CN117340094A - 一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及薄壁钣金局部特征冲压成型技术领域，公开了一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，利用凸模和凹模压紧弧形壁结构，第一支撑杆与第一冲压杆在第一斜面作用下产生横向运动，对弧形壁结构产生沿径向且向内侧的挤压，实现弧形壁结构上凹部成形；第二支撑杆与第二冲压杆在第二斜面作用下产生横向运动，对弧形壁结构产生沿径向且向外侧的挤压，实现弧形壁结构上凸出部成形。而且在弧形壁结构上进行凸出部和凹部的同时成形过程中，除成形区域外的其它区域的材料始终处于受压制的状态，对零件的起皱有很好的抑制作用，从而保证零件的成形表面质量。

Description

一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具

技术领域

本发明涉及薄壁钣金局部特征冲压成型技术领域，公开了一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具。

背景技术

航空发动机的钣金防护罩为薄壁钣金件，薄壁钣金件上冲压形成有向弧形壁结构内侧凹陷的凹部，以及向弧形壁外侧凸出的凸出部。成形工艺为先采用预成型毛坯件冲压成形零件的主体结构(弧形壁结构)，再单独在弧形壁结构上对凸出部及凹部位置进行局部成形。

现有技术中在对弧形壁结构进行局部特征成形时，采用传统的冲压模具(凸、凹模直接压形)进行成形。但由于弧形壁结构在冲压成形时，在材料的内部产生不均衡的内应力，加之零件的为薄壁结构，如壁厚0.3mm左右，其刚性差，因此在弧形壁结构的局部成形的凹部或凸出部周围产生细密的皱纹，成形表面质量较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，可实现在弧形壁结构上进行凸出部和凹部的同时成形，且成形过程中除成形区域外的其它区域的材料始终处于受压制的状态，对零件的起皱有很好的抑制作用，从而保证零件的成形表面质量。

为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，所述薄壁钣金为弧形壁结构，所述弧形壁结构上冲压形成有向弧形壁结构内侧凹陷的凹部，以及向弧形壁外侧凸出的凸出部；所述冲压模具用于在冲压过程中固定弧形壁结构，所述冲压模具包括：

凹模，所述凹模用于与弧形壁结构的外壁贴合，所述凹模上与所述凹部对应的位置设置有沿凹模径向的第一通孔，所述第一通孔内活动安装有第一冲压杆，所述第一冲压杆的头部用于在弧形壁结构上成型所述凹部；

凸模，所述凸模用于与弧形壁结构的内壁贴合，所述凸模上与所述凸出部对应的位置设置有沿凸模径向的第二通孔，所述第二通孔内活动安装有第二冲压杆，所述第二冲压杆的头部用于在弧形壁结构上成型所述凸出部；所述凹模上设置有可供凸出部成型的第一凹槽，所述凸模上设置有可供凹部成型的第二凹槽；

底座，所述底座上设置有第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆与第一冲压杆相垂直，所述第一支撑杆远离底座的一端设置有第一斜面，所述第一冲压杆的尾部与第一斜面相接触；所述第二支撑杆与第二冲压杆相垂直，所述第二支撑杆远离底座的一端设置有第二斜面，所述第二冲压杆的尾部与第二斜面相接触；

限位框，所述限位框位于底座的上表面的正上方，所限位框设置有放置槽，所述放置槽的直径由上至下平滑递减，所述放置槽用于容纳相互契合后的凸模和凹模，且契合后的所述凸模的外壁以及所述凹模的外壁均与放置槽内壁接触；所述限位框在第一支撑杆对应的位置开设有可供第一支撑杆和限位框相互滑动的第一导向槽，所述限位框在第二支撑杆对应的位置开设有可供第二支撑杆和限位框相互滑动的第二导向槽；

加力杆，所述加力杆用于向所述凸模施加挤压力，且该挤压力与第一冲压杆相垂直。

进一步地，所述凸模截面为多个扇环结构的环状瓣膜，所述加力杆与凸模接触的端头为锥形头，且所述凸模内侧壁设置有与锥形头配合的第三斜面。

进一步地，所述放置槽为贯穿限位框的通槽，所述放置槽底部设置有限位缩径环，所述放置槽底部还设置有底板，所述底板的直径大于限位缩径环的直径，所述底板通过所述限位缩径环活动安装于所述放置槽内。

