CN105149455B - 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
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 (6)
1.一种深筒形件拉深成形方法，包括深筒形件拉深成形模具，其包括凹模(5)、与凹模(5)对应的凸模(9)、套设在凸模(9)上的压边圈(7)，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；
其特征在于所述深筒形件拉深成形方法，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。
2.根据权利要求1所述深筒形件拉深成形方法，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所述深筒形件拉深成形方法，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所述深筒形件拉深成形方法，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中任一项所述深筒形件拉深成形方法，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所述深筒形件拉深成形方法，其特征在于：外圆角半径大于内圆角半径。
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