CN87105921A - 有底圆筒的缩口方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于有底圆筒的缩口方法及装置，现有技术主要是使用外支承法，当要达到较小的缩口系数时，需经过多次缩口。本发明是在缩口过程的开始阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件与缩口上模紧密贴合形成密封腔，将高压流体置于密封腔内且与密封腔外的气体形成高压差而成为高压流体内支承，再继续对工件进行缩口。使用本发明有效地防止了失稳起趋现象，一次缩口即可达到较小的缩口系数，比现有技术的口部缩小尺寸提高一倍。工效大大提高。

Description

本发明属于冷冲压技术中对有底圆筒进行缩口的方法及装置。

现有的缩口方法主要为模具成型法，它是对有底圆筒工件或管形工件，通过成型模中的缩口上模将其口部直径缩小的一种成型方法。它通常有三种形式：（1）无支承缩口，（2）外支承缩口，（3）内外支承缩口。当采用无支承缩口法时，工件缩口部份的材料由于受缩口上模的切向压应力的作用而又无滑动外支承模的包容和支承，所以最易失稳而发生起趋现象。当采用外支承缩口法时，工件缩口部份的材料在滑动外支承模的包容和支承下由缩口上模缩口，失稳起趋现象有所改善，然而当要求得到尽可能小的缩口系数（缩口后的工件直径/缩口前的工件直径）时，为了避免材料失稳起趋，需经过多次缩口。当采用内外支承缩口法时，由于工件缩口部份的材料在外部和内部支承模的包容和支承下由缩口上模缩口，与无支承缩口法和外支承缩口法相比，材料最难失稳起趋，且一次缩口即能得到较小的缩口系数。但是，迄今为止，内外支承缩口法还只能用于管形工件的缩口，对有底圆筒工件如采用此法，则在成型后内支承无法取上。因此，对有底圆筒工件应用模具成型法进行缩口时，还只能采用无支承缩口法或外支承缩口法，由于相应的缩口装置没有内支承，要达到较小的缩口系数就需经过多次缩口，因而生产效率低，产品成本高。

本发明的目的是提出对有底圆筒工件采用内外支承法进行缩口的方法，该方法通过一次缩口即能达到较小的缩口系数而工件不出现失稳起趋现象，且不存在成型后内支承无法取出的问题，并设计出实施该方法的装置。

本发明关于有底圆筒的缩口方法是，在由缩口上模、滑动外支承和底部支承组成的成型模对工件进行缩口的基础上，再在缩口前和缩口过程中采用下列三种技术方案之一种：

（一），将上述成型模装联于一个可开合的封闭机构内部，当工件放入成型模内后，闭合封闭机构，对封闭机构内部气体进行增压以形成高压气体，再在缩口过程的开始阶段即预缩口阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件和缩口上模紧密贴合形成密封腔，将高压气体密封在密封腔内，然后再对介于封闭机构与密封腔之间的高压气体进行排气减压，使密封内外气体形成高压差而密封腔内的气体成为高压内支承，再继续对工件进行缩口。

封闭机构可以开合的目的，一是开启后可以使工件在缩口前能够放入封闭机构内的成型模之中，并在缩口后能够取出，二是闭合后可以对其内部气体进行增压以形成高压气体。

对封闭机构内部气体进行增压的方法，可以是经开闭控制元件并经封闭机构的进气口将高压气体充入封闭机构内部，也可以是压缩封闭机构内部气体的体积，还可以是这两种方法一并使用。

对介于封闭机构与密封腔之间的高压气体进行排气减压的方法，可以是开启封闭机构，但最好是在封闭机构上设置有排气孔和开闭控制元件。

（二），当工件放入成型模内后，再在缩口过程的开始阶段即预缩口阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件和缩口上模紧密贴合形成密封腔，再经缩口上模上的进气口将高压气体充入密封腔内而成为高压气体内支承，再继续对工件进行缩口。

（三），当工件放入成型模内后，在缩口过程的开始阶段即预缩口阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件和缩口上模紧密贴合形成密封腔，并经开闭控制元件及缩口上模上的进液口，将高压液体充入密封腔内而成为高压液体内支承，随着缩口的继续进行，密封腔体积变小，密封腔内多余液体经与缩口上模上的出液口接通的溢流阀溢出。

上述缩口方法的三种技术方案的共同点为：（1），都是当工件放入成型模内后，再在缩口过程的开始阶段即预缩口阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件和缩口上模紧密贴合起密封作用而形成密封腔。（2），都是将高压流体置于该密封腔内并使密封腔内的高压流体与密封腔外的气体形成内高外低的高压差而成为高压流体内支承，再继续对工作进行缩口。

