CN115228972A - 一种小圆角阶梯盒形件的成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钣金成形技术领域，具体提供了一种小圆角阶梯盒形件的成形装置及成形方法，其中的小圆角阶梯盒形件的成形装置，包括整形凹模和整形机构，预成形件放置于所述整形凹模和所述整形机构之间，所述整形机构用于对所述预成形件的圆角区域进行推胀整形；所述整形机构包括整形块和中心锥台。其中，预成形件放置于整形凹模和整形机构之间，整形块上的出液孔和通孔相配合与低温介质相连接，当整形块的整形圆角部与预成形件的圆角区域相接触时，出液孔喷液氮对预成形件的圆角区域进行局部冷却降温，以此提高了预成形件的圆角区域的变形抗力，不易发生局域过度减薄，降低圆角区域整形时发生局部减薄破裂的风险。

Description

一种小圆角阶梯盒形件的成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及钣金成形技术领域，具体而言，涉及一种小圆角阶梯盒形件的成形装置及成形方法。

背景技术

阶梯盒形件在工业生产中具有极其广泛的应用，尤其是在汽车、飞机和电器产品中，这类零件必不可少。而小圆角半径的盒形件能够拥有更大的容纳空间，使得产品的空间利用率更高，一直以来便是设计者的优选方案，但较小圆角半径的零件成形难度极大，给生产带来了很大的困难。

目前针对小圆角阶梯盒形件的成形方案主要有两大类：一是压铸成形，压铸成形能够有效成形出圆角半径很小且结构复杂的阶梯盒形件，但该方法生产效率较低、成本较高、难以成形尺寸较大的薄壁构件。二是多道次拉深成形，多道次拉深成形生产效率高、成本较低，但由于材料塑性所限，多道次成形过程中在阶梯盒形件的小圆角区域材料流动困难，很容易发生破裂缺陷，尤其是当圆角半径小于4倍板厚时，这种缺陷更难避免。

因此，现有技术方法存在小圆角特征成形困难、圆角容易过渡减薄、发生颈缩导致开裂、合适的预制坯难以获得等问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题中的至少一个方面。

为解决上述问题，本发明提出如下技术方案：

一种小圆角阶梯盒形件的成形装置，包括整形凹模和整形机构，预成形件放置于所述整形凹模和所述整形机构之间，所述整形机构用于对所述预成形件的圆角区域进行推胀整形；

所述整形机构包括整形块和中心锥台，所述整形块内侧设置有斜面，所述斜面用于与所述中心锥台侧面滑动配合，所述整形凹模进行竖直方向运动时，所述中心锥台作用于所述整形块，以使所述整形块水平方向运动来实现对所述预成形件的圆角区域推胀整形；

所述整形块的外侧形成有整形圆角部，所述整形圆角部用于与所述预成形件的圆角区域相接触，所述整形圆角部的表面设置有均匀分布的出液孔，所述整形块的内部设有通孔，所述通孔的一端与所述出液孔相连通，所述通孔另一端与低温介质源连接。

本发明提供的一种小圆角阶梯盒形件的成形装置及成形方法，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

在小圆角阶梯盒形件的成形装置中，整形凹模和整形机构的整形圆角部相配合对预成形件进行推胀，其中，预成形件放置于整形凹模和整形机构之间，整形块上的出液孔和通孔相配合与低温介质相连接，当整形块是整形圆角部与预成形件的圆角区域相接触时，出液孔喷液氮对预成形件的圆角区域进行局部冷却降温，以此提高了预成形件的圆角区域的变形抗力，整形凹模和整形机构对预成形件进行加压时带动预成形件的圆角区域周围的材料进入圆角区域，实现推胀整形，该结构中对预成形件的圆角区域进行降温，从而使圆角区域的材料的流动应力升高，不易发生局域过度减薄，而离圆角区域较远的材料由于仍处于室温状态，相较于圆角区域的材料，其变形抗力较小，在预成形件的圆角区域推胀整形过程能够早于圆角区域的材料先发生屈服，故而能够对圆角区域进行补料，降低圆角区域整形时发生局部减薄破裂的风险。

