CN111229949B - 一种用于拉深成形的润滑结构及供油控制系统和成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于拉深成形的润滑结构及供油控制系统和成形方法，包括：在模具与板材接触的成形面上设置有若干均布的油槽和/或油孔，油槽和/或油孔与润滑油脉动液载控制系统相连通。有益效果在于：通过在拉深模具与金属板材的各个关键摩擦副之间设置油槽/油孔，使各个关键摩擦副在整个成形过程中均能够得到有效的润滑，降低有害摩擦，解决室温条件下高拉深比零件、形状复杂零件以及低塑性材料零件的拉深成形工艺问题。

Description

一种用于拉深成形的润滑结构及供油控制系统和成形方法

技术领域

本发明涉及机械压力加工领域，特别是涉及一种用于拉深成形的润滑结构及供油控制系统和成形方法。

背景技术

金属板材拉深成形是利用金属板材的塑性，通过模具及外力作用，将被加工的板材制成零件的一种加工方法。与切削加工等方法相比，板材冲压成形能获得更高的材料利用率，产品质量稳定，易于实现自动化生产，因而拉深成形在国民经济中得到了极为广泛的应用。

传统的拉深工艺在成形形状复杂或拉深深度更大的零件时，需要多次拉深工序，导致模具成本大幅增加，也影响到拉深件的尺寸精度和表面粗糙度。板材拉深成形工艺过程的控制涉及到很多参数，通常包括模具的几何参数、毛坯的几何参数、板材的性能参数、润滑摩擦参数、成形装备的性能参数等。对板材在成形过程的控制，只有通过控制一些可变参数来保证或提高零件的质量，而这些可变参数中最可控的因素有：压边力及润滑条件的控制。因此，压边力和润滑条件对板材与压边圈、凹模之间的摩擦产生重要影响。

对凹模圆角、毛坯与其压边圈(凹模)之间进行良好的润滑可以降低摩擦力，降低拉深力，从而提高材料的极限变形程度，降低极限拉深系数，而且还能保护模具表面及工件表面不受刮伤，提高模具寿命和工件质量。因此，良好的润滑条件对于拉深工艺特别高拉深比、非对称性零件而言具有重要意义。

降低拉深过程中有害摩擦力的有效途径是减小摩擦系数，减小摩擦系数主要有两种方法：1)采用良好的润滑剂；2)采用主动润滑。采用高效润滑剂可以减少有害摩擦，控制材料的流动，最大限度发挥材料的成形性能，避免起皱。很多学者或企业对拉深润滑剂进行了深入研究，开发出很多新型润滑剂，这些研究均围绕如何形成良好润滑膜，减少冲压拉深中有害摩擦而进行的。减少摩擦系数的最有效方法是主动润滑，主动润滑在理论上能够使润滑区域强制形成润滑油膜，最大限度的降低摩擦系数，减少有害摩擦。主动润滑技术的理论在板材液压成形(充液拉深工艺)中已经得到了一定的实际应用，在降低摩擦、提升成形性能方面取得了一定的成效。但是，充液拉深成形工艺多年来的研究和工程实践更多针对筒形件等回转体工件，一般采用整体的液体压力控制，如径向主动加压充液拉深工艺中，只能对整个法兰外缘或整个法兰压边区域进行整体压力控制，无法实现对部分法兰区域或部分圆角区的局部压力控制，这样对于非回转体、非对称性工件的成形性能提升存在局限性。

充液拉深成形工艺由于采用的传力介质为液体，普通钢的液室压力一般在30MPa左右，不锈钢材料要达到50MPa以上，对于复杂特征零件的液体压力甚至达到80MPa以上的超高压，因此，在成形过程中对模具或装置的技术和装配要求非常高，而且对于成套装配的投入成本非常高，在现有传统工艺装置上进行改良或局部升级的可行性不高。另外，由于充液拉深工艺中的液体压力等级非常高，为了解决高压密封问题，一般会使坯料的某个表面与模具硬接触，主动润滑并不充分；另外，由于板材成形过程中的局部增厚，使得部分润滑区域出现润滑油液不连续现象，难以实现充分的主动润滑。

综上所述，本发明旨在解决传统拉深工艺中有害摩擦问题，通过有效的润滑形式，切实解决室温条件下高拉深比零件、形状复杂零件以及低塑性材料零件的拉深成形工艺问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于拉深成形的润滑结构及供油控制系统和成形方法，以解决上述现有技术中存在的问题，使拉深成形过程中，通过有效的润滑形式，降低传统拉深工艺中的有害摩擦，解决室温条件下高拉深比零件、形状复杂零件以及低塑性材料零件的拉深成形工艺问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，在模具与板材接触的成形面上设置有若干均布的油槽和/或油孔，所述油槽和/或油孔与润滑油脉动液载控制系统相连通。