进一步地，所述底座上开设有插孔，所述插孔内活动安装有可将凹模、凸模从放置槽内顶出的顶杆。

进一步地，所述顶杆端头与所述底板底部相抵接。

进一步地，所述底座上在第一支撑杆、第二支撑杆对应的位置分别设置有安装槽，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆可拆卸插入对应的安装槽内。

进一步地，所述底座上表面与所述限位框的底部之间设置有限位块。

与现有技术相比，本发明所具备的有益效果是：本发明利用凸模和凹模压紧弧形壁结构，第一支撑杆与第一冲压杆在第一斜面作用下产生横向运动，对弧形壁结构产生沿径向且向内侧的挤压，实现弧形壁结构上凹部成形；第二支撑杆与第二冲压杆在第二斜面作用下产生横向运动，对弧形壁结构产生沿径向且向外侧的挤压，实现弧形壁结构上凸出部成形。而且在弧形壁结构上进行凸出部和凹部的同时成形过程中，除成形区域外的其它区域的材料始终处于受压制的状态，对零件的起皱有很好的抑制作用，从而保证零件的成形表面质量。

附图说明

图1为实施例中成型后的薄壁钣金结构示意图；

图2为实施例中冲压模具的结构示意图；

图3为图2中剖面A-A的结构示意图；

其中，1、弧形壁结构；2、凹部；3、凸出部；4、凹模；5、第一冲压杆；6、凸模；7、第二冲压杆；8、第一凹槽；9、第二凹槽；10、底座；11、第一支撑杆；12、第二支撑杆；13、第一斜面；14、第二斜面；15、限位框；16、放置槽；17、第一导向槽；18、加力杆；19、第三斜面；20、限位缩径环；21、底板；22、顶杆；23、限位块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

参见图1-图3，一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，所述薄壁钣金为弧形壁结构1，所述弧形壁结构1上冲压形成有向弧形壁结构1内侧凹陷的凹部2，以及向弧形壁外侧凸出的凸出部3；所述冲压模具用于在冲压过程中固定弧形壁结构1，所述冲压模具包括：

凹模4，所述凹模4用于与弧形壁结构1的外壁贴合，所述凹模4上与所述凹部2对应的位置设置有沿凹模4径向的第一通孔，所述第一通孔内活动安装有第一冲压杆5，所述第一冲压杆5的头部用于在弧形壁结构1上成型所述凹部2；

凸模6，所述凸模6用于与弧形壁结构1的内壁贴合，所述凸模6上与所述凸出部3对应的位置设置有沿凸模6径向的第二通孔，所述第二通孔内活动安装有第二冲压杆7，所述第二冲压杆7的头部用于在弧形壁结构1上成型所述凸出部3；所述凹模4上设置有可供凸出部3成型的第一凹槽8，所述凸模6上设置有可供凹部2成型的第二凹槽9；

底座10，所述底座10上设置有第一支撑杆11和第二支撑杆12，所述第一支撑杆11与第一冲压杆5相垂直，所述第一支撑杆11远离底座10的一端设置有第一斜面13，所述第一冲压杆5的尾部与第一斜面13相接触；所述第二支撑杆12与第二冲压杆7相垂直，所述第二支撑杆12远离底座10的一端设置有第二斜面14，所述第二冲压杆7的尾部与第二斜面14相接触；

限位框15，所述限位框15位于底座10的上表面的正上方，所限位框15设置有放置槽16，所述放置槽16的直径由上至下平滑递减，所述放置槽16用于容纳相互契合后的凸模6和凹模4，且契合后的所述凸模6的外壁以及所述凹模4的外壁均与放置槽16内壁接触；所述限位框15在第一支撑杆11对应的位置开设有可供第一支撑杆11和限位框15相互滑动的第一导向槽17，所述限位框15在第二支撑杆12对应的位置开设有可供第二支撑杆12和限位框15相互滑动的第二导向槽；