优选地，所述整形机构还包括滑动模架，所述滑动模架上设置有滑槽；

所述整形块的下端面设置有滑块，所述滑块用于与所述滑槽滑动连接，通过所述滑块和所述滑槽配合，以使所述整形块于所述滑动模架上水平方向运动。

优选地，所述滑槽从所述滑动模架的内部朝向所述预成形件的圆角区域倾斜设置，所述滑块也与所述滑槽相配合倾斜设置于所述整形块的下端面。

优选地，所述整形块上设置有两个辅助面，两个所述辅助面设置于所述整形圆角部的两侧，且两个所述辅助面呈角度设置，两个辅助面分别与所述预成形件的相邻的两个侧壁相适配。

优选地，所述整形机构还包括弹性件；

所述整形块上位于两个所述辅助面上均设置有辅助槽，所述中心锥台的四周正对所述辅助槽处设置有定位板，所述定位板的上端用于与所述辅助槽相适配，所述弹性件的一端与所述辅助槽的内壁固定连接，所述弹性件的另一端用于与所述定位板侧壁相抵接。

优选地，还包括下模座，所述定位板和所述中心锥台均设置于所述下模座上，所述下模座上安装有氮气弹簧，所述氮气弹簧的上端用于与所述滑动模架相连接。

优选地，还包括上模座，所述整形凹模设置于所述上模座的下端面；

所述下模座上设置有导柱，所述上模座的下端面设有与所述导柱相匹配的导套，所述导套用于与所述导柱滑动连接。

本发明还提供一种小圆角阶梯盒形件的成形方法，采用上述所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，包括以下步骤：

S1、根据目标阶梯盒形件的三维模型设计并组装加工预成形装置、圆角阶梯盒形件的成形装置和终成形装置，确定预成形板料的尺寸、预成形件下部的圆角半径以及整形件的圆角半径；

S2、根据所述预成形装置和所述预成形板料确定预成形时的压边力、液室压力、加载路径并对这三个参数进行优化；

S3、将所述预成形装置安装完成后，将所述预成形板料放置在预成形液室和预成形压边圈之间，通过定位机构进行预成形板料定位；

S4、双动压力机的外滑块上安装有预成形压边圈，控制所述双动压力机外滑块下行，使得所述预成形压边圈工作面与所述预成形板料接触，随后对所述预成形液室充液；

双动压力机的内滑块上安装有预成形凸模，同时控制双动压力机内滑块下行，所述预成形凸模的底部与所述预成形板料接触，发生弹塑性变形，成形出所述预成形件；

S5、将所述预成形件倒扣在所述圆角阶梯盒形件的成形装置的整形机构上，通过所述整形圆角部喷射冷却介质对所述预成形件的圆角区域进行降温；

S6、上模座下行至整形凹模与所述预成形件接触，待所述预成形件的圆角区域冷却至-150℃以下时，所述上模座继续下行，所述预成形件、整形块和滑动模架一起随之下行，在此过程中，所述整形块被迫向外运动，将所述预成形件侧边的一部分材料拉进圆角区域，使得所述预成形件的圆角区域逐渐压在所述整形凹模的内壁上，形成整形件；

S7、所述上模座达到设定位移后保持5-10s，随后停止低温介质输入，所述上模座带动所述整形凹模上行，在氮气弹簧的作用下，所述滑动模架、所述整形块和所述滑动模架随之复位，同时，在弹性件作用下，所述整形块向内运动，实现脱模；

S8、将所述整形件放置在所述终成形装置的终成形浮动凹模中，此时在终成形弹簧的作用下，所述终成形浮动凹模的工作面和固定凹模的工作面处于同一水平位置；

S9、所述终成形装置上的双动压力机外滑块上安装有终成形压边圈，所述终成形装置上的双动压力机内滑块上安装有终成形阶梯形凸模，控制所述双动压力机外滑块下行至所述终成形压边圈工作面与所述整形件的压边部接触，随后控制所述双动压力机内滑块下行至所述终成形阶梯形凸模的底部与所述整形件的底部接触，并持续下行，对所述终成形弹簧进行压缩，所述终成形弹簧压缩后产生的反力使得所述终成形浮动凹模与所述终成形阶梯形凸模一起将所述整形件底部完全包裹在模具型腔内，避免所述整形件的底部已成形区域在终成形工序中发生变形，将终成形工序中的变形限制在所述整形件的法兰区域，使得在保证下部已成形区域精度的基础上，所述整形件的压边部被压出阶梯，成形出阶梯盒形件。

优选地，所述预成形件的高度高于预设的所述阶梯盒形件的高度，所述预成形件的圆角大于所述整形件的圆角。

优选地，所述整形凹模的圆角区域、所述整形块的所述整形圆角部以及所述整形件的圆角区域尺寸一致。

附图说明

图1为本发明实施例的小圆角阶梯盒形件的成形装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例的整形机构结构示意图；

图3为本发明实施例的整形块结构示意图；

图4为本发明实施例的小圆角阶梯盒形件的成形装置剖面结构示意图；

图5为本发明实施例的预成形件和整形件结构示意图；

图6为本发明实施例的预成形装置和预成形板料的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例的预成形装置和预成形件的剖面结构示意图；

