專利名稱：大高徑比板材零件拉深成形的加工方法及其專用加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板材割牛拉深成形的加工方法及裝置。
背景技術(shù)：
板材成形加工中，對于成形與凸^^尺寸一致的大高徑比(由板材拉深審喊
杯狀構(gòu)件的高度H與其直徑D的比值，H/D的值大于1時，一^f爾為大高徑比)板 材零件，目前通常采用流體作為傳力介質(zhì)的充液拉深成形技術(shù)，其原理是使板材在 流體背壓力作用下貼靠凸模，背壓作用增強坯料與凸模的摩擦效果，形成有益摩擦 力，可抵消凸模圓角處坯料的部分拉應(yīng)力，提高變形坯料的承載能力，從而提高板 材##成形極限，實現(xiàn)大高徑比板材零件的拉深成形。以流體為傳力介質(zhì)的板材充 液拉深成形技術(shù)以其工藝柔性高、制模簡單、 ##質(zhì)量好靴點日益得至『泛 的重視，能夠克服常規(guī)沖壓成形方式的不足，尤其適合在一itX序內(nèi)成形變形量大 的復(fù)雜板材零件。自從其被提出以來，某些大高徑比、型面復(fù)雜的零件在流體背壓 力作用下成形，被應(yīng)用到航空、汽車、電子產(chǎn)品等帝U毅中。近年來，隨著高壓液 壓系統(tǒng)和相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展，以流體為傳力介質(zhì)的板材充液拉深成形技術(shù)在國內(nèi) 外得到廣泛關(guān)注并得以迅猛發(fā)展。由于許多板材受成形性能以及成形技術(shù)本身的約 束，高徑比更大、i^極P艮更高的復(fù)雜零fH^僅依靠背向壓力作用在一道工序仍無 法實現(xiàn)割牛的成形，多道工序需要多^f莫具、設(shè)備，造成加工成本增加，工序間的 上料、取件造成周期延長，影響加工效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提高板材零件成形效率和實現(xiàn)在一套模具裝置上通過一道 工序成形高徑比更大的復(fù)雜板材割牛；以解決現(xiàn)有成形工藝無法實現(xiàn)用一道工序完 成高徑比更大、成形極限更高的復(fù)雜零件的成形加工，以及5見有模具無法實現(xiàn)用一 道工序成形所需^^牛的問題；進而提供了一種大高徑比板材零件拉深成形的加工方 法及其專用加工裝置。
本發(fā)明解決戰(zhàn)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明所述大高徑比板材零件
4拉深成形的加工方法是按以下步驟實現(xiàn)的
步驟一、向流體介質(zhì)容器內(nèi)注入流體介質(zhì)，使流體介質(zhì)的液面與設(shè)置在流體介 質(zhì)容器上的凹模的下表面持平；
步驟二、將坯料夾置在壓邊圈與凹模之間；
步驟三、在壓力的作用下，壓邊圈下行，并在壓邊圈的上表面上施加壓邊力； 步驟四、設(shè)置在壓邊圈和凹模上的正拉深凸模在外力作用下開始下移，正拉深 凸模與坯茅被觸后，通過液壓系統(tǒng)使流體介質(zhì)容器內(nèi)的流體介質(zhì)對坯料產(chǎn)生一定的
下表面背壓力，同時aM:液壓系統(tǒng)向正拉深凸模內(nèi)充滿液體介質(zhì)并對坯料產(chǎn)生上表
面背壓力，并使坯料下表面背壓力等于坯料上表面背壓力；然后，正拉深凸模下行 帶動坯料進入凹模，直到坯料全部進入凹模內(nèi)，將上表面背壓力和下表面背壓力卸 壓；
步驟五、正拉深凸模繼續(xù)下行，當坯料與流體介質(zhì)容器內(nèi)的反拉深凸模接觸后 再施加上表面背壓力，反拉深凸模帶動坯料進入正拉深凸模內(nèi)，直到還料完^iSA 正拉深凸模內(nèi)，加工過程結(jié)束；
