CN110756644B - 一种异形壳体类零件成形装置及其成形工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形壳体类零件成形装置及其成形工艺，包括同轴设置的凹模、压边圈、导向套和凸模，待加工板料设置在压边圈和凹模之间，压边圈为带有第一通孔的圆环结构，导向套为中心带有第二通孔的台阶状结构，凹模内设置有凹槽，凹槽的形状与板料成形后的零件形状相匹配，凸模包括压头，压头能够在第一通孔、第二通孔和凹槽形成的空间轴向移动。采用本发明的装置及工艺进行异形壳体类零件成形制造时，板料在压头的作用下进行拉深成形，然后在拉深后的板料中放入固体颗粒介质，再次进行下压进行胀形，即可得到所需要的异形壳体类零件，保证了成形后的零件厚度均匀。本发明避免了油液飞溅带来的污染，结构简单，无需进行去油工序，节约了成本。

Description

一种异形壳体类零件成形装置及其成形工艺

技术领域

本发明涉及板料塑性成形技术领域，特别是涉及一种异形壳体类零件成形装置及其成形工艺。

背景技术

目前在传统的异形封闭空心薄壁零件成形工艺中，一般采取以液体为传力介质的液压胀形，由于在胀形的过程中液体与工件接触表面压力分布均匀，不利于成形件厚度的控制，成形过程中一旦某处材料出现局部减薄，会随即破裂。同时，液压成形过程密封严格，强制密封使材料流动受到限制，制约了板料成形的极限发挥。当成形失败时，油液飞溅，污染环境，危及操作人员。在零件成形后，还需要增加额外的去油工序。此外，液压成形设备除模具系统以外，还需要设置加压、密封系统，伺服控制系统，工装成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种异形壳体类零件成形装置及其成形工艺，以解决上述现有技术存在的问题，无需使用液体作为传力介质，结构简单，成本较低。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种异形壳体类零件成形装置，包括同轴设置的凹模、压边圈、导向套和凸模，所述凹模与所述压边圈固定连接，待加工板料设置在所述压边圈和所述凹模之间，所述压边圈与所述导向套固定连接，所述压边圈为带有第一通孔的圆环结构，所述导向套为中心带有第二通孔的台阶状结构，所述凹模内设置有凹槽，所述凹槽的形状与板料成形后的零件形状相匹配，所述凸模包括压头，所述压头能够在所述第一通孔、所述第二通孔和所述凹槽形成的空间轴向移动。

优选的，所述凸模还包括固定板，所述固定板固定设置在所述压头的上端，所述固定板的尺寸大于所述第一通孔和所述第二通孔的尺寸。

优选的，所述压头的长度等于所述第一通孔的长度、所述第二通孔的长度和所述凹槽的高度之和。

优选的，所述第一通孔与所述第二通孔的尺寸相同，所述压头的尺寸与所述第一通孔的尺寸相匹配。

优选的，所述凹模包括两个凹半模，两个所述凹半模扣合形成所述凹模，所述凹模的外侧通过两组平行设置的扣合环固定，每组扣合环包括两个，两个所述扣合环扣合且两个所述扣合环的两端分别固定连接。

优选的，所述导向套的内壁上设置有环形槽，所述环形槽内设置有密封圈。

优选的，所述凹模的上表面设置有放置槽，所述放置槽用于放置待加工板料。

本发明还公开了一种采用所述的异形壳体类零件成形装置的异形壳体类零件成形工艺，包括以下步骤：

S1：将待加工板料放置在压边圈与凹模之间，并将压边圈压紧并固定在凹模上；

S2：将导向套固定在压边圈上，并在导向套内圈放置密封圈；

S3：压头依次穿过导向套和压边圈并作用在待加工板料上；

S4：将所述的异形壳体类零件成形装置放置在压力机上，并将压力机作用在凸模上进行加载，将待加工板料进行拉深成形，成形后，压力机卸载并从所述的异形壳体类零件成形装置中拔出压头；