图8为本发明实施例的预成形件结构示意图；

图9为本发明实施例的终成形装置和整形件的剖面结构示意图；

图10为本发明实施例的终成形装置和阶梯盒形件的剖面结构示意图；

图11为本发明实施例的预成形板料、预成形件、整形件和阶梯盒形件结构示意图。

附图标记说明：

1整形凹模；2整形机构；21整形块；210通孔；2100滑块；22中心锥台；23斜面；24整形圆角部；240出液孔；25滑动模架；250滑槽；26辅助面；260辅助槽；27弹性件；28定位板；280引导面；29氮气弹簧；3下模座；30导柱；4上模座；40导套；5预成形板料；51预成形液室；52预成形压边圈；53预成形凸模；54预成形上垫板；55预成形下垫板；6预成形件；60凹槽；600压边部；7整形件；71终成形浮动凹模；72终成形弹簧；73固定凹模；74终成形压边圈；75终成形阶梯形凸模；76终成形上垫板；77终成形下垫板；8阶梯盒形件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不能用来限制本申请的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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元件必须具有特定的方位、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。

需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中(如图1所示)，X轴正向代表右方，X轴的反向代表左方，Y轴的正向代表前方，Y轴的反向代表后方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方；Z轴、X轴、Y轴表示含义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元件必须具有特定的方位、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。

参阅图1-图5，本发明实施例提供的一种圆角阶梯盒形件的成形装置，包括整形凹模1和整形机构2，预成形件6放置于所述整形凹模1和所述整形机构2之间，所述整形机构2用于对所述预成形件6的圆角区域进行推胀整形。

参阅图1-图2，所述整形机构2包括整形块21和中心锥台22，所述整形块21内侧设置有斜面23，所述斜面23用于与所述中心锥台22侧面滑动配合，所述整形凹模1进行竖直方向运动时，所述中心锥台22作用于所述整形块21，以使所述整形块21水平方向运动来实现对所述预成形件6的圆角区域推胀整形。

具体地，所述中心锥台22上的外壁设置有配合面，所述配合面与所述倾斜面23相平行设置。

在本实施例中，所述整形凹模1进行朝下运动时，所述中心锥台22朝向所述预成形件6靠近，所述配合面与所述斜面23相接触并推动所述倾斜面23，以推动所述整形块21朝向所述整形凹模1的内壁方向移动并与所述整形凹模1一起对所述预成形件6进行推胀整形。

参阅图3，所述整形块21的外侧形成有整形圆角部24，所述整形圆角部24用于与所述预成形件6的圆角区域相接触，所述整形圆角部24的表面设置有均匀分布的出液孔240，所述整形块21的内部设有通孔210，所述通孔210的一端与所述出液孔240相连通，所述通孔210另一端与低温介质源连接。

在本实施例中，在小圆角阶梯盒形件的成形装置中，所述整形凹模1和所述整形机构2的所述整形圆角部24相配合对所述预成形件6进行推胀，其中，所述预成形件6放置于所述整形凹模1和所述整形机构2之间，所述整形块21上的出液孔240和通孔210相配合与所述低温低温介质相连接，当所述整形块21是整形圆角部24与所述预成形件6的圆角区域相接触时，所述出液孔240喷液氮对所述预成形件6的圆角区域进行局部冷却降温，以此提高了所述预成形件6的圆角区域的变形抗力，所述整形凹模1和所述整形机构2对所述预成形件6进行加压时带动所述预成形件6的圆角区域周围的材料进入圆角区域，实现推胀整形，得到整形件7，该结构中对所述预成形件6的圆角区域进行降温，从而使圆角区域的材料的流动应力升高，不易发生局域过度减薄，而离圆角区域较远的材料由于仍处于室温状态，相较于圆角区域的材料，其变形抗力较小，在所述预成形件6的圆角区域推胀整形过程能够早于圆角区域的材料先发生屈服，故而能够对圆角区域进行补料，降低圆角区域整形时发生局部减薄破裂的风险。

参阅图2，优选地，所述整形机构2还包括滑动模架25，所述滑动模架25上设置有滑槽250；

所述整形块21的下端面设置有滑块2100，所述滑块2100用于与所述滑槽250滑动连接，通过所述滑块2100和所述滑槽250配合，以使所述整形块21于所述滑动模架25上水平方向运动。