步驟六、將上表面背壓力卸壓，然后使正拉深凸模上移，同時使壓邊圈上移， 取出成形##即可。
實11±述方法的專用加工裝置包括流體介質(zhì)容器、壓邊圈和凹模，所述加工裝 置還包括正拉深凸模和反拉深凸模，所述正拉深凸模內(nèi)開有空腔，正拉深凸模的側(cè) 壁上開有與空腔魏的注液孔，流體介質(zhì)容器的側(cè)壁上開有與其內(nèi)腔M的流體介 質(zhì)注入孔，凹1t設(shè)置在流體介質(zhì)容器的上端面上，凹模與流體介質(zhì)容器之間固定連 接，壓邊圈位于凹模的上方，正拉深凸模的下端依次穿過壓邊圈和凹模裝在流體介 質(zhì)容器的內(nèi)腔中，反拉深凸模設(shè)置在流體介質(zhì)容器內(nèi)，反拉深凸模的下端固定在流 體介質(zhì)容器的底端面上。
本發(fā)明具有以下有益效果使用本發(fā)明所皿置及方法旨隨一步提高板材割牛 成形極限，實現(xiàn)通過在一次行程內(nèi)成形大高徑比的板材零件(實現(xiàn)了在一對莫具裝 置上 —道工序] 高徑比更大的復(fù)雜板材零件)，從而提高效率及##質(zhì)量，利 于推廣應(yīng)用。本方法完，合成形性能差、成形極限高的板材零件成形加工。本發(fā) 明方法采用正反拉深與液壓成形技糊結(jié)合，可實現(xiàn)成形大高徑比(高徑比》1.5)的板材零件的 加工，解決了深筒JWi牛難于成形的問題。具體優(yōu)點為 一、將 正、反拉深集中在一套成形裝置內(nèi)，在液壓機一次行程內(nèi)實現(xiàn)割牛的拉深成形，提 高效率，降低模具和設(shè)備成本。二、正反復(fù)合拉深相結(jié)合，與背壓力i^作用，降 低變形坯料的拉應(yīng)力，可成形大高徑比、低塑性材料的深筒形件，通過合理分配變 形量改善割牛壁厚分布的均勻性。


圖1為本發(fā)明戶皿專用加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 具體實 式
具體實1 式一如圖1所示，本實施方式所述的大高徑比板材##拉深成形 的加工方法是按以下步驟實現(xiàn)的
步驟一、向流體介質(zhì)容器6內(nèi)注入流體介質(zhì)12，使流體介質(zhì)12的液面與設(shè)置 在流體介質(zhì)容器6上的凹模5的下表面持平；
步驟二將坯料3 (板材坯料)夾置在壓邊圈2與凹模5之間；
步驟三、在壓力的作用下(在壓力機壓邊滑塊的帶動下)，壓邊圈2下行，并在 壓邊圈2的上表面上施加壓邊力(壓邊力是指在壓邊圈2的上表面所施加的九如 圖1中F所示)；
步驟四、設(shè)置在壓邊圈2和凹模5上的正拉深凸模1在外力作用下(在壓力機 主滑塊驅(qū)動下)開始下移(如圖1中V所示)，正拉深凸模1與坯料3接觸后，艦 液壓系統(tǒng)使流體介質(zhì)容器6內(nèi)的流體介質(zhì)12對坯料3產(chǎn)生一定的下表面背壓力P2， 同時ffl31液壓系統(tǒng)向正拉深凸模1內(nèi)充撒液體介質(zhì)并對坯料3產(chǎn)生上表面背壓力Pu 并使坯料3下表面背壓力P2等于坯料上表面背壓力P"防止正拉深凸模1下方口部 坯料發(fā)生變形；然后，正拉深凸模1下行帶動坯料3進入凹模5，直到坯料3全部 進入凹模5內(nèi)，將上表面背壓力Pt和下表面背ji力&卸壓；
步驟五、正拉深凸模l繼續(xù)下行，當坯料3與流體介質(zhì)容器6內(nèi)的反拉深凸模 7接觸后再施加上表面背壓力P"反拉深凸模7帶動坯料3進入正拉深凸模1內(nèi)， 直到坯料3完，入正拉深凸模1內(nèi)，加工過程結(jié)束；
