CN107008819A - 金属二维点阵板辊式拉深组合模具、模具组件及使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种金属二维点阵板辊式拉深组合模具、模具组件及使用方法，包括凸模模块、凹模模块、套筒模块和辊轴，其中凸模模块包括多个沿圆筒外表面的圆周方向均匀排列并向外凸起的拉深凸模，凹模模块包括多个沿圆筒外表面的圆周方向均匀排列并向内凹陷的拉深凹模，套筒模块圆筒表面平整，由多个凸模模块和多个套筒模块排列组合并通过键安装在辊轴上组成凸模辊；由多个凹模模块和多个套筒模块排列组合并通过键定位安装在辊轴上组成为凹模辊。本申请通过调整凸模模块、凹模模块和套筒模块的组合方式以适应不同金属二维点阵板，同时模块化的设计也能够减少加工和维修难度，极大的降低了成本。

Description

金属二维点阵板辊式拉深组合模具、模具组件及使用方法

技术领域

本发明属于板料冲压技术领域，特别涉及一种金属二维点阵板辊式拉深组合模具、模具组件及其使用方法。

背景技术

金属二维点阵板可以定义为板面具有呈阵列分布的丘状曲面形貌特征的金属板材。采用焊接或其他方式将两块金属二维点阵板组装在一起，即可制成有效高的弯曲刚度、面内压缩和剪切强度金属夹层板。这种夹层板因丘状曲面的几何形状及其分布密度和阵列形式的多样性，其结构性能的可优化性也更加突出，可广泛用于高铁、列车、航空航天、房屋建筑、汽车制造、船舶等领域。

借助于一对凸凹模成形辊的旋转运动来实现丘状曲面渐进成形的辊的拉深工艺，是一种连续成形方式，能够对金属二维点阵板的丘状曲面结构提供渐进成形，可以很好地解决金属二维点阵板的成形效率问题。但是，现有的凸凹模成形轧辊都是整体制作的，二维点阵的形式和分布密度都是固定的，不能灵活改变。

本申请首先将凸模辊和凹模辊分为了辊轴、凹模模块、凸模模块和套筒模块四个部分，通过对模块的不同组合并安装在辊轴上就可以生产不同形式和合分布密度的二维点阵板，增加了灵活性，降低了模具的加工成本。

发明内容

针对金属二维点阵板丘状曲面几何形状、点阵形式和分布密度多样性的特点，为了易于实现多样性的丘状曲面几何形状、点阵形式和分布密度，降低模具的加工成本，本申请针对辊式拉深装置提出了一种金属二维点阵板辊式拉深组合模具，包括辊轴、凹模模块、凸模模块和套筒模块,其中

所述辊轴为长条圆柱形，且在辊轴的外表面上沿辊轴方向设有凸起的键；所述凸模模块、所述凹模模块和所述套筒模块均为圆筒形结构；所述凸模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状大小相匹配的毂槽、以及多个沿所述圆筒外表面的圆周方向均匀排列并向外凸起的拉深凸模，所述拉深凸模包括拉深凸模顶部、拉深凸模底部和拉深凸模侧壁部，所述侧壁部呈沿着所述拉深凸模底部到所述拉深凸模顶部方向横截面减缩的锥台形；所述凹模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽、以及多个沿所述筒外表面的圆周方向均匀排列并向内凹陷的拉深凹模，所述拉深凹模包括拉深凹模底部、拉深凹模顶部和拉深凹模侧壁部，所述拉深凹模与所述拉深凸模一一匹配，呈上大下小侧壁倾斜的锥台形；以及所述套筒模块包括圆筒外表面、圆筒内表面以及开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽。

