CN111531037A - 一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具与方法 - Google Patents

一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具与方法 Download PDF

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阮宗龙
陈小林
康文志
邓博宇
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Abstract

本发明公开了一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具，包括拉深凸凹模和拉深凹模，其特征在于：所述的拉深凹模由位于下部的下模垫块和下模芯组成，下模芯中部设置有根据产品形状而设置的模腔，下模垫块上设置有内凸面成型凸模，拉深凸凹模由设置在中部的上模芯及设置于上模芯外侧的压料板推杆组成，而上模芯内部设置有推件运动腔，推件运动腔内设置有根据产品形状而设的推件块，推件块能在推件运动腔内运动，推件运动腔的腔体的深度大于推件块在推件运动腔内运动的行程。

Description

一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具与 方法
技术领域
本发明涉及金属薄板成型技术领域，尤其涉及一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具与方法。
背景技术
金属薄板成型是将金属薄板通过一定的工具及加工方法加工成具有不同形状尺寸和良好性能(组织结构和力学性能等)的薄壁制件的加工过程。与机械加工及塑性加工的其他方法相比，薄板冲压成型使用的设备和工艺相对简单，在技术和经济方面具有生产率高、材料利用率高、尺寸精度高、互换性好、操作简单及易于实现机械化和自动化等优点。所以，薄板冲压成型作为压力加工的一个重要分支，在航空航天、汽车、电子仪表、五金家电等领域有着极为广泛的应用。
常用的薄板冲压成型工艺主要有弯曲、拉深、翻边、缩口和胀形等。随着科学技术的不断发展，一些高技术领域的装备和产品对材料和结构组织的要求越来越高。如航空航天领域装备，多数是一些高性能整体复杂多凹凸曲面构件。这类构件突出的特点是材料难变形，形状复杂(轮廓尺寸大、局部小特征多、曲率突变、壁厚超薄)，性能要求高，用传统冲压拉深成型方法需要的工序多、效率低且精度难以保证。
发明内容
本发明公开了一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具与方法，用以解决现有技术的不足。
为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：
一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具，包括拉深凸凹模和拉深凹模，所述的拉深凹模由位于下部的下模垫块和下模芯组成，下模芯中部设置有根据产品形状而设置的模腔，下模垫块上设置有内凸面成型凸模，拉深凸凹模由设置在中部的上模芯及设置于上模芯外侧的压料板推杆组成，而上模芯内部设置有推件运动腔，推件运动腔内设置有根据产品形状而设的推件块，推件块能在推件运动腔内运动，推件运动腔的腔体的深度大于推件块在推件运动腔内运动的行程。
其方法步骤如下：
(1)、将拉深凸凹模和拉深凹模安装在成型机上；
(2)、将板料放置在拉深凹模上；
(3)、启动机器，使拉深凸凹模往下运动，使压料板推杆压住位于拉深凹模上方的板料后，压料板推杆则停止运动；
(4)、上模芯和推件块继续往下运动，其往下拉伸尺寸为拉伸高度尺寸H1，此时完成板料的第一次成型；
(5)、上模芯和推件块往上反向运动至产品高度尺寸H后，上模芯则停止运动；
(6)、内凸面成型凸模开始往上运动，直至顶至板料后继续运动，此时推件块在内凸面成型凸模的向上作用力下也一起向上运动，推件块和内凸面成型凸模向上运动至反向拉伸高度H2，完成第二成型。
(7)、拉深凸凹模1整体往上运动，使拉深凸凹模和拉深凹模分离，拉深凸凹模恢复至初始状态后，最后取出产品。
所述的压料板推杆和推件块分别由独立的液压油缸控制。
所述的拉伸高度尺寸H1大于产品高度尺寸H。
所述的模腔的深度大于拉伸高度尺寸H1。
本发明的有益效果是：采用脉动式顺序拉深方法，通过有效控制模具的相关零件做间歇运动并施行对金属薄板复杂曲面零件的顺序拉深成型的目的，可实现复杂薄板零件的精确成型，并简化了模具结构(节省了凸模或凹模)，提高了成型效率、节省了加工成本。
附图说明
图1为本发明的装置在成型前的示意图；
图2为本发明的装置在第一次成型的结构示意图；
图3为本发明的装置在第二次成型的结构示意图；
图4为本发明的装置在第二次成型的结构示意图；
图5为本发明所成型的产品示意图；
图中：1-拉深凸凹模，2－拉深凹模，11－上模芯，12－压料板推杆，13－推件块，14-推件运动腔，21－下模垫块，22－下模芯，23－模腔，24－内凸面成型凸模，H－产品高度尺寸，H1－拉伸高度尺寸，H2－反向拉伸高度，3-板料，31-产品外凸部份，32-产品内凹部份。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
