CN112893583A - 一种粘性介质的冲击成形方法及冲击成形模具 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种粘性介质的冲击成形方法及冲击成形模具，其中，冲击成形方法包括：释放所述冲击锤，所述冲击锤在重力的作用下向所述介质仓运动，所述冲击锤向所述粘性介质施加冲击载荷，所述粘性介质使所述板材迅速贴合所述凹模的型腔形成零件。本申请提供的冲击成形方法，在冲击锤的高速冲击载荷作用下，粘性介质瞬时产生较高的压力，使粘性介质的应变速率敏感性充分发挥作用，产生显著的非均匀压力分布，使高强度的板材能够快速的成形，同时降低成形件的内部应力梯度，达到控制回弹的目的。

Description

一种粘性介质的冲击成形方法及冲击成形模具

技术领域

本申请涉及粘性介质成形技术领域，尤其涉及一种粘性介质的冲击成形方法及冲击成形模具。

背景技术

粘性介质为应变速率敏感性材料，在粘性介质压力成形中，粘性介质加载速率对成形产生较大的影响，粘性介质会在变形过程中产生非均匀分布的压力载荷。目前的粘性介质成形中都采用液压缸控制柱塞匀速运动对粘性介质进行加载，成形为准静态过程，采用上述成形方法对于如先进高强度钢、镁合金、钛合金等高强度金属板材成形时，成形后容易回弹，导致产品的形状不符合要求。

发明内容

本申请的目的是提供一种操作简单、成形效果好的粘性介质的冲击成形方法及冲击成形模具。

为了实现上述至少之一的目的，本申请第一方面的实施例提供了一种粘性介质的冲击成形方法，包括如下步骤：

制备板材；

将所述板材固定在介质仓与凹模之间，并向所述介质仓内填充粘性介质；

将预设重量的冲击锤与所述介质仓之间调整到预设距离；

释放所述冲击锤，所述冲击锤在重力的作用下向所述介质仓运动，所述冲击锤向所述粘性介质施加冲击载荷，所述粘性介质使所述板材迅速贴合所述凹模的型腔成形出零件；

升起所述冲击锤，拆卸所述介质仓，取出所述零件。

在其中的一些实施例中，所述冲击锤的预设重量为1kg～10kg。

在其中的一些实施例中，所述冲击锤与所述介质仓之间的预设距离为100mm～2000mm。

在其中的一些实施例中，所述冲击锤与所述粘性介质相接触时的速度为10000mm/s～60000mm/s。

在其中的一些实施例中，所述粘性介质的分子量为100kg/mol～900kg/mol。

本申请第二方面的实施例提供了一种冲击成形模具，用于板材的成形，包括：底座；固定架，所述固定架固定在所述底座上；凹模，所述凹模固定在所述底座上，所述凹模具有型腔；介质仓，所述介质仓固定在所述凹模上，所述介质仓具有用于容纳粘性介质的腔体，所述腔体与所述型腔对应设置，所述板材设置在所述凹模与所述介质仓之间；升降装置，所述升降装置设置在所述固定架上；冲击锤，所述冲击锤与所述升降装置连接，并与所述介质仓对应设置；以及控制装置，所述控制装置与所述升降装置连接，所述控制装置控制所述升降装置将所述冲击锤与所述介质仓之间调整到预设距离、以及所述控制装置控制所述升降装置停止工作并使所述冲击锤做自由落体运动。

在其中的一些实施例中，所述升降装置包括：第一电机，所述第一电机设置在所述固定架上；链盘，所述链盘与所述第一电机的输出轴连接，并能够相对于所述输出轴转动；固定件，所述固定件设置在所述链盘上，并能够与所述输出轴相锁合或相分离，以将所述链盘与所述输出轴相锁合或相分离；以及连接链，所述连接链的一端与所述链盘连接，所述连接链的另一端与所述冲击锤连接；所述控制装置分别与所述第一电机以及所述固定件连接，所述控制装置控制所述第一电机的启停，所述控制装置控制所述固定件与所述输出轴的相锁合或相分离。

在其中的一些实施例中，所述冲击锤包括：滑动梁，所述滑动梁的两端分别与所述固定架的两个对称设置的立柱连接，并能够在所述立柱上滑动，所述升降装置与所述滑动梁连接；以及锤体，所述锤体固定在所述滑动梁上。