优选的，所述凸模模块圆筒外表面环圆周排列有多列拉深凸模，所述凹模模块圆筒外表面环圆周排列有多列拉深凹模。

优选的，所述拉深凸模和所述拉深凹模棱边处均设置有倒圆角，拉深凸模的倒圆角小于拉深凹模的倒圆角。

优选的，所述辊轴上设有梅花形键，所述凸模模块、凹模模块和套筒模块的圆筒内表面开有与辊轴的梅花形定位键形状大小相匹配的毂槽。

还提出了一种带有上述金属二维点阵板辊式拉深组合模具的模具组件，其特征在于：其包括凸模辊和凹模辊，所述凸模辊包括多个所述凸模模块、多个所述套筒模块、键和所述辊轴，所述凸模模块和所述套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴；所述凹模辊包括多个所述凹模模块、多个所述套筒模块、键和所述辊轴，所述凹模模块和所述套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴。

优选的，所述凸模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凸模,所述凹模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凹模,所述锥台形拉深凸模的拉深凸模顶部和拉深凸模底部都是正方形，所述凸模模块中相邻的两个拉深凸模底部之间的距离是所述拉深凸模顶部正方形边长，两个拉深凸模顶部正方形之间的距离是拉深凸模底部正方形边长；

优选的，根据所述拉深凸模的尺寸确定凸模模块的厚度，所述套筒模块厚度为所述拉深凸模顶部正方形边长减去凸模模块侧边的总厚度，所述凹模模块的厚度与所述凸模模块相同。

以及，一种金属二维点阵板辊式拉深组合模具的使用方法，其特征在于包括：

步骤1，选取辊轴、凸模模块、凹模模块和套筒模块；所述辊轴为长条圆柱形，且在辊轴的外表面上沿辊轴方向设有凸起的键；所述凸模模块、所述凹模模块和所述套筒模块均为圆筒形结构；所述凸模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状大小相匹配的毂槽、以及多个沿所述圆筒外表面的圆周方向均匀排列并向外凸起的拉深凸模，所述拉深凸模包括拉深凸模顶部、拉深凸模底部和拉深凸模侧壁部，所述侧壁部呈沿着所述拉深凸模底部到所述拉深凸模顶部方向横截面减缩的锥台形；所述凹模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽、以及多个沿所述筒外表面的圆周方向均匀排列并向内凹陷的拉深凹模，所述拉深凹模包括拉深凹模底部、拉深凹模顶部和拉深凹模侧壁部，所述拉深凹模与所述拉深凸模一一匹配，呈上大下小侧壁倾斜的锥台形；所述套筒模块包括圆筒外表面、圆筒内表面以及开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽；

步骤2，将多个所述凸模模块和多个所述套筒模块通过键定位安装在所述辊轴上组成凸模辊；

步骤3，将多个所述凹模模块和所述多个套筒模块通过键定位安装在所述辊轴上组成凹模辊，凹模辊与凸模辊相匹配；

步骤4，将所述凸模辊和所述凹模辊安装在辊式拉深装置上。

优选的，所述步骤1中，选取的所述凸模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凸模,所述凹模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凹模；所述步骤2中，多个所述凸模模块和多个所述套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴上；所述步骤3中，多个所述凹模模块和所述多个套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴上。

优选的，还包括：

步骤5，使用安装有所述凸模辊和所述凹模辊的辊式拉深装置，冲压两张金属二维点阵板,第一块二维点阵板冲压成型的四个凸起部分正好可将第二块二维点阵板冲压成型的凸起部分扣在凹陷部分，两张金属二维点阵板构成一张金属复合蜂窝板。

附图说明

图1使用本发明的辊式拉深装置整体示意图；

图2辊式拉深组合模具示意图；

图3A凸模模块侧视图；

图3B凸模模块正视图；

图3C包含了一个拉深凸模的凸模模块剖面图；

图4A凹模模块侧视图；

图4B凹模模块正视图；

图4C包含了一个拉深凹模的凹模模块剖面图；

图5A套筒模块；

图5B套筒模块部分剖面图；

图6金属夹层板(省略了第二块板的未冲压部分)。

具体实施方式

以下将参考附图对本发明示例性实施例的特征进行详细说明。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明是一种金属二维点阵板辊式拉深组合模具，其安装于辊式拉深装置中。辊式拉深装置包括机架4、拉伸螺栓7、拉杆6、联轴器9、减速器8、电机、与轴向平行的凸模辊和凹模辊。本发明的金属二维点阵板辊式拉深组合模具在辊式拉深装置的凸模辊和凹模辊上使用。

