CN213350371U

CN213350371U - 一种筒形件辗压充液拉深成形装置

Info

Publication number: CN213350371U
Application number: CN202022232935.6U
Authority: CN
Inventors: 陈名涛; 郑铭智; 王刚
Original assignee: Shaoguan University
Current assignee: Shaoguan University
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2021-06-04
Anticipated expiration: 2030-10-09

Abstract

本实用新型公开了一种筒形件辗压充液拉深成形装置，包括辗压凸模、凹模和压边圈，所述压边圈设置在所述凹模的上方，所述压边圈用于将待成形的板料夹持在所述压边圈与所述凹模之间；所述辗压凸模的端部设置有一圆锥形辗压面；所述辗压凸模可在所述凹模内腔的轴向和径向上运动，并可绕自身中心轴和所述凹模内腔的中心轴转动；所述凹模上设置有用于向所述凹模内腔充入液体介质的通道，所述通道上设置有充液阀。本实用新型的筒形件辗压充液拉深成形装置，通过摆动辗压凸模对板料施加局部拉深，进而完成零件整体拉深。在拉深过程中，板料另一面施加液体压力，改善板料的应力状态，能有效提高板料的成形极限和零件成形质量，节约成本。

Description

一种筒形件辗压充液拉深成形装置

技术领域

本实用新型属于金属加工技术领域，具体涉及一种筒形件辗压充液拉深成形装置。

背景技术

目前，采用拉深成形工艺制造金属筒形件，具有生产率高、材料利用率高和生产成本低等优点，广泛用于汽车、仪器仪表、电子和航空航天等领域。

但由于工艺本身的特点，模具与金属板料之间的摩擦力，尤其压边圈对板料施加压边力，若压边圈施加的压力过小，法兰区容易失稳起皱。如果压边力过大，使得模具与板料的摩擦力过大，限制材料从法兰区流向凹模，导致筒形件在拉深过程中容易产生破裂以及壁厚不均匀等问题发生。

因而，对于拉深系数大、高径比大的筒形件，材料流动困难，变形不均匀，采用传统拉深成形需要多套模具进行多次拉深，导致此类筒形件的制造精度低、生产成本提高和生产周期延长。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种筒形件辗压充液拉深成形装置，以有效解决现有技术的不足之处。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种筒形件辗压充液拉深成形装置，包括辗压凸模、凹模和压边圈，所述压边圈设置在所述凹模的上方，所述压边圈用于将待成形的板料夹持在所述压边圈与所述凹模之间，所述辗压凸模的端部设置有一圆锥形辗压面；所述辗压凸模可在所述凹模内腔的轴向和径向上运动，并可绕自身中心轴和所述凹模内腔的中心轴转动；

所述凹模上设置有用于向所述凹模内腔充入液体介质的通道，所述通道上设置有充液阀，所述充液阀用于控制所述凹模内腔的液体压力。

相对于现有技术，本实用新型筒形件辗压充液拉深成形装置，通过辗压凸模上下和左右的运动以及自身转动和绕凹模中心轴的转动，对板料施加局部拉深，进而完成零件整体拉深。在拉深过程中，板料另一面施加液体压力，改善板料的应力状态，能有效提高板料的成形极限和零件成形质量，节约成本，解决材料流动困难导致拉深极限低、壁厚不均匀、破裂和起皱等问题。

进一步地，所述辗压凸模的中心轴与竖直平面成一锐角a，且构成所述圆锥形辗压面的一圆锥母线与所述板料平行。

设置辗压凸模的中心轴与竖直平面成一锐角a以及圆锥母线与板料平行，可使辗压凸模通过辗压局部板料，从小变形累计至板料的整体变形，进而可以减小板料的成形力，提高板料成形的均匀性。

进一步地，所述压边圈上与所述板料接触的位置，设置有第一环形槽，用于安装第一密封圈；所述凹模上与所述压边圈接触的位置，设置有第二环形槽，用于安装第二密封圈。

设置环形槽和密封圈，可保证密封性，进而保证本实用新型筒形件辗压充液拉深成形装置运行的稳定性和有效性。

进一步地，所述通道设置在所述凹模底部的中心位置。

将通道设置在凹模底部的中心位置，一来可保证液体压力均匀，二来也方便制作。

进一步地，所述凹模内腔的上端口设置有圆角。

设置圆角，方便板料的成形。

为了能更清楚地理解本实用新型，以下将结合附图阐述实用新型的具体实施方式。

附图说明

图1为本实用新型筒形件辗压充液拉深成形装置的结构示意图；

图2为本实用新型中辗压充液初始状态的示意图；

图3为本实用新型中辗压凸模局部辗压拉深的示意图；

图4为本实用新型中辗压凸模绕凹模中心轴转动的示意图；

图5为本实用新型中筒形件最终成形的示意图。

其中，附图标记为：

10、辗压凸模；11、圆锥形辗压面；12、圆锥母线；20、凹模；21、第二环形槽；22、第二密封圈；23、圆角；30、压边圈；31、第一环形槽；32、第一密封圈；40、板料；50、液体介质；60、通道；70、充液阀。