在其中的一些实施例中，所述升降装置包括：第二电机，所述第二电机设置在所述固定架上；两个传动轨，两个所述传动轨分别设置在所述固定架的两个对称设置的立柱上，两个所述传动轨与所述第二电机连接；连接梁，所述连接梁与所述传动轨连接，并能够相对于所述传动轨滑动，所述冲击锤固定在所述连接梁上；以及锁合件，所述锁合件设置在所述连接梁上，并能够与所述传动轨相锁合或相分离，以将所述连接梁与所述传动轨相锁合或相分离；所述控制装置分别与所述第二电机以及所述锁合件连接，所述控制装置控制所述第二电机的启停，所述控制装置控制所述锁合件与所述传动轨的相锁合或相分离。

在其中的一些实施例中，所述冲击锤的配合面与所述粘性介质相接触，所述配合面的形状与所述型腔的形状相同。

本申请的上述技术方案具有如下优点：在冲击锤的高速冲击载荷作用下，粘性介质瞬时产生较高的压力，使粘性介质的应变速率敏感性充分发挥作用，产生显著的非均匀压力分布，使高强度的板材能够快速的成形，同时降低成形件的内部应力梯度，达到控制回弹的目的；另外，粘性介质在板材表面可以同时形成非均匀的压力和切向粘性附着应力，切向粘性附着应力提高了板材厚向剪切应力，避免了成形时壁厚局部减薄，保证了板材变形后壁厚的均匀性，达到控制板料厚度变化和避免出现局部变薄的目的。上述冲击成形方法和冲击成形模具的操作简单、成形效果好。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，另外，本申请附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。其中：

图1是本申请所述冲击成形模具第一种实施例的剖视结构示意图；

图2是图1所述结构冲压状态的结构示意图；

图3是本申请所述冲击成形模具第二种实施例的剖视结构示意图；

图4是图3所述结构冲压状态的结构示意图；

图5是本申请所述冲击成形模具第三种实施例的剖视结构示意图；

图6是图5所述结构冲压状态的结构示意图。

其中，图1至图6的附图标记与部件名称之间的对应关系为

底座10，固定架20，立柱21，横梁22，凹模30，型腔31，介质仓40，升降装置50，第一电机51，链盘52，固定件53，连接链54，第二电机55，传动轨56，连接梁57，锁合件58，冲击锤60，滑动梁61，锤体62，控制装置70，粘性介质80，板材90。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下述讨论提供了本申请的多个实施例。虽然每个实施例代表了申请的单一组合，但是本申请不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含A、B、C，另一个实施例包含B和D的组合，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图4所示，本申请第一方面的实施例提供的粘性介质的冲击成形方法，包括如下步骤：

步骤S10，制备板材90。板材90为先进高强度钢、镁合金、钛合金等高强度金属板材。

步骤S20，将板材90固定在介质仓40与凹模30之间，并向介质仓40内填充粘性介质80。

步骤S30，将预设重量的冲击锤60与介质仓40之间调整到预设距离。冲击锤60的预设重量为1kg～10kg。冲击锤60与介质仓40之间的预设距离为100mm～2000mm。

步骤S40，释放冲击锤60，冲击锤60在重力的作用下向介质仓40运动，冲击锤60向粘性介质80施加冲击载荷，粘性介质80使板材90迅速贴合凹模30的型腔31成形出零件。冲击锤60与粘性介质80相接触时的速度为10000mm/s～60000mm/s。

步骤S50，升起冲击锤60，拆卸介质仓40，取出零件。

本申请提供的粘性介质的冲击成形方法，冲击锤60在自由落体的过程中产生较大的动能，在冲击锤60与粘性介质80接触时，冲击锤60向粘性介质80施加高速冲击载荷，在冲击锤60的高速冲击载荷作用下，粘性介质80瞬时产生较高的压力，使粘性介质80的应变速率敏感特性充分发挥作用，粘性介质80产生显著的非均匀压力分布，使高强度的板材能够快速的成形，同时降低成形件的内部应力梯度，达到控制回弹的目的；另外，粘性介质80在板材90表面可以同时形成非均匀的压力和切向粘性附着应力，切向粘性附着应力提高了板材90厚向剪切应力，避免了成形时壁厚局部减薄，保证了板材90变形后壁厚的均匀性，达到控制板料厚度变化和避免出现局部变薄的目的。上述冲击成形方法操作简单、成形效果好。

在本申请的一个实施例中，粘性介质的分子量为100kg/mol～900kg/mol。分子量越大粘性介质的粘性越大，不同粘性的粘性介质，具有不同的成形效果，通过选择不同分子量的粘性介质满足对不同类型产品的制造。