优选地，所述模具包括凹模和压边圈，当所成形工件为回转体零件时，所述凹模上表面和所述压边圈上表面设置有所述油槽，所述凹模上的油槽与所述压边圈上的油槽相对应且呈结构对称设置，所述油槽为环形槽，所述凹模圆角处设置有所述油孔。

优选地，所述模具包括凹模和压边圈，当所成形工件为非回转体零件时，所述凹模上表面和所述压边圈上表面设置有所述油槽，所述凹模上的油槽与所述压边圈上的油槽相对应且呈结构对称设置，所述油槽包括环形槽和放射性槽，所述放射性槽设置在非回转体零件截面的圆角处，凹模纵向剖面的圆角处设置有所述油孔。

优选地，所述油槽的槽宽和槽深均与待加工板材的厚度相同，所述油孔的直径与待加工板材的厚度相同。

优选地，所述凹模侧面外壁和所述压边圈侧面外壁上均设置有密封凹槽，所述密封凹槽内均设置橡胶密封圈一，所述凹模与所述压边圈之间设置有间隙调节环，所述间隙调节环设置在所述凹模上表面、待加工板材的外围并与待加工板材同心，所述凹模的侧面外壁还设置有金属密封环，所述橡胶密封圈一均设置在所述金属密封环内侧。

优选地，还包括导油底座和凹模底座，所述导油底座上表面设置有导油底座环形槽和导油槽，所述导油底座环形槽内设置有橡胶密封圈二，所述凹模和凹模底座连接后安装在所述导油底座上，所述导油底座与所述橡胶密封圈二接触，形成密封，在成形过程中泄漏的油液经所述导油槽回收。

本发明还提供一种润滑油脉动液载控制系统，包括油箱、定量泵、电液伺服阀一、电液伺服阀二、先导式溢流阀、截止阀一、单向阀、压力传感器；所述定量泵的进油口端通过截止阀一与所述油箱相连，所述定量泵出油口端与所述电液伺服阀一之间设置有所述单向阀，所述电液伺服阀一和所述电液伺服阀二并联设置；定量泵的所述出油口端与所述单向阀之间设置有一旁通支路，所述旁通支路上设置有所述先导式溢流阀，所述先导式溢流阀的出油口与油箱连接；所述定量泵输出的油液经所述电液伺服阀一或电液伺服阀二能够产生一定频率和振幅的脉动压力，所述电液伺服阀一和电液伺服阀二的供油油路上设置有所述压力传感器，法兰区润滑的油路由所述电液伺服阀一提供压力脉动变化的润滑油液，圆角区润滑的油路由所述电液伺服阀二提供压力脉动变化的润滑油液。

优选地，还包括高压管路精过滤器、高压管路双向精过滤器组件、皮囊式蓄能器、截止阀二、截止阀三、截止阀四、截止阀五、截止阀六；所述定量泵出口端与所述单向阀之间设置有高压管路精过滤器，所述皮囊式蓄能器与电液伺服阀一、电液伺服阀二并联设置，电液伺服阀一和电液伺服阀二的供油油路上均设置有高压管路双向精过滤器组件；所述电液伺服阀一的一个工作油口与模具的一处油路相连，另一工作油口与模具之间依次连接有高压管路双向精过滤器组件、截止阀二、截止阀三，截止阀四、截止阀五与截止阀三并联，其中截止阀三、截止阀四分别通过供油管路连通不同的环形槽，截止阀五、截止阀六与电液伺服阀二不同的工作油口相连，截止阀六通过供油管路连通油孔；关闭截止阀二和截止阀五，打开截止阀六，形成法兰区的静液润滑回路和圆角区的静液润滑回路；打开截止阀二、截止阀三、截止阀六，关闭截止阀四、截止阀五，形成法兰区动液润滑回路；打开截止阀二、截止阀四、截止阀六，关闭截止阀三、截止阀五，形成法兰区局部动液润滑回路；优选地，所述润滑油液选用40℃下粘度范围为5-400mm²/s的润滑油液。

优选地，还包括称重传感器和位移传感器，所述称重传感器设置在冲头上端，用来实时采集和监测拉深力，所述位移传感器设置在压力机的工作台和活动横梁之间，实时采集和监测冲头拉深位移。