S5：在拉深后的板料内腔加入适量的固体颗粒介质并放入压头，压力机再次作用在凸模上进行加载，进行板料胀形，胀形完成后压力机卸载；

S6：开模，取出成形零件，对零件进行检验验收。

优选的，所述S4中拉深成形时，当固定板与导向套接触时，拉深成形结束。

优选的，所述S5中的固体颗粒介质为粒径0.05-1.5mm的圆形颗粒，所述固体颗粒介质采用二氧化硅或陶瓷制成。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

采用本发明的装置及工艺进行异形壳体类零件成形制造时，板料在压头的作用下进行拉深成形，然后在拉深后的板料中放入固体颗粒介质，再次进行下压进行胀形，即可得到所需要的异形壳体类零件，保证了成形后的零件厚度均匀。本发明无需采用液体作为传力介质，避免了油液飞溅带来的污染，结构简单，无需进行去油工序，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的异形壳体类零件成形装置示意图一(图中左半部为板料拉深前示意图，图中右半部为板料拉深后示意图)；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明的异形壳体类零件成形装置示意图二(图中左半部为板料胀形前示意图，图中右半部为板料胀形后示意图)；

图4为采用本发明的异形壳体类零件成形装置加工成形的零件示意图；

其中：1-凹模，2-压边圈，3-导向套，4-压头，5-固定板，6-密封圈，7-凹半模，8-板料，9-扣合环，10-固体颗粒介质，11-第一螺钉，12-第二螺钉，13-拉深成形的板料，14-胀形的板料，15-零件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种异形壳体类零件成形装置及其成形工艺，以解决上述现有技术存在的问题，无需使用液体作为传力介质，结构简单，成本较低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图4所示：本实施例提供了一种一种异形壳体类零件成形装置，包括同轴设置的凹模1、压边圈2、导向套3和凸模，凹模1与压边圈2通过第一螺钉11固定连接，待加工板料8设置在压边圈2和凹模1之间，压边圈2与导向套3通过第一螺钉11固定连接，压边圈2为带有第一通孔的圆环结构，导向套3为中心带有第二通孔的台阶状结构，凹模1内设置有凹槽，凹槽的形状与板料8成形后的零件15形状相匹配，凸模包括压头4，压头4能够在第一通孔、第二通孔和凹槽形成的空间轴向移动。采用本实施例的装置进行异形壳体类零件15成形制造时，板料8在压头4的作用下进行拉深成形，然后在拉深后的板料8中放入固体颗粒介质10，再次进行下压进行胀形，即可得到所需要的异形壳体类零件15，保证了成形后的零件15的厚度均匀。本实施例无需采用液体作为传力介质，避免了油液飞溅带来的污染，结构简单，无需进行去油工序，节约了成本。

本实施例中，凸模还包括固定板5，固定板5通过第一螺钉11固定设置在压头4的上端，第一螺钉11为内六角圆柱头螺钉，固定板5的尺寸大于第一通孔和第二通孔，即固定板5的上表面的表面积大于第一通孔和第二通孔的横截面面积，使得在压头4下压时，固定板5能够与导向套3接触，限制压头4继续下压，避免由于压头4下压过量过大而产生废品。

本实施例中，压头4的长度等于第一通孔的长度、第二通孔的长度和凹槽的高度之和，优选的，压头4的长度等于或略小于第一通孔的长度、第二通孔的长度和凹槽底部最高处的高度之和，使得压头4在板料8的拉深过程完成时，固定板5与导向套3接触。第一通孔与第二通孔的尺寸相同，即第一通孔的孔径与第二通孔的孔径尺寸相同；压头4的尺寸与第一通孔的孔径相匹配，即压头4的直径略小于第一通孔和第二通孔的孔径，使得压头4能够在第一通孔和第二通孔中运动。

本实施例中，凹模1包括两个凹半模7，两个凹半模7扣合形成凹模1，凹模1的外侧通过两组平行设置的扣合环9固定，每组扣合环9包括两个，两个扣合环9相互扣合且两个扣合环9的两端分别通过第二螺钉12固定连接，确保两个凹半模7固定牢靠，避免在填充固定颗粒介质后压头4再次下压时，由于固体颗粒介质10的作用力导致的半凹模1分开。本实施例中，第二螺钉12为六角螺钉。