本发明关于有底圆筒的缩口装置有三种类型，它们都具有由缩口上模，滑动外支承和底部支承组成的成型模，还有复位元件和下座，并同时具有下列三种类型的技术方案之一种：

（一），该装置具有一个可开合的封闭机构，封闭机构上设置有排气孔和开闭控制元件，而上述成型模装联于该封闭机构内部。本发明的缩口方法中第（一）种技术方案，就是用该种类型的缩口装置实施的。

封闭机构的结构形式可有多种变换，但最好由活塞、密封圈以及可以作相对运动的增压气缸和下座组成。因为这种气缸活塞结构形式的封闭机构，通过自身的活塞运动，既可以压缩内部气体的体积以形成高压气体，又可推动成型模完成对工件的缩口，一举而多得。

为了减轻活塞对气体增压的工作量，最好再在增压气缸或下座上开有进气口，该进气口经开闭控制元件与高压气体发生源相接通。

（二），该装置的缩口上模上开有进气口，该进气口与高压气体发生源直接相通或经开闭控制元件相通。本发明的缩口方法中第（二）种技术方案，就是用该种类型的缩口装置实施的。

当缩口上模上的进气口与高压气体发生源直接相通时，最好是该装置具有一个由活塞、密封圈以及可以作相对运动的增压气缸和缩口上模组成的增压机构，缩口上模上开有进气口，该进气口与增压气缸的内部空腔直接相通。

为了减轻活塞对气体增压的工作量，最好再在增压气缸上开有进气口，该进气口经开闭控制元件与高压气体发生源相接通。

（三），该装置的缩口上模上同时有进液口和出液口，进液口经开闭控制元件与高压液体发生源相接通，出液口与溢流阀相接通。本发明的缩口方法中第（三）种技术力量，就是用该种类型的缩口装置实施的。

上述装置的三种类型的技术方案中，复位元件可以是弹簧或橡胶件等，也可以是液压伸缩元件，或者是由穿过下座上带有密封圈的孔的杆件，与设置在升降台面的凹孔内的弹簧组成等等。设置在进气口、进液口处或排气孔处的开闭控制元件，可以是单个另件，例如阀蕊或阀片等构件，也可以是由多个另件组装而成，例如电磁阀、截止阀等阀件，它们的作用都是适时地控制进气口、进液口或排气孔的开通和闭塞。

使用本发明的缩口方法及装置，在对有底园筒工件进行缩口的过程中，当密封腔内以高压气体作为内支承时，其压力将随着缩口过程的进行而不断提高，当密封腔内以高压液体为内支承时，其压力大小不变。这样，在预缩口阶段结束即工件与缩口上模紧密贴合形成密封腔后，工件的缩口均在高压流体内支承的支承下进行，因而，通过一次缩口即可达到较小的缩口系数，工件表面光洁，且缩口完成后，不存在内支承无法取出的问题。特别是采用高压气体作为内支承时，在缩口完成后，高压气体可直接排入大气，更提高了生产率，降低了成本。