加力杆18，所述加力杆18用于向所述凸模6施加挤压力，且该挤压力与第一冲压杆5相垂直。

在本实施例中，冲压模具安装于液压机或冲床设备上，冲压模具的底座10设置于液压机或冲床设备的水平平台上，加力杆18位于凸模6的正上方，且加力杆18与液压机或冲床设备的伸缩端驱动连接。在需要对弧形壁结构1进行凸出部3和凹部2进行冲压成型时，先将弧形壁结构1沿弧形壁结构1轴向竖直放置于凹模4和凸模6之间，然后将凹模4和凸模6契合夹住弧形壁结构1后，将契合后的凹模4和凸模6放置于限位框15的放置槽16内。由于放置槽16的直径由上至下平滑递减形成斜面，当控制液压机或冲床设备的伸缩端驱动加力杆18下行时，带动凹模4、凸模6下行，在与放置槽16内壁斜面契合作用下使凹模4和凸模6共同作用将弧形壁结构1夹紧。在加力杆18持续下行过程中，第一支撑杆11与第一冲压杆5在第一斜面13作用下产生横向运动，对弧形壁结构1产生沿径向且向内侧的挤压，实现弧形壁结构1上凹部2成形；与此同时，第二支撑杆12与第二冲压杆7在第二斜面14作用下产生横向运动，对弧形壁结构1产生沿径向且向外侧的挤压，实现弧形壁结构1上凸出部3成形。而且在弧形壁结构1上进行凸出部3和凹部2的同时成形过程中，除成形区域外的其它区域的材料始终处于受压制的状态，对零件的起皱有很好的抑制作用，从而保证零件的成形表面质量。

本实施例中所述凸模6截面为多个扇环结构的环状瓣膜，所述加力杆18与凸模6接触的端头为锥形头，且所述凸模6内侧壁设置有与锥形头配合的第三斜面19。加力杆18端头的锥形头与凸模6的第三斜面19相配合，当加力杆18下行过程中加力杆18施加的竖向力可分解为带动凹模4、凸模6下行的竖向分力和进一步将凹模4和凸模6沿径向压紧的压紧分力，可以在保证凹部2和凸出部3成型的同时，能够进一步将成形区域外的其它区域的材料压紧在凹模4和凸模6之间，进一步抑制局部成型过程中褶皱的产生。

本实施例中的所述放置槽16为贯穿限位框15的通槽，所述放置槽16底部设置有限位缩径环20，所述放置槽16底部还设置有底板21，所述底板21的直径大于限位缩径环20的直径，所述底板21通过所述限位缩径环20活动安装于所述放置槽16内。底板21通过可拆卸的方式安装在放置槽16的底部，安装过程中可以是凸模6和凹模4的底部与底板21接触，底板21既可以起到承托凸模6和凹模4的作用，防止加力杆18带动凸模6和凹模4下行过程中凸模6和凹模4之间产生竖向错位的问题。同时当限位框15长时间使用后可能导致放置槽16变形，只需要更换带放置槽16的限位框15即可，底板21可以重复使用，节约成本。

本实施例中所述底座10上开设有插孔，所述插孔内活动安装有可将凹模4、凸模6从放置槽16内顶出的顶杆22。在弧形壁结构1上的局部特征冲压成型后，将限位框15固定，并采用顶杆22施加向上的力并将该向上的力作用于凹模4或凸模6，有利于成型后将凹模4和凸模6从限位槽内脱出，便于快速取出成型后的薄壁钣金件。需要说明的是，顶杆22顶出凸模6和凹模4这一动作，顶杆22端头可以穿过缩径限位环内环直接作用于凸模6和凹模4上，顶出凸模6和凹模4。然而这种操作方式容易在顶出过程中损坏凸模6或凹模4，因此本实施例优先考虑将所述顶杆22端头与所述底板21底部相抵接，通过顶杆22作用于底板21的方式，将底板21连同凸模6和凹模4一起顶起，从而实现凸模6和凹模4的脱出，且能保护凸模6和凹模4不被顶杆22损坏。

本实施例中的所述底座10上在第一支撑杆11、第二支撑杆12对应的位置分别设置有安装槽，所述第一支撑杆11和所述第二支撑杆12可拆卸插入对应的安装槽内，可以在第一支撑杆11或第二支撑杆12损坏或长期使用导致变形后直接更换第一支撑杆11或第二支撑杆12，规避常规将第一支撑杆11或第二支撑杆12固定在安装槽内导致损坏后不易更换的问题。

