CN110238260A - 一种金属薄板多级筒体拉深成型装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种金属薄板多级筒体拉深成型装置及工艺，装置包含可置换式凹模、凹模凸缘减摩板、凹模固定装置、注油板、高压油供给系统、模具压紧装置、多级密封圈、挡油圈、背压调节器组成；金属薄板不与注油板直接接触，在注油板与金属薄板之间的密封采用多级密封圈来实现，装置处于工作状态时各级密封圈两侧产生压力梯度，密封圈之间由外至里的环形槽油压呈现出阶跃变化；凹模凸缘减摩板采用石墨、或涂抹适用于高压润滑剂的钢板制成，凹模凸缘减摩板置于可置换式凹模和凹模固定装置之上，凹模凸缘减摩板中心开有与筒体上部外轮廓相对应的孔，该孔和可置换式凹模的内腔组合形成多级筒体成型的凹模型腔；凹模型腔的底部开设有阻尼孔，阻尼孔与背压调节器相连，背压调节器通过比例控制阀和阻尼调节装置依据高压油供给系统的油压实时调节凹模型腔的背压。
Description
技术领域
本发明涉及到金属薄板的塑性成形，尤其涉及到一种金属薄板多级筒体拉深成型装置及工艺。
背景技术
目前，采用拉深成型金属薄板筒类零件，具有生产效率高、生产成本低等优点，尤其适合大批量金属塑性好筒体类零件的生产。采用常规模具拉深多级筒体薄板类零件时，由于模具与金属薄板之间的摩擦，导致金属薄板的塑性受到一定限制。因而，一些深凹坑或复杂曲面类薄板零件，受成型时受拉深系数的限制，需要多套冲压模具，并采用中间退火以恢复金属塑性，导致模具及生产成本高、耗时长，导致此类方法经济效益差。
而通过传统的钣金工制作这类复杂曲面薄板零件，对工人技术能力要求高、劳动强度大、效率低、生产质量的稳定性差。因此，对于小批量金属薄板多级筒体零件的的生产，如果采用结合中间退火的常规拉深成型多筒拉深件过深，需为其设计并制造多套拉深的模具，拉深时还需多道次中间退火工艺，这无论从生产成本还是从生产效率方面来看，均不是一个较好的选择。
针对以上问题，邓斌等人提出一种金属薄板成型模具，采用间隙成型法，可降低模具制造难度与成本（CN 101885023 A），对模具的尺寸精度要求降低，但由于凸模未能充分保证贴合金属薄板，因此其仅适用于一些特殊曲面的形状， 特别是一些曲面有突变的情况就无法生产。
发明内容
针对以上的不足，本发明提供一种金属薄板多级圆筒拉深成型装置，解决使用传统冲压成型方式不适用于小批量金属薄板多级筒体的成型生产。
所述金属薄板的材质为低碳钢、低合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金；薄板厚度不大于2mm；
所述多级筒体由两段以上不同截面尺寸的筒体组成，指向筒底方向筒体的截面尺寸逐渐减小或阶梯式减小，不同截面尺寸筒体之间采取渐变过渡；
为解决上述技术问题，本发明提供一种金属薄板多级筒体的成型装置，其特征在于装置包含可置换式凹模、凹模凸缘减摩板、凹模固定装置、注油板、高压油供给系统、模具压紧装置、多级密封圈、挡油圈、背压调节器组成；
所述金属薄板置于凹模凸缘减摩板和注油板之间，但金属薄板在工作状态时不与注油板直接接触，在注油板与金属薄板之间的密封采用多级密封圈来实现，装置处于工作状态时各级密封圈产生一定的泄露量，从而在密封圈两侧产生一定的压力梯度，那密封圈之间由外至里的环形槽油压呈现出阶跃变化，环形槽油压对于金属薄板拉深来说其相当于不会产生摩擦的压边圈，压边圈的压力由外至里形成阶跃台阶，随着拉深变形程度的增大，凸缘由外至里板变厚的趋势逐渐增大，因此，凸缘里圈需要更大的压边力，而多级密封圈产生压力梯度完美的吻合这种压边力的需要；