下面结合附图对本发明的缩口装置进行具体描述。

图1，一种具有封闭机构的有底圆筒缩口装置的剖视图。

图2，图1的A-A剖视图。

图3，又一种封闭机构的剖视图。

图4，一种缩口上模上的进气口经开闭控制元件与高压气体发生源相接通的缩口装置剖视图。

图5，一种缩口上模上的进气口与高压气体发生源直接相通的缩口装置剖视图。

图6，一种缩口上模上的进液口经开闭控制元件与高压液体发生源相接通的缩口装置剖视图。

图1所示为本发明的第一种类型的缩口装置，它是使用上述第（一）种缩口方法的最佳缩口装置。该装置具有一个由活塞（4）、密封圈（3）以及可以作相对运动的增压气缸（2）和下座（14）组成的可开合的封闭机构，而由缩口上模（5）、滑动外支承（6）和底部支承（15）组成的成型模装联于该封闭机构内部。增压气缸（2）与固定机架（1）装联，下座（14）与升降台面（16）装联。由升降台面（16）的上下运动可造成下座（14）与增压气缸（2）的相对运动，使封闭机构完成打开和闭合的动作。缩口上模（5）与活塞（4）装联，由活塞（4）的向下运动可起到压缩封闭机构内部气体的体积和推动缩口上模（5）对工件（7）进行缩口的作用。为减轻由活塞（4）对气体进行增压的工作量，在增压气缸（2）上开有进气口（9），该进气口（9）经开闭控制元件（10）与高压气体发生源（图中未画）相接通。下座（14）上装有开闭控制元件（8）和复位元件（13），并开有排气孔（11）。开闭控制元件（8）的作用是在缩口过程中，当滑动外支承（6）滑动到一定位置时，使排气孔（11）打开，并在缩口完成后适时关闭。图中进气口（9）处的开闭控制元件（10）选用的是二位二通电磁阀，复位元件（13）选用的是压缩弹簧。当排气孔（11）处的开闭控制元件（8）选用的是活动阀芯时，它可以借助于复位元件（13）即压缩弹簧复位（或则也可以与滑动外支承（6）装联）以便关闭排气孔（11）。为防止压缩弹簧失稳，可在滑动外支承（6）或下座（14）上装有或置有若干个芯棒（12），若压缩弹簧的稳定性好，则可不设芯棒（12）。

图2进一步显示了滑动外支承（6）与下座（14）的装配状况。

以图1所示装置对有底圆筒工件（7）进行缩口，当活塞（4）在增压气缸（2）内处于图示Ⅰ位时，下座（14）由升降台面（16）带动而上升到最高点，与增压气缸（2）闭合，由于橡胶或其它材料制成的密封圈（3）起密封作用，从而形成一个封闭机构。先将高压气体发生源即空压机储气筒内压力为0.6MP_a的气体通过装在进气口（9）上的开闭控制元件（10）即选用的二位二通电磁阀充入封闭机构内也即增压气缸（2）内。当增压气缸（2）内充满压力为0.6MP_a的气体后，活塞（4）从图示Ⅰ位下降到图示Ⅱ位时，增压气缸（2）内的气体压力已达到3MP_a，缩口上模（5）已对工件（7）进行了预缩口（一般情况下，预缩口的宽度为5～10毫米），压力大约为3MP_a的高压气体被密封在工件（7）和缩口上模（5）之间的密封腔（17）内。活塞（4）继续下降时，缩口上模（5）通过推动滑动外支承（6）向下滑动而带动开闭控制元件（8）即选用的活动阀芯打开排气孔（11），介于增压气缸（2）与密封腔（17）之间的压力为3MP_a的高压气体通过排气孔（11）排气，压力立即减到与大气压一致，而密封腔（17）内的气体压力仍保持为3MP_a左右，从而使密封腔（17）内外气体形成高压差而密封腔（17）内的气体成为高压内支承。随着活塞（4）的继续下降，被密封在密封腔（17）内的气体压力不断提高。当缩口完成，活塞（4）到达图示Ⅲ位时，密封腔（17）内的气体压力可达到5.5～6MP_a。这样，该装置使工件（7）在压力不断增大的高压气体内支承的支承下进行缩口，一次缩口即能获得很小的缩口系数。成型完毕后，活塞（4）带动缩口上模（5）离开工件（7），密封腔（17）内的高压气体进入大气，滑动外支承（6）和开闭控制元件（8）即选用的活动阀蕊在复位元件（13）即压缩弹簧的作用下复位，排气孔（11）也随之关闭，下座（14）随升降台面（16）下降，底部支承（15）将工件（7）托出后，便可取出成型工件（7）。

图3是又一种封闭机构的剖视图。该封闭机构由拉压杆（18）、密封圈（3）以及可以作相对运动的封气罩（2′）和下座（14）组成，它同样可以开启和闭合。封气罩（2′）的进气口（9）上装有与高压气体发生源（图中未画）相接通的开闭控制元件（10），图中选用的为二位二通电磁阀。当封气罩（2′）与下座（14）闭合而形成封闭机构后，可经进气口（9）上的开闭控制元件（10）将高压气体充入封闭机构内部，达到对封闭机构内部气体进行增压的目的。该封闭机构的排气孔（11）的开、闭，都是单独通过装在排气孔（11）上的开闭控制元件（8）即选用的二位二通电磁阀实现的，而不必如图1那样借助于滑动外支承（6）和复位元件（13）实现。

图4、5和图6分别为本发明的第（二）、第（三）种类型的缩口装置，它们分别使用上述第（二）、第（三）种缩口方法。它们都有由缩口上模（5）、滑动外支承（6）和底部支承（15）组成的成型模，还有复位元件（13）和下座（14），缩口上模（5）上都开有流体进口即进气口（19）或进液口（20）。当复位元件（13），选用了压缩弹簧（或橡胶圈）后，必要时可加设蕊棒（12）。但由于它们使用的高压流体不同，或增压的方法不同，其结构和原理也略有不同，现按图分述如下：