步驟六、將上表面背壓力Pt卸壓，然后使(主滑i央帶動)正拉深凸模l上移， 同時(壓邊滑塊帶動)使壓邊圈2上移，卸料板8通Jl^桿9及推板11在ffi機頂出缸作用下將成形件從反拉深凸模7上卸下，取出成形零件即可。
本發(fā)明方法用于，板材^f牛拉深成形時，正拉深時來自流體介質(zhì)容器6內(nèi)的 下表面背壓力&使坯料3緊緊貼在正拉深凸模1上，在正拉深凸模1與坯料3之間 粒起有益摩擦，在坯料3與凹模5之間的法蘭區(qū)建立起流體潤滑；反拉深時，來 自正拉深凸模1內(nèi)的上表面背壓力P潛還料3緊緊貼在反拉深凸模7上，在反拉深 凸模7與坯料3之間建立起有益摩擦，在坯料3與正拉深凸模1之間形成流體潤滑。 以上過程中流懶萄滑、有鵬擦及與正反拉深的結(jié)合，綜合作用可緩解坯料的徑向 拉應(yīng)力，提高板材,牛的成形柳艮，對于需要多道次成形的大高徑比零件來講，顯 著節(jié)省工序，降低模具、設(shè)備成本，提高效率。同時，合理分配正反拉深變形量， 可改善零件壁厚分布的均勻性。
采用上述方法及所^S對lmm厚SUS304不銹鋼板材進行成形，在正拉深背 壓力為20MPa、反拉深背壓力10MPa條件下，使^j牛成形極限由現(xiàn)有的拉深比2. 95 提高到了 3. 6，壁厚均勻性提高挑。
具體實 式二如圖1所示，本實施方^^f述的專用加工裝置包括流體介質(zhì) 容器6、壓邊圈2禾曬模5，戶膽加工裝置還包括正拉深凸模1和反拉深凸模7，所 述正拉深凸模1內(nèi)開有空腔1-1，正拉深凸模1的側(cè)壁上開有與空腔1-1連通的注 液孔l-2，流體介質(zhì)容器6的側(cè)壁上開有與其內(nèi)腔連通的流體介質(zhì)注入孔6-1，凹模 5設(shè)置在流體介質(zhì)容器6的上端面上，凹模5與流體介質(zhì)容器6之間固定連接，壓 邊圈2位于凹模5的上方，正拉深凸模1的下端依次穿過壓邊圈2和凹模5裝在流 體介質(zhì)容器6的內(nèi)腔中，反拉深凸模7設(shè)置在流體介質(zhì)容器6內(nèi)，反拉深凸模7的 下端固定在流體介質(zhì)容器6的底端面上。在工作狀態(tài)時，空腔l-l內(nèi)充滿液體介質(zhì) 且液體介質(zhì)與坯料3接觸，流體介質(zhì)容器6內(nèi)充滿流體介質(zhì)12。還料3夾置在壓邊 圈2與凹模5之間。注液 L 1-2與液壓系統(tǒng)連接，流體介質(zhì)注入孔6-1也與液壓系 統(tǒng)連接。所述專用加工裝置應(yīng)用于成形與凸模尺寸形狀一致的零件。
凹豐I^置在流體介質(zhì)容腔上面，并進行固定連接，坯料放置在壓邊圈與凹模之 間；反拉深凸模安裝在流體介質(zhì)容腔內(nèi)；卸料M過連桿穿過流體介質(zhì)容腔與推板 連接，連桿與流體介質(zhì)容腔之間設(shè)置密封。所述專用加工裝置安裝在液壓機上，液 壓豐臟滑塊連接裝置中的正拉深凸模，驅(qū)動其運動，進行正拉深；壓邊滑i央與壓邊圈連接，以施加壓邊力；卸料板通,桿及推板與mE機頂出,接。正拉深凸模 和流體介質(zhì)容腔分別開 L，與液壓系統(tǒng)連接進行正拉深背壓力和反拉深背壓力的控 制。
板材零件拉深成形時，在凹模內(nèi)充滿流體介質(zhì)，壓邊圈上施加壓邊力合模，在 壓力機主滑±央作用下正拉深凸模帶動板料在流體介質(zhì)容腔內(nèi)的正拉深背壓力作用下 iiA凹模實現(xiàn)正拉深。正拉深結(jié)束后液壓機主滑i央繼續(xù)下行，反拉深凸豐MA正拉 深凸模內(nèi)，在反拉深背壓力作用下實現(xiàn)反拉深。反拉深結(jié)束后，卸料板在頂出缸作 用下向上將最終 件從反拉深凸模下卸下。
