專利名稱：一種深筒形件多次拉深成形裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于材料成形技術領域，特別涉及一種深筒形件多次拉深成形裝置。
背景技術：
深筒形產品廣泛應用于各行各業，軍用領域如導彈殼體、魚雷外殼、飛機副油箱等；民用領域如汽車氣囊、高檔水杯等；化工行業中化肥罐、儲氣罐、高壓容器等。在板料成形加工中，拉深工藝由于其效率高，質量好等特點成為了筒形件成形的主要方式。然而由于許多板材受成形性能及技術本身的約束，高徑比更大的深筒形件(一般高徑比大于3)，成形極限更高的復雜零件僅僅依靠傳統拉深工藝加工時無法實現零件的成形，或者成形零件廢品率高。深筒形件成形的主要缺陷是底部拉裂，如何充分利用和發揮材料的成形性能，提高成形質量是亟需解決的問題。在筒形件拉深中，目前主要通過優化組合工藝參數和模具結構參數的方法來提高拉深成形的效率和質量，主要解決方法就是如何選取適當的壓邊力、凸凹模圓角、潤滑條件等。由于筒形件在拉深過程中，壁厚分布不均，拉裂缺陷常常產生在底端壁厚變化最大處，這與金屬流動趨勢有很大關系。因此，可以通過在筒形件上方筒壁施加載荷壓力及筒壁施加摩擦力，來改變筒形件傳力區的應力狀態，減少拉應力數值，從而促進上部金屬向下流動，避免破裂及壁厚減薄嚴重等現象，來拉深成形深筒形件。
發明內容
為了克服現有技術的缺點，本發明目的在于提供一種深筒形件多次拉深成形裝置，能夠保證拉深成形效率和質量。為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:一種深筒形件多次拉深成形裝置，包括上模座I和下模座10，上模座I和下模座10通過滾珠導套2與導柱3相連，在上模座I上安裝固定有凸模定位件4，凸模定位件4下端有4個均勻分布的深孔，在深孔中安裝4個氮氣缸，氮氣缸由缸體5與活塞桿6構成，活塞桿6和壓邊圈7連接，橡膠塊8與壓邊圈7連接，活塞桿6與壓邊圈7通過橡膠塊8下端凹槽壓緊坯料12，活塞桿6的壓力應小于凸模13壓力的1/2，坯料12為經過首次拉深后的錐形件。在凸模定位件4上安裝凸模主體，凸模主體由凸模13、聚氨酯彈性體14、定位圈15、壓板16及凸模連接件17構成，凸模定位件4與凸模連接件17連接，凸模連接件17與定位圈15連接,定位圈15下端有不小于5mm的倒角，凸模13置于定位圈15中，兩者為間隙配合，聚氨酯彈性體14置于凸模13與定位圈15中間，聚氨酯彈性體14初始形狀為內凹的圓柱體，壓板16與凸模13連接。凹模9為錐形，固定于下模座10上，凹模9錐角的角度小于45°，坯料12與凹模9配合，頂桿11在拉深完成后將工件頂出。本發明采用的工藝為:凸模主體下行，凸模13與凹模9對應，凸模13將坯料12壓緊，同時凸模13與定位圈15的距離逐漸減小，壓縮聚氨酯彈性體14，使聚氨酯彈性體14變形，在拉深過程中，聚氨酯彈性體14由于體積膨脹，產生摩擦力作用于坯料12，增加其摩擦阻力，控制金屬流動。同時，氮氣缸活塞桿6在拉深過程中，提供恒定壓力對坯料12邊緣施加向下壓力，該壓力既能保證坯料12實現拉深加工成形，又在一定程度上防止底部拉裂。氮氣缸壓邊裝置與聚氨酯彈性體共同作用，保證了深筒形件拉深成形工藝的實現。本發明具有以下有益效果:1、本發明在拉深過程中，通過凸模上的聚氨酯彈性體給坯料側壁部位施加一定的摩擦力，促進側壁金屬流動趨勢，進而防止底部圓角位置的危險變薄區進一步變薄。在摩擦力作用下，坯料壁厚較厚的上部金屬參與拉深變形，使得拉深件的壁厚分布均勻。2、在拉深過程中，采用氮氣缸以及與其配合的橡膠塊代替普通壓邊裝置，由氮氣缸活塞桿對坯料邊緣施加恒定且與拉深方向同向的壓力，促進上部金屬向下流動，進一步防止了底部開裂情況的產生。
