结束后,凹模5上行,随后压边圈7上行;最后,卸料板2将成形后的半成品卸下,完成第一道正拉深;
第二道,反拉深步骤:
反拉深步骤中,凹模5及压边圈7的运动过程与正拉深步骤相同,不同之处在于,反拉深步骤中,在凹模5的底面以及与该底面相对应的压边圈7的表面上设有相互对应、配合的拉深槛结构;
将第一道拉深后的待拉深件6的半成品口部朝上,居中放置在压边圈7上,启动机床,凹模5往下运动,凹模5伸入半成品的内部,实现半成品自动定位;压边圈7静止,当凹模5逐渐下行并与半成品底部接触后,压边圈7开始提供压边力,并随着凹模5一起往下运行,与此同时,半成品的板料在阶梯式拉深槛之间流动,并且流动方向与正拉深时相反,使其相互抵消拉深件6拉深成形过程中的残余应力,此时拉深件6的半成品的外表面向内翻,使第一道正拉深时拉深件6的半成品外表面转变成内表面,实现反拉深;
成型结束后,凹模5上行,随后压边圈7上行,通过卸料板2将成型后的拉深件6卸下,完成第二道反拉深。
本发明相对于现有技术,由于第一道次拉深时,产品不形成凸缘,并且在第二道次拉深时,在凹模5的底面以及与该底面相对应的压边圈7的表面上,设有相互对应、配合的拉深槛结构,不仅可以减少板料起皱和烧伤缺陷,并有效减小压边力;而且只需两道次拉深,不仅降低极限拉深系数,在减少拉深次数的同时,减小用料直径,减少了加工硬化,使成型后的产品质量更稳定。
综上所述,本发明在反拉深时,金属材料(拉深件6半成品所采用的板料)的流动方向与正拉深相反,更加有利于相互抵消拉深成形的残余应力;反拉深的拉深系数比正拉深时低,大大减少了拉深次数,进一步提高了产品的成形质量。
附图说明
图1是常规反拉深时,模具工作状态的局部结构示意图。
图2是拉深件在正拉深结束后的工艺状态示意图。
图2-1是拉深件在反拉深时,凹模下行途中的工艺状态示意图。
图3是本发明深筒形件拉深成形模具,在反拉深压边时的局部状态示意图。
图4是本发明实施例中的拉深件的产品图。
图5是反拉深时的模具结构示意图。
图中:上模座1、卸料板2、凹模垫板3、凹模座4、凹模5、拉深件6、压边圈7、托板8、凸模9、顶杆10、凸模座11。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至5所示。本发明一种深筒形件拉深成形模具,包括凹模5、与凹模5对应的凸模9、套设在凸模9上的压边圈7;其中,在凹模5的底面以及与该底面相对应的压边圈7的表面上,设有相互对应、配合的拉深槛结构。
拉深槛结构由凹模5底面上的一个凸起式阶梯面和与之对应的压边圈7表面上的凹陷式阶梯面组合而成的阶梯式拉深槛;当对拉深件进行反拉深时,该阶梯式拉深槛在对板料压边的同时,板料在阶梯式拉深槛之间流动。阶梯式拉深槛的阶梯之间圆弧过渡。
阶梯式拉深槛的高度为C=(0.2~0.5)t,t为拉深件的板料厚度。
凹模5底面的内、外两个角为圆角。外圆角半径大于内圆角半径。
采用上述深筒形件拉深成形模具,对深筒形件拉深成形方法可通过如下步骤实现:
第一道,正拉深步骤:将压边圈7上表面高度调至与凸模9上表面高度相同,然后将待拉深件6的板料,居中放置在其上;凹模5往下运动,压边圈7静止,当凹模5与板料接触后,压边圈7开始提供压边力,并随着凹模5一起往下运行,直至行程结束,完成第一道成型;在第一道正拉深步骤中,拉深件6的板料不形成凸缘;
成型结束后,凹模5上行,随后压边圈7上行;最后,卸料板2将成形后的半成品卸下,完成第一道正拉深;
第二道,反拉深步骤:
反拉深步骤中,凹模5及压边圈7的运动过程与正拉深步骤相同,不同之处在于,反拉深步骤中,在凹模5的底面以及与该底面相对应的压边圈7的表面上设有相互对应、配合的拉深槛结构;
将第一道拉深后的待拉深件6的半成品口部朝上,居中放置在压边圈7上,启动机床,凹模5往下运动,凹模5伸入半成品的内部,实现半成品自动定位;压边圈7静止,当凹模5逐渐下行并与半成品底部接触后,压边圈7开始提供压边力,并随着凹模5一起往下运行,与此同时,半成品的板料在阶梯式拉深槛之间流动,并且流动方向与正拉深时相反,使其相互抵消拉深件6拉深成形过程中的残余应力,此时拉深件6的半成品的外表面向内翻,使第一道正拉深时拉深件6的半成品外表面转变成内表面,实现反拉深;
成型结束后,凹模5上行,随后压边圈7上行,通过卸料板2将成型后的拉深件6卸下,完成第二道反拉深。
以下以一个具体实施例,进一步举例说明拉伸工艺。