具体实施方式

为解决现有技术存在的不足与缺陷，本实用新型提供了一种筒形件辗压充液拉深成形装置，解决材料流动困难导致拉深极限低、壁厚不均匀、破裂和起皱等问题。

如图1至图5所示，一种筒形件辗压充液拉深成形装置，包括辗压凸模10、凹模20和压边圈30。

其中，所述压边圈30活动设置在所述凹模20的上方，所述压边圈30用于将待成形的板料40夹持在所述压边圈30与所述凹模20之间。

所述辗压凸模10的端部设置有一圆锥形辗压面11；所述辗压凸模10可在所述凹模20内腔的轴向和径向上运动，并可绕自身中心轴和所述凹模20内腔的中心轴转动。具体地，所述辗压凸模10设置在机床(图中未示)上，该机床为现有的机床，辗压凸模10安装在该机床上，可在机床的带动下在凹模20内腔的轴向和径向上运动，并可绕辗压凸模10自身中心轴和所述凹模20内腔的中心轴转动。更具体地，所述辗压凸模10的中心轴与竖直平面成一锐角a，且构成所述圆锥形辗压面11的一圆锥母线12与所述板料40平行，其中该锐角a不大于10°。在辗压凸模10辗压板料40时，与竖直平面成一定夹角的辗压凸模10，可通过辗压局部板料40，从小变形累计至板料40的整体变形，进而可以减小板料40的成形力，提高板料40成形的均匀性。

所述凹模20上设置有用于向所述凹模20内腔充入液体介质50的通道60，所述通道60上设置有充液阀70，所述充液阀70用于控制所述凹模20内腔的液体压力，所述充液阀70为现有常规技术，在此不做赘述。

更具体地，所述压边圈30上与所述板料40接触的位置，设置有第一环形槽31，用于安装第一密封圈32；所述凹模20上与所述压边圈30接触的位置，设置有第二环形槽21，用于安装第二密封圈22。具体地，所述第一环形槽31设置在靠近凹模20内腔上开口的位置，所述第一密封圈32与所述第一环形槽31匹配，所述第二密封圈22与所述第二环形槽21匹配，以进行有效地密封。

更具体地，所述通道60设置在所述凹模20底部的中心位置，所述通道60的中心轴与所述凹模20内腔的中心轴重合。可保证凹模20内液体压力均匀，也方便通道60的加工制作。

更具体地，所述凹模20内腔的上端口设置有圆角23，设置圆角23，使得板料40在变形时能够更好地贴合凹模20内腔，以方便板料40的成形。

本实用新型的筒形件辗压充液拉深成形装置，在使用时，通过机床带动辗压凸模10上下运动、左右运动、绕自身中心轴转动和绕凹模20内腔的中心轴转动，逐步对板料40施加局部辗压拉深，进而完成零件整体拉深。在辗压拉伸过程中，在凹模20内腔内充入液体介质50，使得液体压力作用于板料40的另一面，进而改善板料40的应力状态。

采用本实用新型的筒形件辗压充液拉深成形装置对板料40进行拉深成形，具体包括以下步骤：

S1，将板料40放置于凹模20上，压边圈30下压并与板料40接触，使用外部设备对压边圈30施加压边力F；后打开充液阀70，向凹模20内腔内注入液体介质50，并使液体介质50保持一定压力P，如图2所示；

S2，机床带动辗压凸模10往下运动，同时辗压凸模10绕自身中心轴转动；辗压凸模10接触到板料40初始上端面后继续往下运动一段距离h至一定高度位置，进而完成局部辗压拉深，如图3所示；

S3，辗压凸模10往上运动，脱离板料40并回到初始位置；

S4，辗压凸模10在凹模20内腔的径向运动一段距离r至一定水平位置，即辗压凸模10往左运动距离r；辗压凸模10绕自身中心轴转动，并往下运动至步骤S2中凸模最后所在的高度位置处，如图4所示；