本实施例中，导向套3的内壁中部设置有环形槽，环形槽内设置有密封圈6，密封圈6保证压头4与固体颗粒介质10密封，防止固体颗粒介质10在压头4下压过程中溢出。

本实施例中，凹模1的上表面设置有放置槽，放置槽用于放置待加工板料8，放置槽的尺寸根据待加工板料8的大小进行设置，确保板料8的中心与压头4位于同一轴线。

本实施例还公开了一种采用异形壳体类零件成形装置的异形壳体类零件成形工艺，包括以下步骤：

S1：将待加工板料8放置在压边圈2与凹模1之间，并将压边圈2压紧并固定在凹模1上；

S2：将导向套3固定在压边圈2上，并在导向套3内圈放置密封圈6；

S3：压头4依次穿过导向套3和压边圈2作用在待加工板料8上；

S4：如图1所示，将异形壳体类零件成形装置放置在压力机上，并将压力机作用在凸模上进行加载，将待加工板料8进行拉深成形，拉深成形时，当固定板5与导向套3接触时，拉深成形结束，压力机卸载并从的异形壳体类零件成形装置中拔出压头4；

S5：如图3所示，在拉深成形的板料13的内腔加入适量的固体颗粒介质10并放入压头4，压力机再次作用在凸模上进行加载，进行板料8胀形，胀形完成后压力机卸载，胀形的板料14如图3右半部分所示；固体颗粒介质10为粒径0.05-1.5mm的圆形颗粒，固体颗粒介质10采用二氧化硅或陶瓷制成，二氧化硅或陶瓷具有成本低、承受能力强、热传导系数和热收缩系数小、高温下不分解、不变形、流动性好等优点；

S6：开模，取出成形零件15，对零件15进行检验验收。

本实施例中所选取的板料8的直径为176mm、厚度为2mm，本实施例的板料8制成零件15的拉深系数为0.63、拉深深度为76mm，压头4的直径为50mm，凹模1的内径为54mm；压头4的下端及凹模1的凹槽上端均进行倒圆角处理，圆角半径为4mm；压头4与凹模1之间的侧壁间隙为2mm，压边圈2与凹模1之间的间隙为2.5mm，即放置槽底面与压边圈2之间的高度为2.5mm，本实施例中，板料8的厚度为2mm，即板料8与压边圈2下表面之间的压边间隙为0.5mm。