圖1是本發明的總體結構示意圖。圖2是凸模及氮氣缸結構示意圖。圖3是凸模及氮氣缸三維模型爆炸視圖。圖4-a是坯料12未被拉深時總體結構示意圖，圖4_b是坯料12被拉深一半時總體結構示意圖，圖4 一 c是坯料12拉深完成時總體結構示意圖，圖4-d是坯料12拉深完成后頂出時總體結構示意圖。圖5是工件多次拉深過程示意圖。圖6是坯料底部變形區應力分析圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做詳細描述。參照圖1，一種深筒形件多次拉深成形裝置，包括上模座I和下模座10，上模座I和下模座10通過滾珠導套2與導柱3相連，在上模座I上用螺釘安裝固定凸模定位件4，凸模定位件4上端有4個沉頭孔，在凸模定位件4下端有4個均勻分布的深孔，在深孔中放置4個氮氣缸，通過螺釘固定于凸模定位件4上，氮氣缸由缸體5與活塞桿6構成，代替傳統壓邊裝置，活塞桿6與壓邊圈7為過盈配合，橡膠塊8與壓邊圈7用粘結劑粘結為一體，活塞桿6與壓邊圈7通過橡膠塊8下端的凹槽壓緊坯料12，且活塞桿6的壓力應小于凸模13壓力的1/2，坯料12為經過首次拉深后的錐形件。在凸模定位件4上用螺釘安裝凸模主體，凸模主體由凸模13、聚氨酯彈性體14、定位圈15、壓板16及凸模連接件17構成，凸模連接件17通過螺釘固定于凸模定位件4上，凸模連接件17與定位圈15通過螺紋連接，定位圈15下端有不小于5_的倒角，凸模13置于定位圈15中，兩者為間隙配合，聚氨酯彈性體14置于凸模13與定位圈15中間，聚氨酯彈性體14初始形狀為內凹的圓柱體，壓板16與凸模13通過螺釘連接。凹模9為錐形，通過螺釘固定于下模座10，凹模9錐角的角度應當小于45°，坯料12與凹模9配合，頂桿11在拉深完成后將工件頂出。參照圖2，在凸模定位件4下端均布著4個深孔，在凸模定位件4上部，對應深孔的位置有4個沉頭孔。將4個氮氣缸裝入凸模定位件4下端4個深孔中，用螺釘固定于凸模定位件4上。氮氣缸活塞桿6與壓邊圈7為過盈配合，壓邊圈7與橡膠塊8通過粘結劑粘結為一體。凸模連接件17通過螺釘固定于凸模定位件4上。凸模連接件17與定位圈15通過螺紋連接，凸模13置于定位圈15中，兩者為間隙配合，聚氨酯彈性體14置于凸模13與定位圈15中間，聚氨酯彈性體14初始形狀為內凹的圓柱體，壓板16與凸模13通過螺釘連接。以上凸t旲定位件4、氣氣缸缸體5，活塞桿6、壓邊圈7，橡I父塊8，凸t旲13，聚氣酷彈性體14，定位圈15，壓板16以及凸模連接件17構成本拉深成形裝置的凸模與氮氣缸壓邊裝置。參照圖3，圖3為本裝置凸模及氮氣缸壓邊部分三維模型爆炸示圖，聚氨酯彈性體14在被壓縮之前為內凹的圓柱形，在拉深過程中，凸模13與定位圈15距離逐漸變小，壓縮聚氨酯彈性體14，使其逐漸變形為外凸的圓柱形，在定位圈15下部有不小于5_的倒角，為聚氨酯彈性體14向內部的流動提供空間。參照圖4，圖4-a是坯料12未被拉深時總體結構示意圖，坯料12與凹模9配合，氮氣缸活塞桿6通過壓邊圈7與橡膠塊8壓緊坯料12，凸模13尚未下行，壓板16與定位圈15接觸。