本发明还提供一种金属板材拉深成形方法，包括以下步骤：

a、完成模具装配并放置好待加工板材、冲头，将液压润滑系统的油源与各油路分别连接；

b、将先导式溢流阀卸荷，启动定量泵，调定先导式溢流阀至安全压力，该安全压力不小于润滑油液脉动压力峰值的1.1倍；

c、开启压力机，使冲头缓慢下行，实时监测和存储称重传感器和位移传感器实时数据；称重传感器用于实时采集和监测拉深力，位移传感器用于实时采集和监测冲头拉深位移；

d、待冲头下行位移达到板材坯料厚度2倍时，控制系统向电液伺服阀一发出指令，向法兰区注入一定频率和振幅的脉动压力油液，进行法兰区域的主动润滑；待冲头下行位移达到凹模圆角半径的1/2时，控制系统向电液伺服阀二发出指令，向圆角区注入一定频率和振幅的脉动压力油液，进行圆角区域的主动润滑；

e、冲头持续下行，成形过程中将导油底座导油槽回收的油液导流到安全可靠的回收装置中；

f、成形工艺完成后，将先导式溢流阀卸荷，随后，再将电液伺服阀一和电液伺服阀二复位，关闭油泵。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明通过在拉深模具与金属板材的各个关键摩擦副之间设置凹槽/油孔，使各个关键摩擦副在整个成形过程中均能够得到有效的润滑，降低有害摩擦，解决室温条件下高拉深比零件、形状复杂零件以及低塑性材料零件的拉深成形工艺问题。

2、与传统板材液压成形(如径向主动加压充液拉深)技术相比，大幅降低了油液介质的压力等级，成形1mm厚常用不锈钢板的峰值压力在10Mpa左右，大幅降低了液压系统的成本，提高了生产过程的安全性；模具装置可满足对传统、老旧设备的升级改造的基本要求，实现成形工艺过程的智能化升级。

3、可根据工艺要求将润滑油液分布于拉深模具和金属板材的各个关键的摩擦副之间，并能有效地控制高压油的密封，实现润滑流体压力的整体与零件局部协调控制，从而流体润滑的优点更好地应用于非回转体、高度非对称等形状的零件拉深工艺中。

4、利用液压脉动方式加载，使模具和板材发生低频(0-100Hz)振动，可以有效地克服润滑死区或润滑油液局部不连续问题，实现摩擦副的流体润滑和振动降摩擦的主动润滑效果，从而最大限度的减少有害摩擦和磨损；本发明可整体提升拉深深度大、非回转体、高度非轴对称等形状零件在室温条件下的拉深工艺性能，提高零件表面质量，降低零件的局部减薄率。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为筒形件拉深模具的凹模结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为筒形件拉深模具的压边圈结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为图4的B-B剖视图；

图7为方盒形件拉深模具的凹模结构示意图；

图8为图7的A-A剖视图；

图9为方盒形件拉深模具的压边圈结构示意图；

图10为图9的A-A剖视图；

图11为筒形件拉深模具装配俯视图；

图12为图11的A-A剖视图；

图13为图11的B-B剖视图；

图14为脉动液载控制系统原理图；

图15为数据信号控制系统原理图；

其中，1.1-环形槽一，1.2-环形槽二，1.3-环形槽三，1.4-密封凹槽一，1.5-螺纹孔，1.6-油路连接凹槽，P1.0-油路一，P1.2-油路二，P1.3-油路三，2.1-环形槽四，2.2-环形槽五，2.3-环形槽六，2.4-密封凹槽二，P2.2-油路四，P2.3-油路五，T2.1-测压油路一，T2.2-测压油路二，3.1-环形槽七，3.2-油孔一，3.3-微小油孔，P3.0-油路六，4.1-环形槽八，4.2-油孔二，P4.0-油路七，5.1-称重传感器，5.2-冲头，5.3-压边底座，5.4-压边圈，5.5-待加工板材，5.6-间隙调节环，5.7-金属密封环，5.8-凹模，5.9-凹模底座，5.10-导油底座，5.11-位移传感器，5.12-六角螺栓，5.13-螺母，5.14-碟形弹簧，5.15-橡胶密封圈三，5.16-橡胶密封圈一，5.17-管接头与液压软管集成，5.18-橡胶密封圈二，5.19-内六角螺栓，P5.0-油路八，6.1-截止阀一，6.2-定量泵，6.3-三相异步电机，6.4-先导式溢流阀，6.5-高压管路精过滤器，6.6-单向阀，6.7-电液伺服阀一，6.8-电液伺服阀二，6.9-皮囊式蓄能器，6.10-高压管路双向精过滤器组件，6.11-压力传感器，6.12-截止阀二，6.13-截止阀三，6.14-截止阀四，6.15-截止阀五，6.16-截止阀六，6.17-抗震压力表。

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做出创造性劳动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用于拉深成形的润滑结构及供油控制系统和成形方法，使拉深成形过程中，通过有效的润滑形式，降低传统拉深工艺中的有害摩擦，解决室温条件下高拉深比零件、形状复杂零件以及低塑性材料零件的拉深成形工艺问题。