如图5和图6所示，在本申请的一个实施例中，冲击成形方法还可以进行板材冲孔，冲孔的孔径范围为1mm～5mm，板材90的厚度为0.2mm～1.0mm。

本申请第二方面的实施例提供的冲击成形模具，用于板材90的成形，包括：底座10、固定架20、凹模30、介质仓40、升降装置50、冲击锤60以及控制装置70。

固定架20固定在底座10上。固定架20包括两个对称设置的立柱21以及支撑在两个立柱21之间的横梁22，横梁22分别与两个立柱21连接。

凹模30固定在底座10上，凹模30具有型腔31。

介质仓40固定在凹模30上，介质仓40具有用于容纳粘性介质80的腔体，腔体与型腔31对应设置，板材90设置在凹模30与介质仓40之间。

升降装置50设置在固定架20上。

冲击锤60与升降装置50连接，并与介质仓40对应设置，升降装置50用于控制冲击锤60的升降。

控制装置70与升降装置50连接，控制装置70控制升降装置50将冲击锤60与介质仓40之间调整到预设距离、以及控制装置70控制升降装置50停止工作并使冲击锤60做自由落体运动。

本申请提供的粘性介质的冲击成形模具，冲击锤60在自由落体的过程中产生较大的动能，在冲击锤60与粘性介质80接触时，冲击锤60向粘性介质80施加高速冲击载荷，在冲击锤60的高速冲击载荷作用下，粘性介质80瞬时产生较高的压力，使粘性介质80的应变速率敏感特性充分发挥作用，粘性介质80产生显著的非均匀压力分布，使高强度的板材能够快速的成形，同时降低成形件的内部应力梯度，达到控制回弹的目的；另外，粘性介质80在板材90表面可以同时形成非均匀的压力和切向粘性附着应力，切向粘性附着应力提高了板材90厚向剪切应力，避免了成形时壁厚局部减薄，保证了板材90变形后壁厚的均匀性，达到控制板料厚度变化和避免出现局部变薄的目的。

如图1至图4所示，在本申请的一个实施例中，升降装置50包括：第一电机51、链盘52、固定件53以及连接链54。

第一电机51设置在固定架20上。

链盘52与第一电机51的输出轴连接，并能够相对于输出轴转动。

固定件53设置在链盘52上，并能够与输出轴相锁合或相分离，以将链盘52与输出轴相锁合或相分离。

连接链54的一端与链盘52连接，连接链54的另一端与冲击锤60连接，连接链54能够盘绕于链盘52上。

控制装置70分别与第一电机51以及固定件53连接，控制装置70控制第一电机51的启停，控制装置70控制固定件53与输出轴的相锁合或相分离。

控制装置70控制第一电机51工作带动链盘52转动，连接链54缠绕在链盘52上，链盘52带动冲击锤60向上运动，当冲击锤60升到预设高度后，控制装置70控制第一电机51停止工作，然后将板材90安装在凹模30与介质仓40之间；控制装置70控制固定件53与输出轴分离，链盘52能够相对于输出轴转动，冲击锤60在重力作用下向介质仓40运动，此时，冲击锤60通过连接链54带动链盘52转动，冲击锤60向粘性介质80施加冲击载荷，粘性介质80使板材90迅速贴合凹模30的型腔31成形出零件。

如图1和图2所示，在本申请的一个实施例中，冲击锤60包括：滑动梁61以及锤体62。

滑动梁61的两端分别与固定架20的两个对称设置的立柱21连接，并能够在立柱21上滑动，升降装置50与滑动梁61连接；锤体62固定在滑动梁61上。

滑动梁61与立柱21滑动连接，在冲击锤60的下落过程中，对锤体62起到了限位作用，避免了锤体62在下落过程中的晃动，保证了锤体62的稳定下落，从而使锤体62在下落过程中能够平稳向粘性介质80施加冲击载荷。

如图3和图4所示，在本申请的一个实施例中，升降装置50包括：第二电机55、两个传动轨56、连接梁57以及锁合件58。

第二电机55设置在固定架20上。

两个传动轨56分别设置在固定架20的两个对称设置的立柱21上，两个传动轨56与第二电机55连接。

连接梁57与传动轨56连接，并能够相对于传动轨56滑动，冲击锤60固定在连接梁57上。

锁合件58设置在连接梁57上，并能够与传动轨56相锁合或相分离，以将连接梁57与传动轨56相锁合或相分离。

控制装置70分别与第二电机55以及锁合件58连接，控制装置70控制第二电机55的启停，控制装置70控制锁合件58与传动轨56的相锁合或相分离。

控制装置70控制第二电机55工作带动传动轨56运动，传动轨56带动连接梁57向上运动，连接梁57带动冲击锤60向上运动，当冲击锤60升到预设高度后，控制装置70控制第二电机55停止工作，然后将板材90安装在凹模30与介质仓40之间；控制装置70控制锁合件58与传动轨56分离，连接梁57能够相对于传动轨56滑动，冲击锤60在重力作用下向介质仓40运动，冲击锤60向粘性介质80施加冲击载荷，粘性介质80使板材90迅速贴合凹模30的型腔31成形出零件。