具体地，所述滑动模架25的中间设置有贯穿孔，所述中心锥台22的上端用于贯穿所述贯穿孔设置，且所述中心锥台22的上端贯穿所述贯穿孔时，所述中心锥台22的外壁的配合面与所述斜面23相接触并推动所述倾斜面23，以推动所述整形块21朝向所述整形凹模1的内壁方向移动并与所述整形凹模1一起对所述预成形件6进行推胀整形。

在本实施例中，所述滑动模架25为所述整形块21提供安装载体，所述滑槽250和所述滑块2100相配合，使得所述整形块21能够按照设置好的方向移动并且有利于避免所述整形块21在移动的过程中发生位置偏移，从而有利于提高对所述预成形件6的加工效果。

参阅图2，优选地，所述滑槽250从所述滑动模架25的内部朝向所述预成形件6的圆角区域倾斜设置，所述滑块2100也与所述滑槽250相配合倾斜设置于所述整形块21的下端面。

在本实施例中，所述滑槽250倾斜设置在所述滑动模架25上，所述滑块2100倾斜设置于所述整形块21的下端面，该结构使得所述滑块2100和所述滑槽250配合时，所述整形块21从所述滑动模架25内部朝向所述滑动模架25的外壁移动，即朝向靠近所述预成形件6的圆角区域方向移动，该结构使得所述整形块21的所述整形圆角部24直接与所述预成形件6的圆角区域相接触，从而有利于提高对所述预成形件6的加工效果，避免所述整形圆角部24接触到所述预成形件6的其他部位而产生不必要的形变。

优选地，所述整形块21上设置有两个辅助面26，两个所述辅助面26设置于所述整形圆角部24的两侧，且两个所述辅助面26呈角度设置，两个辅助面26分别与所述预成形件6的相邻的两个侧壁相适配。

具体地，所述预成形件6整体为中空状的长方体盒体，所述预成形件6的相邻的两个侧壁之间垂直设置，则所述整形块21上的两个辅助面26也垂直设置，所述预成形件6有四个圆角区域，相应地，设置有四个所述整形块21与所述预成形件6的四个圆角区域相对应。

在本实施例中所述整形块21朝向所述整形凹模1的内壁方向移动并与所述整形凹模1一起对所述预成形件6进行推胀整形时，所述辅助面26的设置有利于使得所述预成形件6的相邻的两个侧壁在推胀整形时保证互相垂直状态，从而有利于提高对所述预成形件6的加工效果。

参阅图4，优选地，所述整形机构2还包括弹性件27；

所述整形块21上位于两个所述辅助面26上均设置有辅助槽260，所述中心锥台22的四周正对所述辅助槽260处设置有定位板28，所述定位板28的上端用于与所述辅助槽260相适配，所述弹性件27的一端与所述辅助槽260的内壁固定连接，所述弹性件27的另一端用于与所述定位板28侧壁相抵接。

具体地，所述弹性件27包括弹簧，所述弹簧的一端与所述辅助槽260的内壁固定连接，所述弹簧的另一端与所述定位板28侧壁相抵接；或者，所述弹性件27包括弹片，所述弹片的一端与所述辅助槽260的内壁固定连接，所述弹片的另一端与所述定位板28侧壁相抵接。

参阅图2，所述定位板28上端远离所述弹性件27的一侧与所述定位板28的上端面的连接处设有引导面280，正常状态下，所述预成形件6倒扣至所述整形机构2上且所述整形凹模1没有下压时，所述弹性件27对所述定位板28的上端不作用，且所述定位板28的上端设置所述引导面280处部分插接进所述预成形件6的内部且对所述预成形件6的内壁不作用。

参阅图4-图5，在本实施例中，所述整形凹模1进行朝下运动时，所述中心锥台22朝向所述预成形件6靠近，所述配合面与所述斜面23相接触并推动所述倾斜面23，以推动所述整形块21朝向所述整形凹模1的内壁方向移动，所述整形块21在移动时，使得所述弹性件27抵接所述定位板28的上端，同时，所述预成形件6越过所述定位板28的所述引导面280移动到所述定位板28的中间位置；当所述整形块21和所述整形凹模1相配合对所述预成形件6推胀整形成整形件7后，所述整形凹模1上移，同时，所述弹性件27推动所述整形块21复位，并且推动所述定位板28的上端朝外移动，直到所述整形件7从所述定位板28的上端的所述引导面280处松弛，进而便于将所述整形件7从所述整形机构2上取下，方便脱模。

参阅图1，优选地，还包括下模座3，所述定位板28和所述中心锥台22均设置于所述下模座3上，所述下模座3上安装有氮气弹簧29，所述氮气弹簧29的上端用于与所述滑动模架25相连接。