本发明的金属二维点阵板辊式拉深组合模具，包括辊轴5、凸模模块1、凹模模块2、和套筒模块3。其中辊轴5为长条圆柱形，且在辊轴5的外表面上沿辊轴方向设有凸起的键。凸起的键可以是和辊轴5一体成型的，可以是固定安装在辊轴5上，也可以是活动的安装在辊轴5上。凸模模块1、凹模模块2和套筒模块3都为圆筒形结构。凸模模块1包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于圆筒内表面上并与辊轴5的键形状大小相匹配的毂槽13、以及多个沿圆筒外表面的圆周方向均匀排列并向外凸起的拉深凸模11，拉深凸模11包括拉深凸模顶部15、拉深凸模底部16和拉深凸模侧壁部17，侧壁部17呈沿着拉深凸模底部16到拉深凸模顶部15方向横截面减缩的锥台形，即拉深凸模是上小下大的锥台形；凹模模块2包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于圆筒内表面上并与辊轴5的键形状相匹配的毂槽13、以及多个沿筒外表面的圆周方向均匀排列并向内凹陷的拉深凹模12，拉深凹模12包括拉深凹模顶部18、拉深凹模底部19和拉深凹模侧壁部20，拉深凹模12与拉深凸模11一一匹配，呈上大下小侧壁倾斜的锥台形；套筒模块3包括圆筒外表面、圆筒内表面以及开设于圆筒内表面上并与辊轴5的键形状相匹配的毂槽13，套筒模块3圆筒外表面平整。

当生产使用时，只需要将多个凸模模块1和多个套筒模块3排列组合为符合二维点阵板要求的组合，并通过键定位安装在辊轴5上组成凸模辊，将相对应的多个凹模模块2和多个套筒模块3也通过键定位安装在辊轴5上组成凹模辊，凹模辊和凸模辊相匹配，就可以使辊式拉深装置生产出符合需求的二维点阵板。这种分瓣式设计模具成形的方法实现了模具设计的模块化，便于模具的加工和维修，节约成本。

本实施例中，拉深凸模11和拉深凹模12棱边处均设置有倒圆角，拉深凸模11的倒圆角小于拉深凹模12的倒圆角。设置倒圆角是用于减少拉深凸模11和拉深凹模12对板材的摩擦，防止磨损板材。在拉深时，板材上靠近拉深凹模12一侧的形变量大于靠近拉深凸模11一侧的形变量，因此设计拉深凸模11一侧的倒圆角小于拉深凹模12一侧的倒圆角，防止磨损板材。

本实施例中，如图2所示，凸模模块1的圆筒表面设置有一列拉深凸模11，凹模模块2的圆筒表面设置有与一列拉深凸模11匹配的一列拉深凹模12。凸模辊包括多个凸模模块1、多个套筒模块3和辊轴5，凸模模块1和套筒模块3彼此间隔地通过键定位安装在辊轴5上。凹模辊包括多个凹模模块2、多个套筒模块3和辊轴5，凹模模块2和套筒模块3彼此间隔地通过键定位安装在辊轴5上。