如图1至图4所示，在本申请的一个实施例中，冲击锤60的配合面与粘性介质80相接触，配合面的形状与型腔31的形状相同。在板材90的成形过程中，使板材90更易成形。

如图5和图6所示，在本申请的一个实施例中，冲击成形模具还可以进行板材冲孔，凹模30为冲孔模具，冲孔的孔径范围为1mm～5mm，板材90的厚度为0.2mm～1.0mm。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。在本申请中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种粘性介质的冲击成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备板材；

将所述板材固定在介质仓与凹模之间，并向所述介质仓内填充粘性介质；

将预设重量的冲击锤与所述介质仓之间调整到预设距离；

释放所述冲击锤，所述冲击锤在重力的作用下向所述介质仓运动，所述冲击锤向所述粘性介质施加冲击载荷，所述粘性介质使所述板材迅速贴合所述凹模的型腔成形出零件；

升起所述冲击锤，拆卸所述介质仓，取出所述零件。

2.根据权利要求1所述的粘性介质的冲击成形方法，其特征在于，

所述冲击锤的预设重量为1kg～10kg。

3.根据权利要求1所述的粘性介质的冲击成形方法，其特征在于，

所述冲击锤与所述介质仓之间的预设距离为100mm～2000mm。

4.根据权利要求1所述的粘性介质的冲击成形方法，其特征在于，

所述冲击锤与所述粘性介质相接触时的速度为10000mm/s～60000mm/s。

5.根据权利要求1所述的粘性介质的冲击成形方法，其特征在于，

所述粘性介质的分子量为100kg/mol～900kg/mol。

6.一种冲击成形模具，用于板材的成形，其特征在于，包括：

底座；

固定架，所述固定架固定在所述底座上；

凹模，所述凹模固定在所述底座上，所述凹模具有型腔；

介质仓，所述介质仓固定在所述凹模上，所述介质仓具有用于容纳粘性介质的腔体，所述腔体与所述型腔对应设置，所述板材设置在所述凹模与所述介质仓之间；

升降装置，所述升降装置设置在所述固定架上；

冲击锤，所述冲击锤与所述升降装置连接，并与所述介质仓对应设置；以及

控制装置，所述控制装置与所述升降装置连接，所述控制装置控制所述升降装置将所述冲击锤与所述介质仓之间调整到预设距离、以及所述控制装置控制所述升降装置停止工作并使所述冲击锤做自由落体运动。

7.根据权利要求6所述的冲击成形模具，其特征在于，所述升降装置包括：第一电机，所述第一电机设置在所述固定架上；

链盘，所述链盘与所述第一电机的输出轴连接，并能够相对于所述输出轴转动；

固定件，所述固定件设置在所述链盘上，并能够与所述输出轴相锁合或相分离，以将所述链盘与所述输出轴相锁合或相分离；以及

连接链，所述连接链的一端与所述链盘连接，所述连接链的另一端与所述冲击锤连接；

所述控制装置分别与所述第一电机以及所述固定件连接，所述控制装置控制所述第一电机的启停，所述控制装置控制所述固定件与所述输出轴的相锁合或相分离。

8.根据权利要求7所述的冲击成形模具，其特征在于，

所述冲击锤包括：滑动梁，所述滑动梁的两端分别与所述固定架的两个对称设置的立柱连接，并能够在所述立柱上滑动，所述升降装置与所述滑动梁连接；以及

锤体，所述锤体固定在所述滑动梁上。

9.根据权利要求6所述的冲击成形模具，其特征在于，所述升降装置包括：第二电机，所述第二电机设置在所述固定架上；

两个传动轨，两个所述传动轨分别设置在所述固定架的两个对称设置的立柱上，两个所述传动轨与所述第二电机连接；

连接梁，所述连接梁与所述传动轨连接，并能够相对于所述传动轨滑动，所述冲击锤固定在所述连接梁上；以及

锁合件，所述锁合件设置在所述连接梁上，并能够与所述传动轨相锁合或相分离，以将所述连接梁与所述传动轨相锁合或相分离；

所述控制装置分别与所述第二电机以及所述锁合件连接，所述控制装置控制所述第二电机的启停，所述控制装置控制所述锁合件与所述传动轨的相锁合或相分离。

10.根据权利要求6所述的冲击成形模具，其特征在于，

所述冲击锤的配合面与所述粘性介质相接触，所述配合面的形状与所述型腔的形状相同。

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