在本实施例中，所述氮气弹簧29用于对所述滑动模架25和所述整形块21进行支撑，使得所述滑动模架25位于所述中心锥台22上方合适位置；当所述整形凹模1向下移动并与所述整形机构2对所述预成形件6进行挤压时，所述整形凹模1也会对所述整形块21和所述滑动模架25进行下压，以使得所述中心锥台22穿过所述滑动模架25以推动所述整形块21移动，在此过程中，所述氮气弹簧29受到挤压；将所述预成形件6推胀整形成整形件7后，所述整形凹模1上移，所述氮气弹簧29复位，使得所述滑动模架25朝上移动，受所述弹性件27复位作用，使得所述整形块21复位，以及推动所述定位板28的上端朝外移动，直到所述整形件7从所述定位板28的上端的所述引导面280处松弛，进而便于将所述整形件7从所述整形机构2上取下，方便脱模。

优选地，还包括上模座4，所述整形凹模1设置于所述上模座4的下端面；

所述下模座3上设置有导柱30，所述上模座4的下端面设有与所述导柱30相匹配的导套40，所述导套40用于与所述导柱30滑动连接。

在本实施例中，所述上模座4为所述整形凹模1提供安装载体，驱动装置驱动所述上模座4进行上下移动进而带动所述整形凹模1进行上下移动，在所述上模座4上下移动的过程中，所述导柱30和所述导套40之间相配合，使得所述上模座4连带所述整形凹模1与所述整形机构2相对齐，避免出现位置出现偏移而影响整形效果的问题。

参阅图1-图11，本发明还提供一种小圆角阶梯盒形件的成形方法，采用上述所述的圆角阶梯盒形件的成形装置，包括以下步骤：

S1、根据目标阶梯盒形件8的三维模型设计并组装加工预成形装置、圆角阶梯盒形件的成形装置和终成形装置，确定预成形板料5的尺寸、预成形件6下部的圆角半径以及整形件7的圆角半径。

优选地，所述预成形件6的圆角大于所述整形件7的圆角。

具体地，将所述整形件7的圆角半径设置成不超过4倍所述预成形板料5的厚度，则所述预成形件6下部的圆角半径放大至6-8倍所述预成形板料5的厚度，通过所述预成形装置将所述预成形板料5加工成所述预成形件6，再利用所述圆角阶梯盒形件的成形装置将圆角半径较大的所述预成形件6加工成所述整形件7，最后利用所述终成形装置将所述整形件7加工成阶梯盒形件8。

在本实施例中，本方法适用于成形出的圆角半径很小且结构复杂的阶梯盒形件8，由于圆角阶梯盒形件通常设计要求圆角半径很小，一般不超过4倍所述预成形板料5的厚度，有时甚至小于2倍所述预成形板料5的厚度，故所述预成形装置无法直接将所述小圆角阶梯盒形件下部成形出来，本发明中，在得出最终是阶梯盒形件8之前需要对所述预成形板料进行两次圆角的处理，首先是将所述预成形板料5加工成圆角半径较大的预成形件6，之后将所述预成形件6加工成圆角半径较小的整形件7。

优选地，所述预成形件6的高度高于预设的所述阶梯盒形件8的高度。

在本实施例中，所述预成形件6的高度高于预设的所述阶梯盒形件8的高度，使得所述预成形件6的上端边沿留出材料用于压制出双层阶梯，有利于保证最终获得的所述阶梯盒形件8满足最初设计需求。

S2、根据所述预成形装置和所述预成形板料5确定预成形时的压边力、液室压力、加载路径并对这三个参数进行优化。

参阅图6-图7，具体地，所述预成形装置包括预成形上垫板54、预成形凸模53、预成形压边圈52、预成形液室51以及预成形下垫板55，所述预成形上垫板54与双动压力机外滑块通过螺栓相连接，所述预成形压边圈52通过螺栓安装至所述预成形上垫板54下面，所述预成形上垫板54的中部开通孔210以便所述预成形凸模53与双动压力机内滑块连接；所述预成形凸模53的形面根据目标阶梯盒形件8的下半部内壁尺寸来设计，所述预成形液室51安装在所述预成形下垫板55上，所述预成形下垫板55通过螺栓与双动压力机工作台面相连接，所述预成形上垫板54和所述预成形下垫板55之间设置导向柱以保证预成形过程中的预成形上垫板54和预成形下垫板55对齐。

S3、将所述预成形装置安装完成后，将所述预成形板料5放置在预成形液室51和预成形压边圈52之间，通过定位机构进行预成形板料5定位。

参阅图7-图8，S4、双动压力机的外滑块上安装有预成形压边圈52，控制所述双动压力机外滑块下行，使得所述预成形压边圈52工作面与所述预成形板料5接触，随后对所述预成形液室51充液；