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。

请参考图1-图15。

实施例一

本实施例提供一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，在模具与板材接触的成形面上设置有若干均布的油槽(环形槽或放射性槽)和/或油孔，油槽和/或油孔与润滑油脉动液载控制系统相连通。当成形面上设置有油槽时，油槽通过油路与润滑油脉动液载控制系统相连通；当成形面上设置有油孔时，油孔通过油路与润滑油脉动液载控制系统相连通；当成形面上同时设置油槽和油孔时，油槽和油孔分别对应不同的润滑部位，并且分别通过油路与润滑油脉动液载控制系统相连通；以上三种方式，均可实现在成形过程中，通过润滑油脉动液载控制系统对成形面进行供油，保证板材与模具之间的充分润滑。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，进一步地将油槽的槽深和槽宽、油孔的直径尺寸均设置为与待加工板材厚度相同，例如：待加工板材分别选取厚度为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm时，油槽的槽宽和槽深、油孔的直径相应地设置为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm。

实施例三

如图1-图6所示，本实施例提供一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，所拉深工件为回转体零件，例如筒形件，筒形件对称性高，是最典型的拉深零件，也是目前研究最多的零件类型。

与传统模具对比，考虑到零件本身的对称性，模具在凹模上表面(与板材坯料接触的表面)加工了3个环形槽(油槽)，分别为环形槽一1.1、环形槽二1.2、环形槽三1.3，目的是将润滑油液周向均匀分布，降低工件法兰区的摩擦系数，使主动润滑效果最佳。每一个油槽都设有进油路，用来主动供给润滑油液，油路二P1.2为环形槽二1.2供油，油路三P1.3为环形槽三1.3供油，油路连接凹槽1.6是环形槽一1.1供油油路的一部分。凹模圆角处，对称布置了四个微小油孔，目的是减小该处的有害摩擦，形成流体主动润滑效果，4条轴对称布置的油路一P1.0分别为4个油孔供油。凹模侧面外壁上设置有密封凹槽一1.4，密封凹槽一1.4用来安装橡胶密封圈，防止润滑油液泄漏。凹模背部设有6个螺纹孔1.5，用来与凹模底座安装连接。

压边圈的上表面(与板材坯料接触的表面)与凹模呈现出对称结构，目的使坯料上下表面在厚度方向受力均匀，有效降低工件法兰区的摩擦系数。设置3个环形槽，环形槽四2.1、环形槽五2.2、环形槽六2.3分别与凹模的环形槽一1.1、环形槽二1.2、环形槽三1.3一一对应，油路四P2.2为环形槽五2.2供油，油路五P2.3为环形槽六2.3供油，油路连接凹槽1.6是环形槽四2.1供油油路的一部分。测压油路一T2.1、测压油路二T2.2为测压油路，与压边圈上表面的独立微小油孔相通，可以分别测量环形槽四2.1与环形槽五2.2之间区域、环形槽五2.2与环形槽六2.3之间区域的油液压力。压边圈侧面外壁上设置有密封凹槽一1.4，在压边圈的上表面、环形槽六2.3的内侧还设置有密封凹槽二2.4，密封凹槽一1.4和密封凹槽二2.4用来安装橡胶密封圈，防止润滑油液泄漏。压边圈背部同样设有6个螺纹孔1.5，用来与压边圈底座安装连接。

实施例四

本实施例提供一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，所拉深工件为非回转体零件，例如：方盒形零件、截面为多边形的类筒形零件、不规则形状零件等。

如图7-图10所示，方盒形零件属于非回转体零件，四个圆角区域的拉应力最大，而且会发生增厚，起皱、破裂等失稳现象发生的几率最大，因此在凹模四个圆角区域分别加工了一组放射状径向槽，油液经油路六P3.0、油孔一3.2进入径向槽，径向槽与环形槽七3.1相通，实现油路循环。四个圆角位置开有微小油孔3.3，也由油路六P3.0供油，虽然微小油孔3.3、油孔一3.2均由油路六P3.0供油，但油孔一3.2分别与径向槽和环形槽七3.1相通，环形槽七3.1通过油路连接凹槽1.6与外部油路相连，可设置安装背压阀或节流阀进行调节，实现圆角处(四个微小油孔3.3)和法兰区(与四个油孔一3.2相通的径向槽所包含区域)的油液压力的分区局部控制。凹模侧面外壁上设置有密封凹槽一1.4，密封凹槽一1.4用来安装橡胶密封圈，防止润滑油液泄漏。凹模背部的6个螺纹孔1.5，尺寸位置与筒形件模具的凹模完全一致，因此可实现快速更换，通用性好。

