CN109454164A - 大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置 - Google Patents

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冯苏乐
沈宏华
李林才
王紫旻
王华明
管雅娟
杨学勤
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Abstract

本发明提供的一种大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，包括底模，所述底模设置在压机下模板上；压边圈，所述压边圈设置在所述底模上；顶杆，所述顶杆设置在压机上模板内，所述顶杆的位置与所述压边圈的位置对应；凸模，所述凸模设置在所述底模内，所述压机上模板的位置与所述凸模的位置对应；其中所述底模为双曲面型面机构。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明采用组合模具结构形式，将压边圈与凸模组合成一体，实现联动成形，由传统的吊杆模具结构改进优化为整体结构，不仅有效节约了模具占用空间，使结构更加紧凑，同时大大降低了模具加工难度和周期，实现了“好、快、省”的优势。

Description

大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置
技术领域
本发明钣金成形技术领域的装置和工艺，尤其是涉及一种大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置。
背景技术
拉深是一种传统的板料成形工艺，主要用于零件的成形，广泛应用于汽车、航空、航天、仪器、电子等工业部门。目前，拉深一般采用传统的钢模拉深工艺完成，这种方法需要相应的模具，对于大型复杂薄壁零件拉深需要考虑材料变形均匀以及结构轻量化效果。
瓜瓣是组成运载火箭贮箱箱底的主要零件之一，在上世纪七、八十年代，受产量、技术条件等限制，这种大型双曲面薄壁件采用了弯曲加工成形，零件成形质量不佳，表面起皱严重，随着科学技术的进步及机器人等焊接自动化技术的广泛应用，目前瓜瓣成形工艺已经逐步改为拉深成形。
3800瓜瓣产品为椭球面的一部分，尺寸很大，且产品高度落差较大，属于大长宽比零件，在拉深成形过程中变形复杂。拉深后零件极易产生起皱、开裂和回弹缺陷，现有的拉深成形模具结构采用吊杆结构，模具空间尺寸大，吨位一般在20吨以上，人工装模、卸模过程所需劳动力很大，生产效率受到影响；与此同时，模具型面复杂，加工成本较高，无法实现大型复杂薄壁件轻量化效果，因此需要设计优化的模具结构形式。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可以实现结构紧凑且成形出尺寸精度更高的零件的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，包括底模，所述底模设置在压机下模板上；
压边圈，所述压边圈设置在所述底模上；
顶杆，所述顶杆设置在压机上模板内，所述顶杆的位置与所述压边圈的位置对应；
凸模，所述凸模设置在所述底模内，所述压机上模板的位置与所述凸模的位置对应；其中
所述底模为双曲面型面机构。
优选地，在所述底模的顶面上设有凸梗槽，在所述压边圈的底面上设有凸梗；
所述凸梗与所述凸梗槽匹配。
优选地，在所述压边圈的内墙上设有压边凸台，在所述凸模的外壁上设有凸模凸台；
所述压边凸台与所述凸模凸台匹配。
优选地，所述压边凸台及所述凸模凸台的数量为多个。
优选地，在所述压边圈的内壁上设有插销孔，在所述凸模的外壁上设有导向槽；
插销穿设于所述插销孔及所述导向槽。
优选地，在所述凸模的外壁上设有凸台定位面，所述凸台定位面与所述压边圈的内壁相匹配。
优选地，在所述压边圈的顶部设有盖板，所述顶杆的位置与所述盖板的位置对应。
优选地，所述压边圈的底部为锥形结构。
优选地，在所述底模的外壁上设有对中线。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明凸模与压边圈用插销机构+凸台结构进行导向，实现定位精确，减少了传统吊装结构定位偏差导致零件壁厚均匀性低等问题。
(2)本发明采用双曲面+单拉延筋设计，实现拉深过程均匀变形，同时减少了模具加工周期与加工工作量，提高了瓜瓣零件加工效率和尺寸精度。
(3)本发明底模采用加强筋结构，压边圈、凸模采用蜂窝网格结构，实现模具结构轻量化，有效减轻模具重量1/2以上。
(4)本发明压边圈采用锥形结构设计，实现载荷受力集中，有效减少拉深成形对设备吨位的需求，提高了拉深成形过程对设备的适用范围。
(5)本发明采用组合模具结构形式，将压边圈与凸模组合成一体，实现联动成形，由传统的吊杆模具结构改进优化为整体结构，不仅有效节约了模具占用空间，使结构更加紧凑，同时大大降低了模具加工难度和周期，实现了“好、快、省”的优势。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的结构示意图；
图2为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的底模结构示意图；
图3为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的压边圈结构示意图；