双动压力机的内滑块上安装有预成形凸模53，同时控制双动压力机内滑块下行，所述预成形凸模53的底部与所述预成形板料5接触，发生弹塑性变形，成形出所述预成形件6。

在本实施例中，所述预成形凸模53在下行的过程中，所述预成形凸模53对所述预成形板料5进行推动，所述预成形凸模53和所述预成形液室51相配合使得所述预成形板料5发生形变成为预成形件6，所述预成形件6的中间具有长方体状的凹槽60，所述凹槽60的四边具有与所述凹槽60侧壁垂直设置的压边部600。

参阅图1-图5，S5、将所述预成形件6从所述预成形装置上取下，且将所述预成形件6倒扣在所述小圆角阶梯盒形件的成形装置的整形机构2上，通过所述整形圆角部24喷射冷却介质对所述预成形件6的圆角区域进行降温。

优选地，所述整形凹模1的圆角区域、所述整形块21的所述整形圆角部24以及所述整形件7的圆角区域尺寸一致。

在本实施例中，所述整形件7的圆角半径设置成不超过4倍所述预成形板料5的厚度，所述整形凹模1的圆角区域、所述整形块21的所述整形圆角部24以及所述整形件7的圆角区域尺寸一致，该结构有利于加工出满足需求的整形件7。

参阅图4，S6、上模座4下行至整形凹模1与所述预成形件6接触，待所述预成形件6的圆角区域冷却至-150℃以下时，所述上模座4继续下行，所述预成形件6、整形块21和滑动模架25一起随之下行，在此过程中，所述整形块21被迫向外运动，将所述预成形件6侧边的一部分材料拉进圆角区域，使得所述预成形件6的圆角区域逐渐压在所述整形凹模1的内壁上，形成整形件7。

在本实施例中，所述整形圆角部24上的所述出液孔240与所述通孔210连通接，便于低温介质通过所述通孔210和所述出液孔240喷射至所述预成形件6下部的圆角区域，使圆角区域的板料温度降低，从而使所述预成形件6的材料的流动应力升高，不易发生局域过度减薄，而离所述预成形件6的圆角区域较远的材料由于仍处于室温状态，相较于圆角区域的材料，其变形抗力较小，在圆角推胀整形过程能够早于圆角区域的材料先发生屈服，故而能够对圆角区域进行补料，降低圆角区域整形时发生局部减薄破裂的风险。

S7、所述上模座4达到设定位移后保持5-10s，随后停止低温介质输入，所述上模座4带动所述整形凹模1上行，在氮气弹簧29的作用下，所述滑动模架25、所述整形块21和所述滑动模架25随之复位，同时，在弹性件27作用下，所述整形块21向内运动，实现脱模。

在本实施例中，所述预成形件6越过所述定位板28的所述引导面280移动到所述定位板28的中间位置；当所述整形块21和所述整形凹模1相配合对所述预成形件6推胀整形成整形件7后，所述整形凹模1上移，所述氮气弹簧29复位，使得所述滑动模架25朝上移动，受所述弹性件27复位作用，使得所述整形块21复位，并且推动所述定位板28的上端朝外移动，直到所述整形件7从所述定位板28的上端的所述引导面280处松弛，进而便于将所述整形件7从所述整形机构2上取下，方便脱模。

参阅图9-图10，S8、将所述整形件7放置在所述终成形装置的终成形浮动凹模71中，此时在终成形弹簧72的作用下，所述终成形浮动凹模71的工作面和固定凹模73的工作面处于同一水平位置。

具体地，所述终成形装置包括终成形上垫板76、终成形阶梯形凸模75、终成形压边圈74、终成形固定凹模73、终成形浮动凹模71、终成形弹簧72和终成形下垫板77。所述终成形上垫板76与双动压力机的外滑块螺栓相连接，所述终成形压边圈74通过螺栓安装至所述终成形上垫板76下面，所述终成形上垫板76中心开通孔210以便所述终成形阶梯形凸模75与双动压力机内滑块连接，所述终成形阶梯形凸模75的形面根据所述目标阶梯形盒形件的整体内壁尺寸来设计。所述终成形固定凹模73通过螺栓安装在所述终成形下垫板77上，所述终成形固定凹模73的形腔及工作面尺寸通过所述目标阶梯形盒形件的上半部外壁尺寸加以固定间隙量的偏置所得，固定间隙量为1.05-1.10倍所述预成形板料5的厚度。所述终成形浮动凹模71通过所述终成形弹簧72与所述终成形下垫板77相连接，所述终成形浮动凹模71通过所述终成形弹簧72在终成形过程中压缩后提供支撑反力，所述终成形浮动凹模71的形腔及工作面尺寸根据所述目标阶梯形盒形件的下半部外壁尺寸加以固定间隙量的偏置所得，固定间隙量为1.05-1.10倍所述预成形板料5的厚度。所述终成形下垫板77通过螺栓与双动压力机工作台面相连接。所述终成形上垫板76和所述终成形下垫板77之间设置导向柱以保证终成形过程中的终成形上垫板76和终成形下垫板77对齐。在实际生产中，将所述整形件7放置在所述终成形浮动凹模71与所述终成形压边圈74之间进行加工。