压边圈的表面结构与凹模基本一致，油液经油路七P4.0、油孔二4.2进入径向槽，径向槽与环形槽八4.1相通，实现油路循环。压边圈油路七P4.0、凹模油路六P3.0采用不同的伺服阀来控制，要实现板料上下表面的油液压力同步。压边圈侧面外壁上设置有密封凹槽一1.4，在压边圈的上表面、环形槽六2.3的内侧还设置有密封凹槽二2.4，密封凹槽一1.4和密封凹槽二2.4用来安装橡胶密封圈，防止润滑油液泄漏。压边圈背部的6个螺纹孔1.5，尺寸位置与筒形件模具的压边圈完全一致，通用性好。

实施例五

本实施例对实施例三或实施例四中的凹模和压边圈进行装配。

如图11-图13所示，对实施例三的筒形零件拉深模具进行装配。首先将导油底座5.10放置到压力机工作台上，把橡胶密封圈二5.18安装到导油底座环形槽之中。将凹模5.8与凹模底座5.9使用六个内六角螺栓紧固连接，再将凹模与凹模底座组合体放置到导油底座之上，完成导油底座的径向密封，使成形过程中可能泄漏的油液经由导油槽回收。

将橡胶密封圈一5.16安装到凹模侧面的密封凹槽一中，然后将金属密封环5.7从上到下套在凹模上，向下直至凹模凸台位置，并保证金属密封环5.7与凹模轴向同心。将待加工板材5.5放置到凹模上表面，如果工艺为压边定间隙成形，则可将间隙调节环5.6放置到板材外围并与板材同心。把压边圈5.4与压边底座5.3用6个内六角螺栓5.19紧固连接，在压边圈上表面密封凹槽二中安装橡胶密封圈三5.15，在压边圈侧面密封凹槽一中安装橡胶密封圈一5.16，然后将该组合体安装到金属密封环5.7内，保证压边圈与密封环同心，保持周向的小间隙配合。

用六角螺栓5.12、碟形弹簧5.14、螺母5.13将凹模底座5.9、压边底座5.3紧固连接。如果拉深工艺为定压边力成形，则碟形弹簧5.14压缩后，达到设定压边力后再将螺母拧紧、固定位置即可；如果拉深工艺为压边定间隙成形，则不使用碟形弹簧，替换为弹簧垫圈，将螺母分别拧紧固定即可。

模具装配的最后一步，将冲头5.2放置到待加工板材上表面即可准备成形。考虑到传统模具或传统压力机的现代化水平参差不齐，因此还设置了可选配置，称重传感器5.1安装在冲头5.2上端，用来实时采集和监测拉深力；位移传感器5.11安装在压力机的工作台和活动横梁之间，实时采集和监测冲头5.2拉深位移。

完成模具装配之后，将模具与润滑油脉动液载控制系统集成，将9套管接头与液压软管集成5.17分别安装到9条油路上，9条油路包括油路二P1.2、油路三P1.3、油路四P2.2、油路五P2.3、4条呈轴对称设置的油路一P1.0、以及由金属密封环5.7侧面的螺纹通孔形成的油路八P5.0；油路八P5.0为环形槽一1.1、环形槽四2.1供油，润滑油液通过金属密封环5.7侧面的螺纹通孔、经由凹模与压边圈的油路连接凹槽1.6后，进入环形槽一1.1、环形槽四2.1；管接头与液压软管集成5.17可选择便拆卸管接头，可大幅提高生产效率。测压油路一T2.1、测压油路二T2.2分别安装管接头和抗震压力表。

对于非回转体零件拉深模具的装配与筒形件非常相似，在此不做详述。

实施例六

本实施例提供一种用于金属板材拉深成形的润滑结构的润滑油脉动液载控制系统，包括脉动液载控制系统和数据信号控制系统，如图14-图15所示。

如图14所示，脉动液载控制系统包括油箱、定量泵6.2、三相异步电机6.3、电液伺服阀一6.7、电液伺服阀二6.8、先导式溢流阀6.4、高压管路精过滤器6.5、高压管路双向精过滤器组件6.10、皮囊式蓄能器6.9、截止阀一6.1、单向阀6.6、压力传感器6.11；定量泵6.2与三相异步电机6.3传动连接，定量泵6.2进油口端通过截止阀一与油箱连接，定量泵6.2出油口端与电液伺服阀一6.7之间依次设置有高压管路精过滤器6.5和单向阀6.6，皮囊式蓄能器6.9与电液伺服阀一6.7、电液伺服阀二6.8并联设置，定量泵6.2的出油口端与单向阀之间设置有一旁通支路，旁通支路上设置有先导式溢流阀6.4，先导式溢流阀6.4的出油口与油箱连接；定量泵6.2输出的油液经电液伺服阀一6.7或电液伺服阀二6.8能够产生一定频率和振幅的脉动压力，油液压力的最大值由先导式溢流阀6.4调定，电液伺服阀一6.7和电液伺服阀二6.8的供油油路上设置有高压管路双向精过滤器组件6.10和压力传感器6.11，法兰区润滑的油路由电液伺服阀一6.7提供脉动压力润滑油液，圆角区润滑的油路由电液伺服阀二6.8提供脉动压力润滑油液；测压油路一T2.1和测压油路二T2.2上分别设置抗震压力表6.17。