参见附图1-5，本发明包括拉深凸凹模1和拉深凹模2，所述的拉深凹模2由位于下部的下模垫块21和下模芯22组成，下模芯22中部设置有根据产品形状而设置的模腔23，下模垫块21上设置有内凸面成型凸模24，拉深凸凹模1由设置在中部的上模芯11及设置于上模芯11外侧的压料板推杆12组成，而上模芯11内部设置有推件运动腔14，推件运动腔14内设置有根据产品形状而设的推件块13，推件块13能在推件运动腔14内运动，推件运动腔14的腔体的深度大于推件块13在推件运动腔14内运动的行程。
其方法步骤如下：
(1)、将拉深凸凹模1和拉深凹模2安装在成型机上；
(2)、将板料3放置在拉深凹模2上；
(3)、启动机器，使拉深凸凹模1往下运动，使压料板推杆12压住位于拉深凹模2上方的板料3后，压料板推杆12则停止运动；
(4)、上模芯11和推件块13继续往下运动，其往下拉伸尺寸为拉伸高度尺寸H1，此时完成板料3的第一次成型；
(5)、上模芯11和推件块13往上反向运动至产品高度尺寸H后，上模芯11则停止运动；
(6)、内凸面成型凸模24开始往上运动，直至顶至板料3后继续运动，此时推件块13在内凸面成型凸模24的向上作用力下也一起向上运动，推件块13和内凸面成型凸模24向上运动至反向拉伸高度H2，完成第二成型。
(7)、拉深凸凹模1整体往上运动，使拉深凸凹模1和拉深凹模2分离，拉深凸凹模1恢复至初始状态后，最后取出产品。
所述的压料板推杆12和推件块13分别由独立的液压油缸控制。
所述的拉伸高度尺寸H1大于产品高度尺寸H。
所述的模腔23的深度大于拉伸高度尺寸H1。
在实际应用中，由板料3最后所成型后的产品具有产品外凸部份31和产品内凹部份32的，第一次成型是成型产品外凸部份31，第二次成型为反向成型，是成型产品内凹部份32。
在第一次成型进行拉深成型产品外凸部份31部分时，在保证材料的变形程度在成型极限范围之内前提下，实际拉伸高度尺寸大于产品高度尺寸的，这样设置主要为后续的成型产品内凹部份32储备足够的材料，在第二次反拉深成型产品内凹部份32部分时，这一拉深过程材料的流动主要依靠减少第一次成型多余部分的高度来获得的，第一次成型多余部分的高度则由产品内凹部份32的多少来确定。
通过此发明的二次成型，能够有效的对产品有凸凹的复杂结构进行成型，并且成型的壁厚较均匀，表面光洁度好，并且通过一套模块就能完成多种复杂结构的成型，节省了凸模或凹模。
该顺序脉动拉深成型是通过调节控制工作零件位置及顺序拉深来实现对板料的成型，可解决需要多工序成型的复杂曲面零件在一套模具内顺序脉动拉深成型，顺序脉动拉深成型的压边是可调可控的，一般由独立的液压油缸控制压料板推杆12和推件块13，以根据产品实际的厚度、材料及复杂程度来确定，拉深凸凹模1的动作和行程可调可控，即能实现上模芯11的往下拉伸，又能实现推件块13的向内反向拉伸，以实现顺序脉动拉深，通过可调可控，就可以根据产品的不同高度来成型。产品内凹部份32成型时材料由已成型的外壳侧面提供，易于材料流动成型，产品外凸部份31和产品内凹部份32成型时通过凹凸模的退让位，使材料逐步接触模具成型，减少了材料成型过程的流动阻力，对成型有利，也增强了被加工零件的精度。
由于压料板推杆12和推件块13分别由独立的液压油缸控制，与上模芯11是独立不影响的，因此在最后拉深凸凹模1与拉深凹模2分离后，产品一般是上模芯11上的，因此能通过推件块13和上模芯11的相对运动，用推件块13将产品从上模芯11上顶出。
采用此顺序脉动拉深成型方法，通过有效控制模具的相关零件做间歇运动并施行对金属薄板复杂曲面零件的顺序脉动拉深成型的目的，可实现复杂薄板零件的精确成型，减少了产品内部应力，并简化了模具结构(节省了凸模或凹模)，提高了成型效率、节省了加工成本。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的模具，包括拉深凸凹模和拉深凹模，其特征在于：所述的拉深凹模由位于下部的下模垫块和下模芯组成，下模芯中部设置有根据产品形状而设置的模腔，下模垫块上设置有内凸面成型凸模，拉深凸凹模由设置在中部的上模芯及设置于上模芯外侧的压料板推杆组成，而上模芯内部设置有推件运动腔，推件运动腔内设置有根据产品形状而设的推件块，推件块能在推件运动腔内运动，推件运动腔的腔体的深度大于推件块在推件运动腔内运动的行程。
2.一种金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)、将拉深凸凹模和拉深凹模安装在成型机上；
(2)、将板料放置在拉深凹模上；
(3)、启动机器，使拉深凸凹模往下运动，使压料板推杆压住位于拉深凹模上方的板料后，压料板推杆则停止运动；
(4)、上模芯和推件块继续往下运动，其往下拉伸尺寸为拉伸高度尺寸H1，此时完成板料的第一次成型；
(5)、上模芯和推件块往上反向运动至产品高度尺寸H后，上模芯则停止运动；
(6)、内凸面成型凸模开始往上运动，直至顶至板料后继续运动，此时推件块在内凸面成型凸模的向上作用力下也一起向上运动，推件块和内凸面成型凸模向上运动至反向拉伸高度H2，完成第二成型。
(7)、拉深凸凹模1整体往上运动，使拉深凸凹模和拉深凹模分离，拉深凸凹模恢复至初始状态后，最后取出产品。
3.根据权利1所述的金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的装置，其特征在于：所述的压料板推杆和推件块分别由独立的液压油缸控制。
4.根据权利2所述的金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的方法，其特征在于：所述的拉伸高度尺寸H1大于产品高度尺寸H。
5.根据权利2所述的金属薄板多凹凸曲面模内顺序脉动拉深成型的方法，其特征在于：所述的模腔的深度大于拉伸高度尺寸H1。
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