参阅图10，S9、所述终成形装置上的双动压力机外滑块上安装有终成形压边圈74，所述终成形装置上的双动压力机内滑块上安装有终成形阶梯形凸模75，控制所述双动压力机外滑块下行至所述终成形压边圈74工作面与所述整形件7的压边部600接触，随后控制所述双动压力机内滑块下行至所述终成形阶梯形凸模75的底部与所述整形件7的底部接触，并持续下行，对所述终成形弹簧72进行推胀，使得所述整形件7的压边部600被压出阶梯，成形出阶梯盒形件8。

在本发明中，通过圆角区域局部冷却降温的方式提高了圆角区域的变形抗力，进而带动圆角区域周围的材料进入圆角区域，可有效避免圆角盒形件整形时圆角区域过度减薄进而破裂导致难以成形的问题；在处理阶梯时，利用预成形装置压出的出的所述压边部600做第二道次的拉深成形，大大降低了阶梯的成形难度；整个成形过程操作简单、易于操作，自动化程度较高，能够大幅提高生产效率，缩短产品的生产周期，降低制造成本。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种小圆角阶梯盒形件的成形装置，其特征在于，包括整形凹模(1)和整形机构(2)，预成形件(6)放置于所述整形凹模(1)和所述整形机构(2)之间，所述整形机构(2)用于对所述预成形件(6)的圆角区域进行推胀整形；

所述整形机构(2)包括整形块(21)和中心锥台(22)，所述整形块(21)内侧设置有斜面(23)，所述斜面(23)用于与所述中心锥台(22)侧面滑动配合，所述整形凹模(1)进行竖直方向运动时，所述中心锥台(22)作用于所述整形块(21)，以使所述整形块(21)水平方向运动来实现对所述预成形件(6)的圆角区域推胀整形；

所述整形块(21)的外侧形成有整形圆角部(24)，所述整形圆角部(24)用于与所述预成形件(6)的圆角区域相接触，所述整形圆角部(24)的表面设置有均匀分布的出液孔(240)，所述整形块(21)的内部设有通孔(210)，所述通孔(210)的一端与所述出液孔(240)相连通，所述通孔(210)另一端与低温介质源连接。

2.根据权利要求1所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，其特征在于，所述整形机构(2)还包括滑动模架(25)，所述滑动模架(25)上设置有滑槽(250)；

所述整形块(21)的下端面设置有滑块(2100)，所述滑块(2100)用于与所述滑槽(250)滑动连接，通过所述滑块(2100)和所述滑槽(250)配合，以使所述整形块(21)于所述滑动模架(25)上水平方向运动。

3.根据权利要求2所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，其特征在于，所述滑槽(250)从所述滑动模架(25)的内部朝向所述预成形件(6)的圆角区域倾斜设置，所述滑块(2100)也与所述滑槽(250)相配合倾斜设置于所述整形块(21)的下端面。

4.根据权利要求2所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，其特征在于，所述整形块(21)上设置有两个辅助面(26)，两个所述辅助面(26)设置于所述整形圆角部(24)的两侧，且两个所述辅助面(26)呈角度设置，两个辅助面(26)分别与所述预成形件(6)的相邻的两个侧壁相适配。

5.根据权利要求4所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，其特征在于，所述整形机构(2)还包括弹性件(27)；

所述整形块(21)上位于两个所述辅助面(26)上均设置有辅助槽(260)，所述中心锥台(22)的四周正对所述辅助槽(260)处设置有定位板(28)，所述定位板(28)的上端用于与所述辅助槽(260)相适配，所述弹性件(27)的一端与所述辅助槽(260)的内壁固定连接，所述弹性件(27)的另一端用于与所述定位板(28)侧壁相抵接。