高压管路双向精过滤器组件6.10由一个高压管路精过滤器和4个单向阀组成，保证进、出电液伺服阀的润滑油液均被过滤。定量泵6.2输出的油液，先经高压管路精过滤器6.5过滤，再经皮囊式蓄能器6.9吸收泵口有害振动，通过电液伺服阀一6.7或电液伺服阀二6.8输送到润滑区，优选地，润滑油液选用40℃下粘度范围为5-400mm²/s的润滑油液。

更进一步的，还包括截止阀二6.12、截止阀三6.13、截止阀四6.14、截止阀五6.15、截止阀六6.16，通过上述截止阀的通断关系，可以搭建出多种法兰区润滑的循环油路，包括法兰区静液润滑回路、法兰区动液润滑回路等；以及圆角润滑区的不同循环油路，包括圆角区静液润滑回路、圆角区向法兰区动液润滑回路等，例如：

关闭截止阀二6.12和截止阀五6.15，打开截止阀六6.16，此时电液伺服阀一6.7的右侧工作油口关闭，左侧工作油口控制法兰润滑区外侧形成的密闭容腔(不考虑极少量油液泄漏)，可使该容腔内油液压力产生脉动变化；因该容腔内油液体积变化极小，法兰区的板料与凹模、压边圈之间形成流体主动润滑；由于此时法兰区润滑油液流动的流量极小，摩擦副之间的润滑现象与流体静压润滑相似，因此称这种润滑回路为法兰区“静液润滑回路”。电液伺服阀二的右侧工作油口关闭，左侧工作油口控制板料与凹模圆角区域组成密闭容腔，可使该容腔的油液压力产生脉动变化，与法兰区相似，圆角区的板料与凹模之间同样形成流体主动润滑；同样由于摩擦副之间油液流动的流量极小，因此称这种润滑回路为圆角区“静液润滑回路”。

打开截止阀二6.12、截止阀三6.13，关闭截止阀四6.14、截止阀五6.15，打开截止阀六6.16，电液伺服阀一6.7的左侧工作油口、右侧工作油口分别与法兰区外侧和内侧油槽相连通，既能控制法兰区容腔内的油液压力的脉动变化，还可控制油液从法兰区外侧向内侧流动、或者由内侧向外侧流动，因此称这种回路为法兰区“动液润滑回路”。由于板料与模具间隙较小(板料厚度的0.1-0.2倍)，该区域的流量仍然较小，仍有大部分的油液经先导式溢流阀回到油箱冷却。此时，圆角润滑区仍为“静液润滑回路”。

打开截止阀二6.12、关闭截止阀三6.13、打开截止阀四6.14、关闭截止阀五6.15、打开截止阀六6.16，与上述原理相似，此时法兰区的绝大部分油液在最外侧油槽和中间油槽之间流动，可实现法兰区板材的局部流体主动润滑，因此称这种润滑回路为法兰区“局部动液润滑回路”。

以上是筒形零件的脉动液载控制系统，非回转体零件的脉动液载控制系统中，电液伺服阀一6.7为油路六P3.0提供脉动压力油液，电液伺服阀二6.8为油路七P4.0提供脉动压力油液，其余的功能和操作细节与筒形件类似。

如图15所示，数据信号控制系统中，监控单元处于控制系统最上层，也称上位机，工控机处于控制系统的下层，也称下位机。压力传感器6.11的脉动油液压力的模拟信号、称重传感器5.1的重量模拟信号、位移传感器5.11的位移模拟信号等可实时采集到控制系统中处理，这些模拟信号经工控机中的A/D板卡进行模数转换，然后将数字信号传输到上位机中实时监控并存储；同时控制系统将油液压力的给定信号与反馈的实际信号的差值经PID计算输出实际控制信号，实际控制信号经工控机中的D/A板卡来驱动电液伺服阀阀芯运动，实现对油液压力的闭环控制，该控制系统可以实现包括脉动压力在内的多种压力输出。在实时控制过程中，工控机与上位机通过以太网实现实时的数据传输和实时控制。信号调理单元主要对控制指令和传感器采集的信号进行预处理以及信号归一化。