图4为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的凸模结构示意图；
图5为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的凸模装配示意图一；
图6为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的凸模装配示意图二；
图7为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的瓜瓣拉深成形过程示意图一；
图8为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的瓜瓣拉深成形过程示意图二；
图9为本发明大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置的工作示意图。
图中：
1-顶杆 2-压机上模板 3-凸模
4-压边圈 5-底模 6-压机下模板
7-盖板 8-对中线 9-凸梗
10-凸梗槽 11-压边凸台 12-凸模凸台
13-插销 14-导向槽 15-凸台定位面
16-插销孔
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1～图9所示，本发明的一种大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，底模5内腔沿凸模3四周外形设计避空，外沿设置凸梗槽10，用于合模定位，左右两边设置成双曲面结构形式，该结构形式是针对瓜瓣型面进行的优化匹配，使瓜瓣在拉深过程中四周材料均匀流动，防止材料集中变形造成局部减薄，从而提高零件的壁厚均匀性。
压边圈4底面设置凸梗9与和底模5凸梗槽10配合实现压边圈4的导向与定位。
压边圈4内腔沿凸模3四周外形设计避空，设计成锥形结构，收集液压机合模力集中作用在型面上，内腔上设置压边凸台11，与凸模3四周的凸模凸台12配合以进行凸模3限位，压边圈4左右两边设置有插销孔16，可装配插销13，用于定位凸模3，另一端则当凸模3往上运动时，通过插销13实现压边圈4的上升因而完成脱模工作。
凸模3通过导向槽14和凸台定位面15与压边圈4配合，设计成蜂窝网状结构，实现轻量化，如图3所示。
凸模3上设计有与压边圈4配合的导向槽14，导向槽14的一端通过插销13实现限位。
将底模5固定放置在压机下模板6上，底模5上设计对中线8，与压机下模板6刻线相找正，同时对压边圈4施力的大小决定了毛坯材料延展的程度与滑移量，进而决定了制件壁厚指标。
工作时，底模5固定放置在压机下模板6上，盖板7通过螺栓与压边圈4连接，压边圈4与底模5通过凸梗与凸梗槽定位与导向，顶杆1直接作用在盖板7上进行加压，将毛坯材料四周压实于凸梗槽凹面上进行限位与压实。
凸模3通过定位面和插销限位与压边圈4装配，压机上模板2直接作用在凸模3上，提供向下的压力，往下运动过程中由于毛坯材料四周已经压紧压实，进而使毛坯材料产生延展运动实现拉深，完成制件的成型。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，包括：
底模，所述底模设置在压机下模板上；
压边圈，所述压边圈设置在所述底模上；
顶杆，所述顶杆设置在压机上模板内，所述顶杆的位置与所述压边圈的位置对应；
凸模，所述凸模设置在所述底模内，所述压机上模板的位置与所述凸模的位置对应；其中
所述底模为双曲面型面机构。
2.根据权利要求1所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，在所述底模的顶面上设有凸梗槽，在所述压边圈的底面上设有凸梗；
所述凸梗与所述凸梗槽匹配。
3.根据权利要求1所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，在所述压边圈的内墙上设有压边凸台，在所述凸模的外壁上设有凸模凸台；
所述压边凸台与所述凸模凸台匹配。
4.根据权利要求3所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，所述压边凸台及所述凸模凸台的数量为多个。
5.根据权利要求1所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，在所述压边圈的内壁上设有插销孔，在所述凸模的外壁上设有导向槽；
插销穿设于所述插销孔及所述导向槽。
6.根据权利要求1所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，在所述凸模的外壁上设有凸台定位面，所述凸台定位面与所述压边圈的内壁相匹配。
7.根据权利要求1所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，在所述压边圈的顶部设有盖板，所述顶杆的位置与所述盖板的位置对应。
8.根据权利要求1所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，所述压边圈的底部为锥形结构。
9.根据权利要求1所述的大长宽比铝合金薄壁件轻量化成形装置，其特征在于，在所述底模的外壁上设有对中线。
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