6.根据权利要求5所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，其特征在于，还包括下模座(3)，所述定位板(28)和所述中心锥台(22)均设置于所述下模座(3)上，所述下模座(3)上安装有氮气弹簧(29)，所述氮气弹簧(29)的上端用于与所述滑动模架(25)相连接。

7.根据权利要求6所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，其特征在于，还包括上模座(4)，所述整形凹模(1)设置于所述上模座(4)的下端面；

所述下模座(3)上设置有导柱(30)，所述上模座(4)的下端面设有与所述导柱(30)相匹配的导套(40)，所述导套(40)用于与所述导柱(30)滑动连接。

8.一种小圆角阶梯盒形件的成形方法，其特征在于，采用上述权利要求1至7中任一项所述的小圆角阶梯盒形件的成形装置，包括以下步骤：

S1、根据目标阶梯盒形件的三维模型设计并组装加工预成形装置、圆角阶梯盒形件的成形装置和终成形装置，确定预成形板料(5)的尺寸、预成形件(6)下部的圆角半径以及整形件的圆角半径；

S2、根据所述预成形装置和所述预成形板料(5)确定预成形时的压边力、液室压力、加载路径；

S3、将所述预成形装置安装完成后，将所述预成形板料(5)放置在预成形液室(51)和预成形压边圈(52)之间，通过定位机构进行所述预成形板料(5)定位；

S4、双动压力机的外滑块上安装有预成形压边圈(52)，控制所述双动压力机的外滑块下行，使得所述预成形压边圈(52)工作面与所述预成形板料(5)接触，随后对所述预成形液室(51)充液；

双动压力机的内滑块上安装有预成形凸模(53)，同时控制双动压力机内滑块下行，所述预成形凸模(53)的底部与所述预成形板料(5)接触，发生弹塑性变形，成形出所述预成形件(6)；

S5、将所述预成形件(6)倒扣在所述小圆角阶梯盒形件的成形装置的整形机构(2)上，通过整形圆角部(24)喷射冷却介质对所述预成形件(6)的圆角区域进行降温；

S6、上模座(4)下行至整形凹模(1)与所述预成形件(6)接触，待所述预成形件(6)的圆角区域冷却至-150℃以下时，所述上模座(4)继续下行，所述预成形件(6)、整形块(21)和滑动模架(25)一起随之下行，在此过程中，整形块(21)被迫向外运动，将所述预成形件(6)侧边的一部分材料拉进圆角区域，使得所述预成形件(6)的圆角区域逐渐压在所述整形凹模(1)的内壁上，形成整形件(7)；

S7、所述上模座(4)达到设定位移后保持5-10s，随后停止低温介质输入，所述上模座(4)带动所述整形凹模(1)上行，在氮气弹簧(29)的作用下，所述滑动模架(25)、所述整形块(21)和所述滑动模架(25)随之复位，同时，在弹性件(27)作用下，所述整形块(21)向内运动，实现脱模；

S8、将所述整形件(7)放置在所述终成形装置的终成形浮动凹模(71)中，此时在终成形弹簧(72)的作用下，所述终成形浮动凹模(71)的工作面和固定凹模(73)的工作面处于同一水平位置；

S9、所述终成形装置上的双动压力机外滑块上安装有终成形压边圈(74)，所述终成形装置上的双动压力机内滑块上安装有终成形阶梯形凸模(75)，控制所述双动压力机外滑块下行至所述终成形压边圈(74)工作面与所述整形件(7)的压边部(600)接触，随后控制所述双动压力机内滑块下行至所述终成形阶梯形凸模(75)的底部与所述整形件(7)的底部接触，并持续下行，对所述终成形弹簧(72)进行压缩，所述终成形弹簧(72)压缩后产生的反力使得所述终成形浮动凹模(71)与所述终成形阶梯形凸模(75)一起将所述整形件(7)底部完全包裹在模具型腔内，避免所述整形件(7)的底部已成形区域在终成形工序中发生变形，将终成形工序中的变形限制在所述整形件(7)的法兰区域，使得在保证下部已成形区域精度的基础上，所述整形件(7)的压边部(600)被压出阶梯，成形出阶梯盒形件(8)。

9.根据权利要求8所述的小圆角阶梯盒形件的成形方法，其特征在于，所述预成形件(6)的高度高于预设的所述阶梯盒形件(8)的高度，所述预成形件(6)的圆角大于所述整形件(7)的圆角。

10.根据权利要求8所述的小圆角阶梯盒形件的成形方法，其特征在于，所述整形凹模(1)的圆角区域、所述整形块(21)的所述整形圆角部(24)以及所述整形件(7)的圆角区域尺寸一致。

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