CN108994177A - 异形曲面快速成形的压延模具 - Google Patents

异形曲面快速成形的压延模具 Download PDF

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谷诤巍
于靖
贾磊
王宏磊
陈琳
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种异形曲面快速成形的压延模具，属于金属板料渐进成形技术领域。分为上模和下模两部分，且都具有两个可移动的颚板夹作为接触和力转换单元。在成形期间，上下颚板夹压紧金属板料，使得来自上模的垂直压力通过工具内部的杠杆作用转换为水平方向上的延伸力。模具内部的弹性体由金属橡胶与弹簧镶嵌组成，起到运动补偿的作用。优点在于：提高压延模具的使用寿命。金属橡胶克服了传统橡胶易老化、不耐温度变化、抗腐蚀性差等不足，且具有普通橡胶一样的弹性；而弹簧具有确定的刚度。二者相结合，可改善弹性体的受力状态，提高弹性体的疲劳寿命，从而降低生产成本，提高工作效率，缩短生产周期，具有十分重要的现实意义。

Description

异形曲面快速成形的压延模具
技术领域
本发明涉及金属板料渐进成形技术领域，异形曲面快速成形的压延模具。用于精确加工和校正金属板材、型材的压延工作并广泛地应用于高质量、高效率、超精密的航空、航天工业部件的生产加工中。
背景技术
金属板料渐进成形是一种逐点成形的柔性加工工艺。该工艺不需要专用模具，成形性较大，重复性好，可逐点控制金属流动，能加工出形状复杂的自由曲面，适合于飞机、汽车新型样车试制等小批量、多品种、形状复杂的板料零件加工，具有巨大的经济价值。金属板料渐进成形原理是将复杂的三维形状沿高度方向进行离散化，离散成一系列相互平行的二维断面层，工具头沿二维断面层的轮廓线进行连续的局部碾压塑性变形，最终实现工件小应变、大变形的无模快速制造。
渐近成形与比常规冲压成形相比，具有更高的成形能力，实验研究表明，渐进成形的成形工艺参数，如：工具头形状、工具球头半径尺寸、层间距、成形速度、工具头和支撑间隙的大小以及成形加工方式等对成形极限和成形表面质量都有显著影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异形曲面快速成形的压延模具，解决了现有技术存在的上述问题。常规压延模具中的弹性体仅由金属橡胶和连接板组成，本发明中的弹性体由金属橡胶、弹簧和连接板组成。金属橡胶和弹簧相结合，可改善弹性体的受力状态，提高弹性体的疲劳寿命，从而降低生产成本，提高工作效率，缩短生产周期。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
异形曲面快速成形的压延模具，
上模1和下模2分别固定在异形曲面快速成形机上；所述上模1由压顶3、弹性体4、支撑板5、固定圈6、颚板夹7、圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10、上模顶部11组成；所述下模2由压顶3、弹性体4、支撑板5、固定圈6、颚板夹7、圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10、下模底座12组成；所述弹性体4由连接板13、弹性体元件16组成，弹性体4限定在压顶3内，上面放置支撑板5和颚板夹7，固定圈6实现弹性体4的四周定位，限制弹性体4受力时不发生左右偏移或翻转，通过圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10固定；所述弹性体4与上模顶部11连接组成上模1；所述弹性体4与下模底座12连接组成下模2。
所述的上模1和下模2的形状离散化为柔性模具。
所述的颚板夹7表面呈现规则凹凸纹络，颚板夹7中间具有一定的分开角度，受力时两侧具有相反的方向。
所述的弹性体4由14个弹性体元件16依次通过连接板13连接组合而成，所述弹性体元件16由金属橡胶14外部套接弹簧15构成，当垂直方向受力挤压时，每个弹性体元件16呈协同方式运动，通过工具内部的杠杆作用转换为水平方向上的延伸力。
本发明的有益效果在于：通过改变异形曲面快速成形的压延模具中弹性体的结构，从而改善压延模具工作性能。即将常规压延模具中的仅由金属橡胶和连接板组成的弹性体，改变成由金属橡胶、弹簧和连接板组成弹性体。利用金属橡胶和弹簧相结合的弹性体元件，改善弹性体的受力状态，提高弹性体的疲劳寿命，从而降低生产成本，提高工作效率，缩短生产周期，具有十分重要的现实意义。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的立体外观结构示意图；
图2为本发明的立体分解示意图；
图3为本发明的弹性体的结构示意图；
图4为本发明的弹性体的分解示意图