所述可置换式凹模内嵌于凹模固定装置，装配后可置换式凹模和凹模固定装置上端面平齐，可置换式凹模在型腔内壁均布有筒体高度方向的油槽，油槽宽度不大于金属薄板坯料厚度的一半，以增强金属薄板与可置换式凹模贴合部位的润滑，以最大限度保证金属薄板的塑性；
所述凹模凸缘减摩板采用石墨、或涂抹适用于高压润滑剂的钢板制成，凹模凸缘减摩板置于可置换式凹模和凹模固定装置之上，凹模凸缘减摩板中心开有与筒体上部外轮廓相对应的孔，该孔和可置换式凹模的内腔组合形成多级筒体成型的凹模型腔；
所述背压调节器包含比例控制阀、阻尼调节装置、连接管、压力表、安全装置，通过比例控制阀和阻尼调节装置来保持凹模成型型腔和高压油供给系统之间压力之比的相对恒定，通过安全装置来保持凹模成型型腔由于意外导致压力过高等情况的出现；
所述凹模型腔的底部开设有阻尼孔，阻尼孔与背压调节器相连，背压调节器通过比例控制阀和阻尼调节装置依据高压油供给系统的油压实时调节凹模型腔的背压，以增强凹模与金属薄板之间的润滑和增大金属薄板成形的静水压力，以最大可能提高金属薄板的成形极限。
本发明另外提供一种金属薄板多级筒体的成型工艺，本方法采用上述装置冷冲压成型，高压油供给系统采用恒流量控制方式，多级筒体的成型时间控制位3-10min，凹模成型型腔的背压为实时高压油供给系统油压的0.1-0.4倍，多级密封圈的级数数量为2-5，可置换式凹模的纵向油槽数量为4-12条，油槽宽度为不大于金属薄板坯料厚度的一半。
本发明的优点在于：
1.由于采用高压油压成型，没有凸模与薄板之间的摩擦，因而可极大的提升金属薄板的塑性，薄板的成型能力提高；
2. 凹模底部开有阻尼孔与背压调节器相连，通过调整背压的大小，既可可保证金属薄板与凹模之间的润滑， 又可增大金属成型时的静水压力，从而提高了金属薄板的塑性，也能提高制品的表面质量；
3. 金属薄板坯料与注油板之间的密封采用多级密封圈，多级密封圈由里至外，其密封圈的之间的油压逐渐减小，两密封圈之间的油压相当于一个压边圈的作用，使压边圈的压力由里至外形成下降的梯度，与拉深起皱的趋势吻合，从而减小起皱可能以提高拉深件的表面质量；
4.由于采用石墨材质制成、或涂抹适用于高压用的润滑剂的钢板制成的凹模凸缘减摩板，使金属薄板与凹模凸缘部分的摩擦减小，最大限度的增大金属薄板成型能力，提高了制品的表面质量；
5.采用了可置换式凹模结构，可把尺寸相近的凹模加工成外径尺寸相同，最大程度的降低了模具制作成本；
6.采用拼合式凹模结构时，本发明同样适用于口窄大肚曲面类零件的成型；
7.采用挡油圈，可防止随薄板拉深的进行，由于金属薄板被拉深进入凹模，使多级密封圈外围的密封圈压缩量减小产生较大的泄漏量；
8.在凹模型腔内壁开有纵向的油槽，油槽宽度不大于薄板坯料厚度的一半，可降低金属薄板与凹模成型型腔贴合后，金属薄板与凹模型腔之间的摩擦，也对薄板曲面外观形状影响有限，可最大程度的提高薄板拉深成型能力。
附图说明
图1为本发明结构示意图。 （1）为高压油供给系统，包含油泵、流量调节器、压力调节器、安全装置、与注油板的连接管；（2）为模具压紧装置；（3）为注油板，采用高强钢制造；（4）为多级密封圈，采用橡胶、聚四氟乙烯、硅胶等材质；（5）为挡油圈，采用橡胶、聚四氟乙烯、硅胶等材质；（6）为金属薄板坯料；（7）为凹模凸缘减摩板，采用石墨板或涂抹适用于高压润滑剂的钢板；（8）为凹模固定装置，其与可置换式凹模之间采用过盈配合，采用钢铁制成；（9）为可置换式凹模，采用结构材料或模具材料制成；（10）为阻尼孔；（11）为背压调节器；（12）为油槽：（13）凹模成型型腔。