本实施例中，如图6所示，需要将两块相同的金属二维点阵板组装在一起，制成金属复合蜂窝板，图6中为了观察方便已将第二块板的未冲压部分省去，只保留冲压成型的部分。由要加工的金属二维点阵板，可以得到拉深凸模11的尺寸，根据已知拉深凸模11的尺寸即可确定凸模模块1、凹模模块2和套筒模块3的相关尺寸。如图6所示，锥台形拉深凸模11的拉深凸模顶部15和拉深凸模底部16都是正方形，凸模模块1中相邻的两个拉深凸模11之间的距离大小为可以放入一个倒扣的拉深凸模11的距离，即任意两个相邻拉深凸模底部16正方形之间的距离都为拉深凸模顶部15正方形的边长，任意两个相邻拉深凸模顶部15正方形之间的距离都为拉深凸模底部16正方形边长，只有这样两块相同的金属二维点阵板才能正好扣在一起。如图6的第一块二维点阵板冲压成型的四个凸起部分21之间形成一个凹陷部分，这样就正好可将第二块二维点阵板冲压成型的凸起部分22扣在凹陷部分，构成金属复合蜂窝板。

根据拉深凸模11的尺寸可以确定凸模模块1的厚度，凸模模块1的厚度大于拉深凸模底部16正方形边长，凸模模块侧边14的厚度小于拉深凸模顶部15正方形边长的一半。根据凸模模块1的厚度减去拉深凸模底部16正方形边长得到凸模模块侧边14的总厚度，两个凸模模块侧边14的厚度相同。因为要求组装在一起的凸模模具任意两个相邻拉深凸模底部16的距离为拉深凸模顶部15正方形的边长，则套筒模块3的厚度为拉深凸模顶部15正方形的边长减去凸模模块侧边14的总厚度。因为凹模辊和凸模辊使用相同的套筒模块3，而且凹模模块2的拉深凹模12与凸模模块1的拉深凸模11相匹配，进一步的就可以确定凹模模块2厚度和凸模模块1厚度相同。

另外，本发明不局限于附图所示，在具体应用中，拉深凸模11和拉深凹模12的形状还可以变化，拉深成形其他的如三角形拉深件、圆形拉深件等，均在本发明的保护范围之内。

凸模模块圆筒外表面环圆周可以排列有多列所述拉深凸模，所述凹模模块圆筒外表面环圆周也可以排列有多列所述拉深凹模。

辊轴5上还可以设有梅花形键，凸模模块1、凹模模块2和套筒模块3的圆筒内表面开有与辊轴5的梅花形定位键形状大小相匹配的毂槽13。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种金属二维点阵板辊式拉深组合模具，包括辊轴、凹模模块、凸模模块和套筒模块,其特征在于：

所述辊轴为长条圆柱形，且在辊轴的外表面上沿辊轴方向设有凸起的键；

所述凸模模块、所述凹模模块和所述套筒模块均为圆筒形结构；

所述凸模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状大小相匹配的毂槽、以及多个沿所述圆筒外表面的圆周方向均匀排列并向外凸起的拉深凸模，所述拉深凸模包括拉深凸模顶部、拉深凸模底部和拉深凸模侧壁部，所述侧壁部呈沿着所述拉深凸模底部到所述拉深凸模顶部方向横截面减缩的锥台形；

所述凹模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽、以及多个沿所述筒外表面的圆周方向均匀排列并向内凹陷的拉深凹模，所述拉深凹模包括拉深凹模底部、拉深凹模顶部和拉深凹模侧壁部，所述拉深凹模与所述拉深凸模一一匹配，呈上大下小侧壁倾斜的锥台形；以及