图4为使用第（二）种缩口方法的一种缩口装置，缩口上模（5）的进气口（19）上装有开闭控制元件（10），图中选用的为二位二通电磁阀，该开闭控制元件（10）与高压气体发生源（图中未画）相接通。当工件（7）放入滑动外支承（6）内后，缩口上模（5）下降并对工件（7）进行预缩口以使工件（7）和缩口上模（5）紧密贴合形成密封腔（17），然后再通过开闭控制元件（10）将高压气体发生源的高压气体充入密封腔（17）内而成为高压气体内支承。当开闭控制元件（10）适时关闭后，缩口上模（5）继续下降对工件（7）进行缩口，密封腔（17）内的高压气体体积变小而压力仍继续提高。成型后，缩口上模（5）上升，密封腔（17）内高压气体自然排出，滑动外支承（6）复位，下座（14）随升降台面（16）下降后，底部支承（15）上升，便可取出成型工作（7）。

图4所示装置如不用开闭控制元件（10）而将缩口上模（5）上的进气口（19）与高压气体发生源直接相通，也能达到本发明的目的。但这样的装置在取、装工件（7）时会造成一定的流体空耗。

图5为使用第（二）种缩口方法的又一种很好的缩口装置。该装置具有一个由活塞（4）、密封圈（3）以及可以作相对运动的增压气缸（2）和缩口上模（5）组成的增压机构，缩口上模（5）上开有进气口（19），该进气口（19）与增压气缸（2）的内部空腔直接相通，滑动外支承（6）、底部支承（15）和复位元件（13）均设置于下座（14）上。增压气缸（2）与固定机架（1）装联，下座（14）与升降台面（图中未画）装联。缩口上模（5）依靠密封圈（3）的摩擦力与增压气缸（2）装联，且依靠滑动外支承（6）复位时向上推动它而回复到上始点。为减轻活塞（4）对气体增压的工作量，在增压气缸（2）上开有进气口（9），该进气口（9）经开闭控制元件（10）（图中选用的二位二通电磁阀）与高压气体发源（图中未画）相接通。

以图5所示装置对工件（7）进行缩口，当活塞（4）在增压气缸（2）内处于图示Ⅰ位时，缩口上模（5）正处于上始点，由升降台面推动下座（14）和底部支承（15）上升到顶位而同时完成了对工件（7）的顶缩口，然后，将高压气体发生源即空气压缩机储气筒内压力为0.6MP_a的气体通过进气口（9）上的开闭控制元件（10）充入增压气缸（2）内。当活塞（4）从图示Ⅰ位下降到与缩口上模（5）接触时，增压气缸（2）内的气体压力已达到3MP_a，因缩口上模（5）的进气口（19）与增压气缸（2）的内部空腔直接相通，故相同压力的高压气体也已充满在工件（7）和缩口上模（5）之间的密封腔（17）内，並成为高压气体内支承。随着活塞（4）的继续下降直至到达Ⅱ位时，密封腔（17）内的气体压力又有提高，工件（7）也在高压气体内支承的支承下完成缩口。活塞（4）即可上升，滑动外支承（6）受复位元件（13）的复位力作用而推动缩口上模（5）上升到上始点，再由升降台面带动下座（14）下降，由底部支承（15）将工件（7）托出。

图5所示装置与图1所示装置相比，用气量减少，且噪音小，特别是加工铝制品工件时，即使增压气缸（2）上不设进气口（9）也完全可以通过一次缩口达到较小的缩口系数。

图6为使用第（三）种缩口方法的以高压液体作为内支承的缩口装置。该装置的缩口上模（5）上同时有进液口（20）和出液口（21），进液口（20）经开闭控制元件（10）（图中选用的为二位二通电磁阀）与高压液体发生源（图中未画）相接通，出液口（21）上装有溢流阀（22）。当缩口上模（5）下降并对工件（7）进行预缩口从而形成密封腔（17）后，再经开闭控制元件（10）和缩口上模（5）上的进液口（20），将高压液体发生源的高压液体充入密封腔（17）内，并达到缩口上模（5）上溢流阀（22）所控制的压力而成为高压液体内支承。这时，缩口上模（5）继续下降对工件（7）进行缩口，密封腔（17）的体积变小，密封腔（17）内多余的液体从溢流阀（22）排出。工件（7）成型后，由开闭控制元件（10）使进液口（19）与高压液体发生源断路，缩口上模（5）上升，滑动外支承（6）在复位元件（13）的复位力作用下复位，下座（14）随升降台面（16）下降，底部支承（15）将工件（7）托出，便可取出成型工件（7）。