具体实施方式
一种低碳钢薄板两级圆筒成型装置及工艺
低碳钢材质为08，薄板厚度为0.8 mm，两级筒体规格为φ40和φ30，每级高度为10mm，两级筒体的过渡高度为5mm，本装置的结构如图1所示。（1）为高压油供给系统，包含柱塞泵、节流阀、安全阀、溢流阀、高压油管；（2）为模具压紧装置，模具压紧装置与模具之间连接采用机械方式，液压压力机提供压紧力；（3）为注油板，采用低合金高强钢制造；（4）为多级密封圈，采用O形密封圈，密封圈材质采用高密度ABS；（5）为挡油圈，采用橡胶材质；（6）为金属薄板坯料；（7）为凹模凸缘减摩板，采用石墨板；（8）为凹模固定装置，其与可置换式凹模之间采用过盈配合，采用钢铁制成；（9）为可置换式凹模，采用碳素工具钢制成；（10）为阻尼孔；（11）为背压调节器；（12）为油槽：（13）为凹模成型型腔。
Claims (5)
1.一种金属薄板多级圆筒拉深成型装置及工艺，其特征在于，装置包含可置换式凹模、凹模凸缘减摩板、凹模固定装置、注油板、高压油供给系统、模具压紧装置、多级密封圈、挡油圈、背压调节器组成；
所述多级筒体由两段以上不同截面尺寸的筒体组成，指向筒底方向筒体的截面尺寸逐渐减小或阶梯式减小，不同截面尺寸筒体之间采取渐变过渡；
所述金属薄板置于凹模凸缘减摩板和注油板之间，金属薄板拉深成型时不与注油板直接接触，在注油板与金属薄板之间的密封采用多级密封圈来实现，装置处于工作状态时各级密封圈两侧产生压力梯度，密封圈之间由外至里的环形槽油压呈现出阶跃变化；
所述可置换式凹模内嵌于凹模固定装置，装配后可置换式凹模和凹模固定装置上端面平齐，可置换式凹模在型腔内壁均布有筒体高度方向的油槽，油槽宽度不大于金属薄板坯料厚度的一半；
所述凹模凸缘减摩板采用石墨、或涂抹高压用润滑剂的钢板制成，凹模凸缘减摩板置于可置换式凹模和凹模固定装置之上，凹模凸缘减摩板中心开有与筒体上部外轮廓相对应的孔，该孔和可置换式凹模的内腔组合形成多级筒体成型的凹模型腔；
所述背压调节器包含比例控制阀、阻尼调节装置、连接管、压力表、安全装置，通过比例控制阀和阻尼调节装置来保持凹模成型型腔和高压油供给系统之间压力之比的恒定；
所述凹模型腔的底部开设有阻尼孔，阻尼孔与背压调节器相连，背压调节器通过比例控制阀可依据高压油供给系统的油压实时调节凹模型腔的背压。
2.权利要求1所述成型工艺，具体方法为采用上述装置冷冲压成型，高压油供给系统采用恒流量控制方式，多级筒体的成型时间控制为3-10min，凹模成型型腔的背压为实时高压油供给油压的0.1-0.4倍，多级密封圈的级数数量为2-5，可置换式凹模的纵向油槽数量为4-12条，油槽宽度为不大于金属薄板坯料厚度的一半。
3.权利要求1所述注油板与金属薄板之间的密封采用多级密封圈来实现，装置处于工作状态时各级密封圈两侧产生压力梯度，各级密封圈之间由外向里的环形槽油压呈现出阶跃变化。
4.权利要求1所述凹模型腔的底部开设有阻尼孔，阻尼孔与背压调节器相连，背压调节器通过比例控制阀和阻尼调节装置实时调节凹模型腔的背压。
5.权利要求1所述的可置换式凹模在型腔内壁均布有筒体高度方向的油槽，油槽宽度不大于金属薄板坯料厚度的一半。
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