S5，辗压凸模10绕自身中心轴转动的同时，绕着凹模20内腔的中心轴以半径r转动；

S6，按顺序重复步骤S3、步骤S4和步骤S5，其中辗压凸模10在凹模20内腔径向运动的距离r逐渐增大，直至完成该高度位置的辗压拉深成形，如图4所示；

S7，辗压凸模10再次往上运动，脱离板料40后回到初始位置；后按顺序重复步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5和步骤S6；其中，辗压凸模10接触到板料40初始上端面后继续往下运动的距离h逐渐增大；

经过辗压凸模10多次下压至不同的高度位置以及在凹模20的径向运动至不同的水平位置，进而完成每个高度位置和水平位置的辗压拉深成形，直到拉深距离达到设定的高度，最终完成筒形件成形，如图5所示，并取下零件。

具体地，在本实施例中，所述辗压凸模10在凹模20内腔的径向运动的距离r的初始值小于所述辗压凸模10外径的一半，亦即该距离r小于所述圆锥母线12的长度，以使辗压凸模10对板料40进行充分和全面的辗压，防止出现未辗压到的部分；同时，可确保辗压凸模10不会触碰到凹模20内腔侧壁，以保证安全性和板料40正常的成形。

更具体地，所述辗压凸模10接触到板料40后继续往下运动的距离h的初始值小于所述凹模20内腔深度的一半，可使得板料40成形时，凹模20内腔内具有一定的液体介质50，以使得液体介质50保持一定压力。

更具体地，在步骤S1中，根据所述板料40的变形情况调整压边力F的大小，同时，根据所述板料40的应力和应变状态调整压力P的大小。在板料40成形过程中，压边力F根据板料40变形情况进行调控，可使得位于夹持位置处的板料40能够更多地流向凹模20。同时，调整压力P的大小，可有效地改善不同成形阶段板料40的应力和应变状态，进而提高板料40成形极限。

相对于现有技术，本实用新型筒形件辗压充液拉深成形装置，通过辗压凸模上下和左右的运动以及自身转动和绕凹模中心轴的转动，对板料施加局部拉深，进而完成零件整体拉深。在拉深过程中，板料另一面施加液体压力，改善板料的应力状态，能有效提高板料的成形极限和零件成形质量，节约成本，解决材料流动困难导致拉深极限低、壁厚不均匀、破裂和起皱等问题。采用本实用新型的筒形件辗压充液拉深成形装置对板料进行拉深成形，通过辗压凸模的上下运动和“自转”完成局部辗压拉深，并通过辗压凸模的左右运动和“公转”完成整体拉深成形。相比于传统的拉深成形，本实用新型中的辗压凸模通过局部辗压拉深逐步完成整体零件拉深成形，改善了材料的不均匀变形；同时，向凹模内腔增加充液压力，改变了板料的应力和应变状态，可有效延缓板料壁厚减薄的速度，提高板料的成形极限；此外，本实用新型中的辗压充液拉深，可有效减小拉深力，从而降低设备的吨位要求和生产成本。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种筒形件辗压充液拉深成形装置，包括辗压凸模(10)、凹模(20)和压边圈(30)，所述压边圈(30)设置在所述凹模(20)的上方，所述压边圈(30)用于将待成形的板料(40)夹持在所述压边圈(30)与所述凹模(20)之间，其特征在于，所述辗压凸模(10)的端部设置有一圆锥形辗压面(11)；所述辗压凸模(10)可在所述凹模(20)内腔的轴向和径向上运动，并可绕自身中心轴和所述凹模(20)内腔的中心轴转动；

所述凹模(20)上设置有用于向所述凹模(20)内腔充入液体介质(50)的通道(60)，所述通道(60)上设置有充液阀(70)，所述充液阀(70)用于控制所述凹模(20)内腔的液体压力。

2.根据权利要求1所述的筒形件辗压充液拉深成形装置，其特征在于，所述辗压凸模(10)的中心轴与竖直平面成一锐角a，且构成所述圆锥形辗压面(11)的一圆锥母线(12)与所述板料(40)平行。

3.根据权利要求1所述的筒形件辗压充液拉深成形装置，其特征在于，所述压边圈(30)上与所述板料(40)接触的位置，设置有第一环形槽(31)，用于安装第一密封圈(32)；所述凹模(20)上与所述压边圈(30)接触的位置，设置有第二环形槽(21)，用于安装第二密封圈(22)。

4.根据权利要求1所述的筒形件辗压充液拉深成形装置，其特征在于，所述通道(60)设置在所述凹模(20)底部的中心位置。

5.根据权利要求1所述的筒形件辗压充液拉深成形装置，其特征在于，所述凹模(20)内腔的上端口设置有圆角(23)。