图6所示的采用高压液体作为内支承的缩口装置，与前面采用气体的缩口装置相比，较易得到理想的高压，且无噪音，它适用于壁厚较大的工件。

上述图1和图3～6所示的各种缩口装置，一般都是在双动拉伸机或双动油压机上进行的，其活塞（4）、缩口上模（5）和下座（14）等的升、降、停，进气口（9）、进液口（20）和排气孔（11）处各开闭控制元件（8、10）选用电磁阀、截止阀等阀件时的开、闭，以及封闭机构的开、合等动作，都可在电器控制下按顺序进行。

附表1、2分别为图1所示缩口装置与现有技术对两种不同壁厚的有底圆筒工件进行缩口的对照表。与不用高压气体内支承相比，口部缩小尺寸提高了一倍左右，工效大大提高。

附表1：壁厚1毫米的工件缩口情况对照表。

勘误表

Claims (10)

1、一种有底圆筒的缩口方法，用由缩口上模、滑动外支承和底部支承组成的成型模对工件进行缩口，其特征在于：上述成型模装联于一个可开合的封闭机构内部，当工件放入成型模内后，闭合封闭机构，对封闭机构内部气体进行增压以形成高压气体，再在缩口过程的开始阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件和缩口上模紧密贴合形成密封腔，将高压气体密封在密封腔内，然后再对介于封闭机构与密封腔之间的高压气体进行排气减压，使密封腔内外气体形成高压差而密封腔内的气体成为高压内支承，再继续对工件进行缩口。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对封闭机构内部气体进行增压的方法是，经开闭控制元件並经封闭机构的进气口，将高压气体充入封闭机构内部，和/或压缩封闭机构内部气体的体积。

3、一种有底圆筒的缩口方法，用由缩口上模、滑动外支承和底部支承组成的成型模对工件进行缩口，其特征在于：当工件放入成型模内后，再在缩口过程的开始阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件和缩口上模紧密贴合形成密封腔，再经缩口上模上的进气口，将高压气体充入密封腔内而成为高压气体内支承，再继续对工件进行缩口。

4、一种有底圆筒的缩口方法，用由缩口上模、滑动外支承和底部支承组成的成型模对工件进行缩口，其特征在于：当工件放入成型模内后，再在缩口过程的开始阶段，利用工件对缩口上模的缩口反力，使工件和缩口上模紧密贴合形成密封腔，並经开闭控制元件及缩口上模上的进液口，将高压液体充入密封腔内而成为高压液体内支承，随着缩口的继续进行，密封腔体积变小，密封腔内多余液体经与缩口上模上的出液口接通的溢流阀溢出。

5、一种有底圆筒的缩口装置，该装置具有由缩口上模（5）、滑动外支承（6）和底部支承（15）组成的成型模，还有复位元件（13）和下座（14），其特征在于：该装置具有一个由活塞（4）、密封圈（3）以及可以作相对运动的增压气缸（2）和下座（14）组成的可开合的封闭机构，封闭机构上设置有排气孔（11）和开闭控制元件（8），而上述成型模装联于封闭机构内部。

6、根据权利要求5所述的缩口装置，其特征在于：增压气缸（2）或下座（14）上有进气口（9），该进气口（9）经开闭控制元件（10）与高压气体发生源相接通。

7、一种有底圆筒的缩口装置，该装置具有缩口上模（5）、滑动外支承（6）、底部支承（15）、复位元件（13）和下座（14），其特征在于：缩口上模（5）上开有进气口（19），该进气口（19）与高压气体发生源直接相通或经开闭控制元件（10）相通。

8、根据权利要求7所述的缩口装置，其特征在于：当缩口上模（5）上的进气口（19）与高压气体发生源直接相通时，该装置具有一个由活塞（4）、密封圈（3）以及可以作相对运动的增压气缸（2）和缩口上模（5）组成的增压机构，缩口上模（5）上的进气口（19）与增压气缸（2）的内部空腔直接相通。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于：增压气缸（2）上有进气口（9），该进气口（9）经开闭控制元件（10）与高压气体发生源相接通。

10、一种有底圆筒的缩口装置，该装置具有缩口上模（5）、滑动外支承（6）、底部支承（15）、复位元件（13）和下座（14），其特征在于：缩口上模（5）上同时有进液口（20）和出液口（21），进液口（20）经开闭控制元件（10）与高压液体发生源相接通，出液口（21）与溢流阀（22）相接通。

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