实施例七

本实施例提供一种金属板材拉深成形工艺，包括以下步骤：

a、完成模具装配并放置好待加工板材5.5、冲头5.2，将液压润滑系统的油源与各油路分别连接；

b、将先导式溢流阀6.4卸荷，启动定量泵6.2，调定先导式溢流阀6.4至安全压力，该安全压力不小于润滑油液脉动压力峰值的1.1倍；当供油油路的压力值大于该安全压力时，先导式溢流阀开启，润滑油液从先导式溢流阀处溢流；

c、开启压力机，使冲头5.2缓慢下行，实时监测和存储称重传感器5.1和位移传感器5.11实时数据；称重传感器用于实时采集和监测拉深力，位移传感器用于实时采集和监测冲头拉深位移；

d、待冲头5.2下行位移达到板材坯料厚度2倍时(目的是建立良好密封)，控制系统向电液伺服阀一6.7发出指令，向法兰区注入一定频率和振幅的脉动压力油液，进行法兰区域的主动润滑；待冲头5.2下行位移达到凹模圆角半径的1/2时(目的是建立良好密封)，控制系统向电液伺服阀二6.8发出指令，向圆角区注入一定频率和振幅的脉动压力油液，进行圆角区域的主动润滑；冲头5.2持续下行，位移传感器5.11采集到的位移信号和称重传感器5.1采集到的拉深力信号反馈到控制系统后，系统会实时把位移换算为拉深深度，把拉深力换算为应力。当拉深深度达到凹模圆角半径而应力小于板材材料屈服极限时，此时摩擦阻力过小，系统会调整电液伺服阀的压力给定信号，按照控制算法减小脉动压力峰值、降低频率；当应力达到板材材料抗拉极限的80％时，系统会发出黄色预警信号，同时调整电液伺服阀的压力给定信号，按照控制算法增大脉动压力峰值、提高频率；当应力达到板材材料抗拉极限的90％时，系统会发出红色预警信号，此时板材拉裂的风险很大，可操作压力机使冲头暂停下行，需要调整相关的工艺参数才能再次进行成形工艺；

e、考虑凹模圆角区域可能发生的油液泄漏，成形过程中要将导油底座5.10导油槽回收的油液导流到安全可靠的回收装置中；

f、成形工艺完成后，首先将先导式溢流阀6.4卸荷，稍等片刻后，再将电液伺服阀一6.7和电液伺服阀二6.8复位，目的是让润滑油液低压循环，减少油管和模具内油路的局部高压，关闭油泵。再将油路四P2.2、油路五P2.3两条油路的油管拆下，其余油路不影响卸料，因此可不用处理；螺母5.13、碟形弹簧5.14、螺栓5.12分别拆卸后，将冲头5.2取出、再将压边圈5.4和压边底座5.3的组合体向上提起，与金属密封环5.7分离，最后将成形工件取出即可。

在步骤d中，在实现对法兰区域和圆角区域的主动润滑时，可采用实施例六中的控制形式。

以上是筒形零件的拉深成形工艺，对于非回转体零件的拉深成形工艺，基本流程与筒形件类似，电液伺服阀一6.7为油路六P3.0提供脉动压力油液，电液伺服阀二6.8为油路七P4.0提供脉动压力油液。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

本发明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 (10)

1.一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：在模具与板材接触的成形面上设置有若干均布的油槽和/或油孔，所述油槽和/或油孔与润滑油脉动液载控制系统相连通；

所述润滑油脉动液载控制系统包括油箱、定量泵、电液伺服阀一、电液伺服阀二、先导式溢流阀、截止阀一、单向阀、压力传感器；所述定量泵的进油口端通过所述截止阀一与所述油箱相连，所述定量泵出油口端与所述电液伺服阀一之间设置有所述单向阀，所述电液伺服阀一和所述电液伺服阀二并联设置；定量泵的所述出油口端与所述单向阀之间设置有一旁通支路，所述旁通支路上设置有所述先导式溢流阀，所述先导式溢流阀的出油口与所述油箱连接；所述定量泵输出的油液经所述电液伺服阀一或电液伺服阀二能够产生一定频率和振幅的脉动压力，所述电液伺服阀一和电液伺服阀二的供油油路上设置有所述压力传感器，法兰区润滑的油路由所述电液伺服阀一提供压力脉动变化的润滑油液，圆角区润滑的油路由所述电液伺服阀二提供压力脉动变化的润滑油液。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：所述模具包括凹模和压边圈，当所成形工件为回转体零件时，所述凹模上表面和所述压边圈上表面设置有所述油槽，所述凹模上的所述油槽与所述压边圈上的所述油槽相对应且呈结构对称设置，所述油槽为环形槽，所述凹模圆角处设置有所述油孔。