圖4-b是坯料12被拉深一半時總體結構示意圖，凸模13下行，凸模13與定位圈15距離逐漸變小，壓縮聚氨酯彈性體14，使聚氨酯彈性體14變形膨脹，提供與拉深方向相同的摩擦力，促進上部金屬向下流動，在拉深過程中，氮氣缸活塞桿6開始收回，同時提供大小恒定，方向向下的壓力，進一步促進金屬流動，防止底部開裂。圖4 一 c是坯料12拉深完成時總體結構示意圖，凸模13下行至最低點，獲得深筒形件。圖4-d是坯料12拉深完成后頂出時總體結構示意圖，拉深完成后，凸模整體上移，同時頂桿11上行，逐漸頂出成形后的坯料12。參照圖5，圖5-a為經過首次拉深后的坯料12，圖5_b為經過二次拉深后的坯料12，圖5-c為經過第三次拉深以后的坯料12，在凸模13的壓力、聚氨酯彈性體14向下的摩擦力與氮氣缸活塞桿6向下的壓力共同作用下，經過多次拉深，可以得到高徑比更大的深筒形件。參照圖6，如圖6-a 所示，在坯料12上端沒有向下壓力F2時，即F2 = O時，坯料12底部受到凸模13壓力F1，凸模13提供的摩擦力fl，在坯料12圖示位置應力為
權利要求
1.一種深筒形件多次拉深成形裝置，包括上模座(I)和下模座(10)，其特征在于:上模座(I)和下模座(10)通過滾珠導套(2)與導柱(3)相連，在上模座(I)上安裝固定有凸模定位件(4)，凸模定位件(4)下端有4個均勻分布的深孔，在深孔中安裝4個氮氣缸，氮氣缸由缸體(5)與活塞桿(6)構成，活塞桿(6)和壓邊圈(7)連接，橡膠塊(8)與壓邊圈(7)連接，活塞桿(6)與壓邊圈(7)通過橡膠塊(8)下端凹槽壓緊坯料(12)，活塞桿(6)的壓力小于凸模(13)壓力的1/2，坯料(12)為經過首次拉深后的錐形件。
2.根據權利要求1所述的一種深筒形件多次拉深成形裝置，其特征在于:在凸模定位件(4)上安裝凸模主體，凸模主體由凸模(13)、聚氨酯彈性體(14)、定位圈(15)、壓板(16)及凸模連接件(17)構成，凸模連接件(17)固定于凸模定位件(4)上，凸模連接件(17)與定位圈(15)連接,定位圈(15)下端有不小于5mm的倒角，凸模(13)置于定位圈(15)中，兩者為間隙配合，聚氨酯彈性體(14)置于凸模(13)與定位圈(15)中間，聚氨酯彈性體(14)初始形狀為內凹的圓柱體，壓板(16)與凸模(13)連接。
3.根據權利要求1所述的一種深筒形件多次拉深成形裝置，其特征在于:凹模(9)為錐形，固定于下模座(10)上，凹模(9)錐角的角度應當小于45°，坯料(12)與凹模(9)配合，頂桿(11)在拉深完成后將工件頂出。
全文摘要
一種深筒形件多次拉深成形裝置，包括上模座和下模座，上模座和下模座通過滾珠導套與導柱相連，在上模座上安裝固定有凸模定位件，凸模定位件下端安裝氮氣缸，氮氣缸的活塞桿與壓邊圈通過橡膠塊下端凹槽壓緊坯料，在凸模定位件上安裝凸模主體，凸模主體由凸模、聚氨酯彈性體、定位圈、壓板及凸模連接件構成，凹模為錐形，固定于下模座上，頂桿在拉深完成后將工件頂出，本發明采用氮氣缸壓邊裝置與聚氨酯彈性體共同作用，能夠保證拉深成形效率和質量。
文檔編號B21D22/20GK103084483SQ201210556319
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者張琦, 蔡進, 曹苗, 趙升噸, 崖華清, 周志江 申請人:西安交通大學, 合肥合鍛機床股份有限公司