本实施例将传统拉深工艺与固体颗粒介质10胀形工艺相结合，首先通过调节压边间隙，可以使拉深成形的板料13的侧壁产生后期能通过胀形消除的有益褶皱。工程经验中，压边间隙一般为板厚的10％。原因是：如果完全不预留压边间隙，那么拉深试件很快会被拉裂。如果预留过大的压边间隙，那么试件法兰处就会起比较严重的褶皱。在本实施例中，通过预留比实际拉深工艺略大的压边间隙以使板料8形成一定的预制褶皱。因此，可以通过设计放置槽的深度，来形成预制褶皱，即有益褶皱，使得固体颗粒介质10流入拉深成形的板料13的褶皱中，通过后期的胀形展开后，壁厚均匀。在固体颗粒介质10胀形的过程中，由于固体颗粒介质10完全填充于有益褶皱内，再加上最终成形零件15的表面积明显大于拉深件的表面积，在胀形工艺的实施下，使得这些褶皱完全展开，形成异形封闭壳体的侧壁。由于有益褶皱的存在，使得最终胀形件的壁厚得到提升，从而提高成形件的力学性能。同时固体颗粒介质10具有非均匀分布的传压特性，首先对压头4施加压力，固体颗粒介质10在压头4的压力作用下产生成形压力，通过固体颗粒介质10传递到拉深成形的板料13侧壁表面。在成形压力的作用下，拉深成形的板料13产生塑性变形从而进行胀形，最后完全贴膜，成形为凹模1的型腔形状。由于固体颗粒介质10传递的压力呈非均匀分布，因此可通过调节成形工艺参数进而调节压力分布，使材料在最有利的受力条件下变形。固体颗粒介质10传递给拉深成形的板料13侧壁的压力呈由上至下非均匀分布特征，上部侧压最大，随着固体颗粒介质10深度的增加，侧壁压力逐渐衰减。因此，可以通过调节固体颗粒介质10的装料深度，来调节侧压分布，使拉深成形的板料13在最有利的受力条件下变形。在本实施例的工艺中固体颗粒介质10能带动凹模1外部的板料8流入凹模1型腔内，从而有效减轻板料8胀形时的壁厚减薄现象，提高板料8的成形极限和成形性能，大大提高了板料8的成品率。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种异形壳体类零件成形装置，其特征在于：包括同轴设置的凹模、压边圈、导向套和凸模，所述凹模与所述压边圈固定连接，待加工板料设置在所述压边圈和所述凹模之间，所述压边圈与所述导向套固定连接，所述压边圈为带有第一通孔的圆环结构，所述导向套为中心带有第二通孔的台阶状结构，所述凹模内设置有凹槽，所述凹槽的形状与板料成形后的零件形状相匹配，所述凸模包括压头，所述压头能够在所述第一通孔、所述第二通孔和所述凹槽形成的空间轴向移动；所述导向套的内壁上设置有环形槽，所述环形槽内设置有密封圈；所述凹模的上表面设置有放置槽，所述放置槽用于放置待加工板料，所述放置槽与所述压边圈之间的间隙为压边间隙，通过预留比实际拉深工艺大的所述压边间隙使得板料形成预制褶皱，使得固体颗粒介质流入拉深成形的板料的褶皱中，通过后期的胀形展开后，壁厚均匀。

2.根据权利要求1所述的异形壳体类零件成形装置，其特征在于：所述凸模还包括固定板，所述固定板固定设置在所述压头的上端，所述固定板的尺寸大于所述第一通孔和所述第二通孔的尺寸。

3.根据权利要求1所述的异形壳体类零件成形装置，其特征在于：所述压头的长度等于所述第一通孔的长度、所述第二通孔的长度和所述凹槽的高度之和。

4.根据权利要求1所述的异形壳体类零件成形装置，其特征在于：所述第一通孔与所述第二通孔的尺寸相同，所述压头的尺寸与所述第一通孔的尺寸相匹配。

5.根据权利要求1所述的异形壳体类零件成形装置，其特征在于：所述凹模包括两个凹半模，两个所述凹半模扣合形成所述凹模，所述凹模的外侧通过两组平行设置的扣合环固定，每组扣合环包括两个，两个所述扣合环扣合且两个所述扣合环的两端分别固定连接。

6.一种采用如权利要求1-5中任一项所述的异形壳体类零件成形装置的异形壳体类零件成形工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将待加工板料放置在压边圈与凹模之间，并将压边圈压紧并固定在凹模上；

S2：将导向套固定在压边圈上，并在导向套内圈放置密封圈；

S3：压头依次穿过导向套和压边圈并作用在待加工板料上；

S4：将所述的异形壳体类零件成形装置放置在压力机上，并将压力机作用在凸模上进行加载，将待加工板料进行拉深成形，成形后，压力机卸载并从所述的异形壳体类零件成形装置中拔出压头；

S5：在拉深后的板料内腔加入适量的固体颗粒介质并放入压头，压力机再次作用在凸模上进行加载，进行板料胀形，胀形完成后压力机卸载；

S6：开模，取出成形零件，对零件进行检验验收；

所述S5中的固体颗粒介质为粒径0 .05-1 .5mm的圆形颗粒，所述固体颗粒介质采用二氧化硅或陶瓷制成。

7.根据权利要求6所述的异形壳体类零件成形工艺，其特征在于：所述S4中拉深成形时，当固定板与导向套接触时，拉深成形结束。

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