所述套筒模块包括圆筒外表面、圆筒内表面以及开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽。

2.根据权利要求1所述金属二维点阵板辊式拉深组合模具，其特征在于：

所述凸模模块圆筒外表面环圆周排列有多列所述拉深凸模，所述凹模模块圆筒外表面环圆周排列有多列所述拉深凹模。

3.根据权利要求1所述金属二维点阵板辊式拉深组合模具，其特征在于：

所述拉深凸模和所述拉深凹模棱边处均设置有倒圆角，所述拉深凸模的倒圆角小于所述拉深凹模的倒圆角。

4.根据权利要求1所述金属二维点阵板辊式拉深组合模具，其特征在于：

所述辊轴上设有梅花形键，所述凸模模块、凹模模块和套筒模块的圆筒内表面开有与所述辊轴的梅花形定位键形状大小相匹配的毂槽。

5.一种带有权利要求1所述金属二维点阵板辊式拉深组合模具的模具组件，其特征在于：其包括凸模辊和凹模辊，

所述凸模辊包括多个所述凸模模块、多个所述套筒模块、键和所述辊轴，所述凸模模块和所述套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴；

所述凹模辊包括多个所述凹模模块、多个所述套筒模块、键和所述辊轴，所述凹模模块和所述套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴。

6.根据权利要求5所述的模具组件，其特征在于：

所述凸模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凸模,所述凹模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凹模,所述锥台形拉深凸模的拉深凸模顶部和拉深凸模底部都是正方形，所述凸模模块中相邻的两个拉深凸模底部之间的距离是所述拉深凸模顶部正方形边长，两个拉深凸模顶部正方形之间的距离是拉深凸模底部正方形边长。

7.根据权利要求6的模具组件，其特征在于：

根据所述拉深凸模的尺寸确定凸模模块的厚度，所述套筒模块厚度为所述拉深凸模顶部正方形边长减去凸模模块侧边的总厚度，所述凹模模块的厚度与所述凸模模块的厚度相同。

8.一种金属二维点阵板辊式拉深组合模具使用方法，其特征在于包括：

步骤1，选取辊轴、凸模模块、凹模模块和套筒模块；

所述辊轴为长条圆柱形，且在辊轴的外表面上沿辊轴方向设有凸起的键；

所述凸模模块、所述凹模模块和所述套筒模块均为圆筒形结构；

所述凸模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状大小相匹配的毂槽、以及多个沿所述圆筒外表面的圆周方向均匀排列并向外凸起的拉深凸模，所述拉深凸模包括拉深凸模顶部、拉深凸模底部和拉深凸模侧壁部，所述侧壁部呈沿着所述拉深凸模底部到所述拉深凸模顶部方向横截面减缩的锥台形；

所述凹模模块包括圆筒外表面、圆筒内表面、开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽、以及多个沿所述筒外表面的圆周方向均匀排列并向内凹陷的拉深凹模，所述拉深凹模包括拉深凹模底部、拉深凹模顶部和拉深凹模侧壁部，所述拉深凹模与所述拉深凸模一一匹配，呈上大下小侧壁倾斜的锥台形；

所述套筒模块包括圆筒外表面、圆筒内表面以及开设于所述圆筒内表面上并与所述辊轴的键形状相匹配的毂槽；

步骤2，将多个所述凸模模块和多个所述套筒模块通过键定位安装在所述辊轴上组成凸模辊；

步骤3，将多个所述凹模模块和所述多个套筒模块通过键定位安装在所述辊轴上组成凹模辊，凹模辊与凸模辊相匹配；

步骤4，将所述凸模辊和所述凹模辊安装在辊式拉深装置上。

9.根据权利要求8的使用方法，其特征在于：

所述步骤1中，选取的所述凸模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凸模,所述凹模模块圆筒外表面环圆周排列有一列拉深凹模；

所述步骤2中，多个所述凸模模块和多个所述套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴上；

所述步骤3中，多个所述凹模模块和所述多个套筒模块彼此间隔地通过键定位安装在所述辊轴上。

10.根据权利要求9的使用方法，其特征在于还包括：

步骤5，使用安装有所述凸模辊和所述凹模辊的辊式拉深装置，冲压两张金属二维点阵板,第一块二维点阵板冲压成型的四个凸起部分正好可将第二块二维点阵板冲压成型的凸起部分扣在凹陷部分，两张金属二维点阵板构成一张金属复合蜂窝板。