图4是一个内径为Φ320mm、高为320mm的筒形件,厚度为1mm,材料为304不锈钢,坯料直径为Φ725mm。传统拉深工艺是采用三道次拉深,即正拉深-反拉深-反拉深,虽然能获得较好的成形质量,但是成本较高。传统的拉深模具没有设计拉深槛,若采用两道次拉深:正-反拉深时,则会在反拉深时出现烧伤或起皱或短料现象。
采用本发明深筒形件拉深成形方法及其模具,能够两道次成形即正拉深-反拉深,而且成形质量较好。第一次将坯料拉深成内径为Φ400mm,且不带凸缘的制件;第二次将制件拉深成满足产品要求的尺寸。图5是反拉深的模具结构示意图,凹模5的内圆角半径取值范围为:(d1-d2)/4至(2~6)t之间(d1为第一次拉深后零件内径为400mm,d2为第二次拉深后零件外径为320mm,t为拉深板料厚度1mm),取r凹内为5.5mm;凹模5外圆角半径略大于内圆角半径,取r凹外为6.5mm。凹模5的底面以及与该底面相对应的压边圈7的表面上,设有相互对应、配合的拉深槛结构;从图3可以清晰看出,拉深槛结构由凹模5底面上的一个凸起式阶梯面和与之对应的压边圈7表面上的凹陷式阶梯面组合而成的阶梯式拉深槛;阶梯式拉深槛的高度为C=(0.2~0.5)t=0.2~0.5,取0.5mm,阶梯式拉深槛的阶梯之间圆弧过渡,圆弧半径为5mm。
反拉深时的凸模座11固定于压力机工作台上,凸模座11上端固定凸模9;下缸提供压力,通过顶杆10控制托板8的行程,托板8托着压边圈7,实现拉深过程中的压边、顶料;凹模5固定在凹模座4上,通过凹模垫板3及上模座1与机床活动横梁固定,从而实现凹模5的上下运动,直至完成第二道反拉深。
如上所述,便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种深筒形件拉深成形模具,包括凹模(5)、与凹模(5)对应的凸模(9)、套设在凸模(9)上的压边圈(7),其特征在于:在凹模(5)的底面以及与该底面相对应的压边圈(7)的表面上,设有相互对应、配合的拉深槛结构。
2.根据权利要求1所述的深筒形件拉深成形模具,其特征在于:拉深槛结构由凹模(5)底面上的一个凸起式阶梯面和与之对应的压边圈(7)表面上的凹陷式阶梯面组合而成的阶梯式拉深槛;当对拉深件进行反拉深时,该阶梯式拉深槛在对板料压边的同时,板料在阶梯式拉深槛之间流动。
3.根据权利要求2所述的深筒形件拉深成形模具,其特征在于:阶梯式拉深槛的高度为C=(0.2~0.5)t,t为拉深件的板料厚度。
4.根据权利要求3所述的深筒形件拉深成形模具,其特征在于:阶梯式拉深槛的阶梯之间圆弧过渡。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的深筒形件拉深成形模具,其特征在于:凹模(5)底面的内、外两个角为圆角。
6.根据权利要求5所述的深筒形件拉深成形模具,其特征在于:外圆角半径大于内圆角半径。
7.一种深筒形件拉深成形方法,其特征在于包括如下两个步骤:
第一道,正拉深步骤:将压边圈(7)上表面高度调至与凸模(9)上表面高度相同,然后将待拉深件(6)的板料,居中放置在其上;凹模(5)往下运动,压边圈(7)静止,当凹模(5)与板料接触后,压边圈(7)开始提供压边力,并随着凹模(5)一起往下运行,直至行程结束,完成第一道成型;在第一道正拉深步骤中,拉深件(6)的板料不形成凸缘;
成型结束后,凹模(5)上行,随后压边圈(7)上行;最后,卸料板(2)将成形后的半成品卸下,完成第一道正拉深;
第二道,反拉深步骤:
反拉深步骤中,凹模(5)及压边圈(7)的运动过程与正拉深步骤相同,不同之处在于,反拉深步骤中,在凹模(5)的底面以及与该底面相对应的压边圈(7)的表面上设有相互对应、配合的拉深槛结构;
将第一道拉深后的待拉深件(6)的半成品口部朝上,居中放置在压边圈(7)上,启动机床,凹模(5)往下运动,凹模(5)伸入半成品的内部,实现半成品自动定位;压边圈(7)静止,当凹模(5)逐渐下行并与半成品底部接触后,压边圈(7)开始提供压边力,并随着凹模(5)一起往下运行,与此同时,半成品的板料在阶梯式拉深槛之间流动,并且流动方向与正拉深时相反,使其相互抵消拉深件(6)拉深成形过程中的残余应力,此时拉深件(6)的半成品的外表面向内翻,使第一道正拉深时拉深件(6)的半成品外表面转变成内表面,实现反拉深;
成型结束后,凹模(5)上行,随后压边圈(7)上行,通过卸料板(2)将成型后的拉深件(6)卸下,完成第二道反拉深。
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