3.根据权利要求1所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：所述模具包括凹模和压边圈，当所成形工件为非回转体零件时，所述凹模上表面和所述压边圈上表面设置有所述油槽，所述凹模上的油槽与所述压边圈上的油槽相对应且呈结构对称设置，所述油槽包括环形槽和放射性槽，所述放射性槽设置在非回转体零件截面的圆角处，凹模纵向剖面的圆角处设置有所述油孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：所述油槽的槽宽和槽深均与待加工板材的厚度相同，所述油孔的直径与待加工板材的厚度相同。

5.根据权利要求2或3所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：所述凹模侧面外壁和所述压边圈侧面外壁上均设置有密封凹槽，所述密封凹槽内均设置橡胶密封圈一，所述凹模与所述压边圈之间设置有间隙调节环，所述间隙调节环设置在所述凹模上表面、待加工板材的外围并与待加工板材同心，所述凹模的侧面外壁还设置有金属密封环，所述橡胶密封圈一均设置在所述金属密封环内侧。

6.根据权利要求5所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：还包括导油底座和凹模底座，所述导油底座上表面设置有导油底座环形槽和导油槽，所述导油底座环形槽内设置有橡胶密封圈二，所述凹模和凹模底座连接后安装在所述导油底座上，所述导油底座与所述橡胶密封圈二接触，形成密封，在成形过程中泄漏的油液经所述导油槽回收。

7.根据权利要求6所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：所述润滑油脉动液载控制系统还包括高压管路精过滤器、高压管路双向精过滤器组件、皮囊式蓄能器、截止阀二、截止阀三、截止阀四、截止阀五、截止阀六；所述定量泵出口端与所述单向阀之间设置有所述高压管路精过滤器，所述皮囊式蓄能器与电液伺服阀一、电液伺服阀二并联设置，所述电液伺服阀一和电液伺服阀二的供油油路上均设置有所述高压管路双向精过滤器组件；所述电液伺服阀一的一个工作油口与模具的一处油路相连，另一工作油口与模具之间依次连接有所述高压管路双向精过滤器组件、截止阀二、截止阀三，截止阀四、截止阀五与截止阀三并联，其中截止阀三、截止阀四分别通过供油管路连通不同的环形槽，截止阀五、截止阀六与电液伺服阀二不同的工作油口相连，截止阀六通过供油管路连通油孔；关闭截止阀二和截止阀五，打开截止阀六，形成法兰区的静液润滑回路和圆角区的静液润滑回路；打开截止阀二、截止阀三、截止阀六，关闭截止阀四、截止阀五，形成法兰区动液润滑回路；打开截止阀二、截止阀四、截止阀六，关闭截止阀三、截止阀五，形成法兰区局部动液润滑回路。

8.根据权利要求7所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：所述润滑油液选用40℃下粘度范围为5-400mm²/s的润滑油液。

9.根据权利要求8所述的一种用于金属板材拉深成形的润滑结构，其特征在于：还包括称重传感器和位移传感器，所述称重传感器设置在冲头上端，用来实时采集和监测拉深力，所述位移传感器设置在压力机的工作台和活动横梁之间，实时采集和监测冲头拉深位移。

10.一种应用如权利要求9所述的用于金属板材拉深成形的润滑结构的金属板材拉深成形方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、完成模具装配并放置好待加工板材、冲头，将液压润滑系统的油源与各油路分别连接；

b、将先导式溢流阀卸荷，启动定量泵，调定先导式溢流阀至安全压力，该安全压力不小于润滑油液脉动压力峰值的1.1倍；

c、开启压力机，使冲头缓慢下行，实时监测和存储称重传感器和位移传感器实时数据；称重传感器用于实时采集和监测拉深力，位移传感器用于实时采集和监测冲头拉深位移；

d、待冲头下行位移达到板材坯料厚度2倍时，控制系统向电液伺服阀一发出指令，向法兰区注入一定频率和振幅的脉动压力油液，进行法兰区域的主动润滑；待冲头下行位移达到凹模圆角半径的1/2时，控制系统向电液伺服阀二发出指令，向圆角区注入一定频率和振幅的脉动压力油液，进行圆角区域的主动润滑；

e、冲头持续下行，成形过程中将导油底座导油槽回收的油液导流到安全可靠的回收装置中；

f、成形工艺完成后，将先导式溢流阀卸荷，随后，再将电液伺服阀一和电液伺服阀二复位，关闭定量泵。

Images