图中：1、上模；2、下模；3、压顶；4、弹性体；5、支撑板；6、固定圈；7、颚板夹；8、圆柱头螺钉；9、锥头螺钉；10、沉头螺钉；11、上模顶部；12、下模底座；13、连接板；14、金属橡胶；15、弹簧；16、弹性体元件。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1至图4所示，本发明的异形曲面快速成形的压延模具，通过改变异形曲面快速成形的压延模具中弹性体的结构，从而改善压延模具工作性能。即将常规压延模具中的仅由金属橡胶和连接板组成的弹性体，改变成由金属橡胶、弹簧和连接板组成弹性体。利用金属橡胶和弹簧相结合的弹性体元件，改善弹性体的受力状态，提高弹性体的疲劳寿命，从而降低生产成本，提高工作效率，缩短生产周期。该压延模具分为上模和下模两部分，上模和下模都具有两个可移动的颚板夹作为接触和力转换单元。在成形期间，上下颚板夹压紧金属板料，使得来自上模的垂直压力通过工具内部的杠杆作用转换为水平方向上的延伸力。模具内部的弹性体由金属橡胶与弹簧镶嵌组成，起到运动补偿的作用。本发明提高压延模具的使用寿命。金属橡胶的原材料为金属丝，克服了传统橡胶易老化、不耐温度变化、抗腐蚀性差等不足，且具有普通橡胶一样的弹性；而弹簧具有确定的刚度。二者相结合，可改善弹性体的受力状态，提高弹性体的疲劳寿命，从而降低生产成本，提高工作效率，缩短生产周期，具有十分重要的现实意义。
参见图1至图4所示，本发明的异形曲面快速成形的压延模具包括上模1、下模2、压顶3、弹性体4、支撑板5、固定圈6、颚板夹7、圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10、上模顶部11、下模底座12、连接板13、金属橡胶14、弹簧15、弹性体元件16，所述上模1和下模2固定在异形曲面快速成形机上；所述上模1由压顶3、弹性体4、支撑板5、固定圈6、颚板夹7、圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10、上模顶部11组成；所述下模2由压顶3、弹性体4、支撑板5、固定圈6、颚板夹7、圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10、下模底座12组成；所述弹性体4由连接板13、弹性体元件16组成，弹性体4限定在压顶3内，上面放置支撑板5和颚板夹7，固定圈6实现弹性体4的四周定位，限制弹性体4受力时不发生左右偏移或翻转，通过圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10固定，与上模顶部11连接组成上模1，与下模底座12连接组成下模2。
所述上模1和下模2的形状离散化为柔性模具。
所述颚板夹7表面呈现规则凹凸纹络，颚板夹7中间具有一定的分开角度，两侧具有相反的方向。
所述弹性体4由14个弹性体元件16组合形成，当垂直方向受力挤压时，每个弹性体元件16呈协同方式运动，通过工具内部的杠杆作用转换为水平方向上的延伸力。
参见图1至图4所示，本发明的异形曲面快速成形的压延模具在实际使用时，弹性体4限定在压顶3内，上面放置支撑板5和颚板夹7，固定圈6实现弹性体4的四周定位，限制弹性体4受力时不发生左右偏移或翻转，通过圆柱头螺钉8、锥头螺钉9、沉头螺钉10固定，与上模顶部11连接组成上模1，与下模底座12连接组成下模2。在成形期间，上模与下模压紧金属板料，使得来自上模的垂直压力通过工具内部的杠杆作用转换为水平方向上的延伸力。模具内部的弹性体由金属橡胶与弹簧镶嵌形成，起到运动补偿的作用。
异形曲面快速成形过程中，启动异形曲面快速成形机，将对应的压延模具安装到成形机上，设定相应的冲头进给调节量（0-80 mm范围内可调节）以及冲头振荡频率（如150次/min、300次/min或600次/min），将金属板料放置在上模与下模之间，在颚板夹与板材接触的每一次成形冲程中，由于模具内部弹性体的存在使得垂直冲程变换成水平运动，并由此引起拉伸应力，从而将金属板料由水平直板转变成具有一定弧度的金属板料。
之后进行板料成形精度检测，将成形件从压延模具卸下，利用检具样板或者是数字化检测仪器进行成形精度检验，若成形精度误差合格，则证明模具设置和成形参数是合理的，可以进行批量生产，如果成形检测不合格，则根据误差对成形件进行再一次的调整，进行重复试验，直到成形件形状误差达到产品标准，即可进行批量生产。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种异形曲面快速成形的压延模具，其特征在于：上模（1）和下模（2）分别固定在异形曲面快速成形机上；所述上模（1）由压顶（3）、弹性体（4）、支撑板（5）、固定圈（6）、颚板夹（7）、圆柱头螺钉（8）、锥头螺钉（9）、沉头螺钉（10）、上模顶部（11）组成；所述下模（2）由压顶（3）、弹性体（4）、支撑板（5）、固定圈（6）、颚板夹（7）、圆柱头螺钉（8）、锥头螺钉（9）、沉头螺钉（10）、下模底座（12）组成；所述弹性体（4）由连接板（13）、弹性体元件（16）组成，弹性体（4）限定在压顶（3）内，上面放置支撑板（5）和颚板夹（7），固定圈（6）实现弹性体（4）的四周定位，限制弹性体（4）受力时不发生左右偏移或翻转，通过圆柱头螺钉（8）、锥头螺钉（9）、沉头螺钉（10）固定；所述弹性体（4）与上模顶部（11）连接组成上模（1）；所述弹性体（4）与下模底座（12）连接组成下模（2）。
2.根据权利要求1所述的异形曲面快速成形的压延模具，其特征在于：所述的上模（1）和下模（2）的形状离散化为柔性模具。
3.根据权利要求1所述的异形曲面快速成形的压延模具，其特征在于：所述的颚板夹（7）表面呈现规则凹凸纹络，颚板夹（7）中间具有分开角度，受力时两侧具有相反的方向。
4.根据权利要求1所述的异形曲面快速成形的压延模具，其特征在于：所述的弹性体（4）由14个弹性体元件（16）依次通过连接板（13）连接组合而成，所述弹性体元件（16）由金属橡胶（14）外部套接弹簧（15）构成，当垂直方向受力挤压时，每个弹性体元件（16）呈协同方式运动。
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