本实施例中所述底座10上表面与所述限位框15的底部之间设置有限位块23，限位块23的设置可以起到对限位框15的下行距离限位的作用，从而可以规避凸出部3和凹部2在成型过程中产生过挤压的问题，进一步保证了凸出部3和凹部2的成型质量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，所述薄壁钣金为弧形壁结构(1)，所述弧形壁结构(1)上冲压形成有向弧形壁结构(1)内侧凹陷的凹部(2)，以及向弧形壁外侧凸出的凸出部(3)；所述冲压模具用于在冲压过程中固定弧形壁结构(1)，其特征在于，所述冲压模具包括：

凹模(4)，所述凹模(4)用于与弧形壁结构(1)的外壁贴合，所述凹模(4)上与所述凹部(2)对应的位置设置有沿凹模(4)径向的第一通孔，所述第一通孔内活动安装有第一冲压杆(5)，所述第一冲压杆(5)的头部用于在弧形壁结构(1)上成型所述凹部(2)；

凸模(6)，所述凸模(6)用于与弧形壁结构(1)的内壁贴合，所述凸模(6)上与所述凸出部(3)对应的位置设置有沿凸模(6)径向的第二通孔，所述第二通孔内活动安装有第二冲压杆(7)，所述第二冲压杆(7)的头部用于在弧形壁结构(1)上成型所述凸出部(3)；所述凹模(4)上设置有可供凸出部(3)成型的第一凹槽(8)，所述凸模(6)上设置有可供凹部(2)成型的第二凹槽(9)；

底座(10)，所述底座(10)上设置有第一支撑杆(11)和第二支撑杆(12)，所述第一支撑杆(11)与第一冲压杆(5)相垂直，所述第一支撑杆(11)远离底座(10)的一端设置有第一斜面(13)，所述第一冲压杆(5)的尾部与第一斜面(13)相接触；所述第二支撑杆(12)与第二冲压杆(7)相垂直，所述第二支撑杆(12)远离底座(10)的一端设置有第二斜面(14)，所述第二冲压杆(7)的尾部与第二斜面(14)相接触；

限位框(15)，所述限位框(15)位于底座(10)的上表面的正上方，所限位框(15)设置有放置槽(16)，所述放置槽(16)的直径由上至下平滑递减，所述放置槽(16)用于容纳相互契合后的凸模(6)和凹模(4)，且契合后的所述凸模(6)的外壁以及所述凹模(4)的外壁均与放置槽(16)内壁接触；所述限位框(15)在第一支撑杆(11)对应的位置开设有可供第一支撑杆(11)和限位框(15)相互滑动的第一导向槽(17)，所述限位框(15)在第二支撑杆(12)对应的位置开设有可供第二支撑杆(12)和限位框(15)相互滑动的第二导向槽；

加力杆(18)，所述加力杆(18)用于向所述凸模(6)施加挤压力，且该挤压力与第一冲压杆(5)相垂直。

2.根据权利要求1所述的用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，其特征在于，所述凸模(6)截面为多个扇环结构的环状瓣膜，所述加力杆(18)与凸模(6)接触的端头为锥形头，且所述凸模(6)内侧壁设置有与锥形头配合的第三斜面(19)。

3.根据权利要求1所述的用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，其特征在于，所述放置槽(16)为贯穿限位框(15)的通槽，所述放置槽(16)底部设置有限位缩径环(20)，所述放置槽(16)底部还设置有底板(21)，所述底板(21)的直径大于限位缩径环(20)的直径，所述底板(21)通过所述限位缩径环(20)活动安装于所述放置槽(16)内。

4.根据权利要求3所述的用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，其特征在于，所述底座(10)上开设有插孔，所述插孔内活动安装有可将凹模(4)、凸模(6)从放置槽(16)内顶出的顶杆(22)。

5.根据权利要求4所述的用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，其特征在于，所述顶杆(22)端头与所述底板(21)底部相抵接。

6.根据权利要求1所述的用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，其特征在于，所述底座(10)上在第一支撑杆(11)、第二支撑杆(12)对应的位置分别设置有安装槽，所述第一支撑杆(11)和所述第二支撑杆(12)可拆卸插入对应的安装槽内。

7.根据权利要求1所述的用于薄壁钣金局部成形的冲压模具，其特征在于，所述底座(10)上表面与所述限位框(15)的底部之间设置有限位块(23)。