具體實肪式三如圖1所示，本實施方式戶腐加工裝置還包括卸料板8、至
少兩個連桿9和推板11，卸料板8設(shè)置在流體介質(zhì)容器6的內(nèi)腔中并套裝在反拉深 凸模7上，所述至少兩個連桿9穿過流體介質(zhì)容器6的底端壁，位于流體介質(zhì)容器 6內(nèi)的至少兩個連桿9的端部與卸料板8的下端面連接，位于流體介質(zhì)容器6外部 的至少兩個連桿9的端部與推板11的上端面連接。由卸料板8、至少兩個連桿9和 推板ll構(gòu)成卸料裝置，在工作時，推板11與液壓機頂出缸13連接，在液壓機頂出 缸作用下將成形件從反拉深凸模7上卸下，易于操作。其它組皿連接關(guān)系與具體 實施方式二相同。
具體實 式四如圖1所示，本實施方^^f述加工裝置還包括密封圈4，所 述密封圈4安裝在凹模5的下端面與流體介質(zhì)容器6的上端面之間。密封圈4可防 止流體介質(zhì)泄漏。其它組皿連接關(guān)系與具體實施方式
二或三相同。
具體實 式五如圖1所示，本實施方式所述加工裝置還包括至少兩個卸料 密封圈10，戶脫至少兩個卸豐聰封圈10的數(shù)量與至少兩個連桿9的數(shù)量一致，每 個連桿9在與流體介質(zhì)容器6的底端壁連接的部位套裝一個卸l糖封圈10。如此設(shè) 計，可防止流體介質(zhì)泄漏。其它組戯連接關(guān)系與具體實施方式
三相同。
權(quán)利要求
1、一種大高徑比板材零件拉深成形的加工方法，其特征在于所述加工方法是按以下步驟實現(xiàn)的步驟一、向流體介質(zhì)容器(6)內(nèi)注入流體介質(zhì)(12)，使流體介質(zhì)(12)的液面與設(shè)置在流體介質(zhì)容器(6)上的凹模(5)的下表面持平；步驟二、將坯料(3)夾置在壓邊圈(2)與凹模(5)之間；步驟三、在壓力的作用下，壓邊圈(2)下行，并在壓邊圈(2)的上表面上施加壓邊力；步驟四、設(shè)置在壓邊圈(2)和凹模(5)上的正拉深凸模(1)在外力作用下開始下移，正拉深凸模(1)與坯料(3)接觸后，通過液壓系統(tǒng)使流體介質(zhì)容器(6)內(nèi)的流體介質(zhì)(12)對坯料(3)產(chǎn)生一定的下表面背壓力(P2)，同時通過液壓系統(tǒng)向正拉深凸模(1)內(nèi)充滿液體介質(zhì)并對坯料(3)產(chǎn)生上表面背壓力(P1)，并使坯料(3)下表面背壓力(P2)等于坯料上表面背壓力(P1)；然后，正拉深凸模(1)下行帶動坯料(3)進入凹模(5)，直到坯料(3)全部進入凹模(5)內(nèi)，將上表面背壓力(P1)和下表面背壓力(P2)卸壓；步驟五、正拉深凸模(1)繼續(xù)下行，當坯料(3)與流體介質(zhì)容器(6)內(nèi)的反拉深凸模(7)接觸后再施加上表面背壓力(P1)，反拉深凸模(7)帶動坯料(3)進入正拉深凸模(1)內(nèi)，直到坯料(3)完全進入正拉深凸模(1)內(nèi)，加工過程結(jié)束；步驟六、將上表面背壓力(P1)卸壓，然后使正拉深凸模(1)上移，同時使壓邊圈(2)上移，取出成形零件即可。
2、 一種實現(xiàn)權(quán)禾腰求1戶腿方法的專用加工裝置，戶脫加工裝置包括流體介 質(zhì)容器(6)、壓邊圈(2)和凹模(5)，其特征在于戶腿加工裝置還包括正拉深凸 模(1)和反拉深凸模(7)，所述正拉深凸模(1)內(nèi)開有空腔(1-1)，正拉深凸模(1)的側(cè)壁上開有與空腔(1-1)連通的注液孔(1-2)，流體介質(zhì)容器(6)的側(cè)壁 上開有與其內(nèi)腔^1的流體介質(zhì)注入孔(6-1),凹模(5)設(shè)置在流體介質(zhì)容器(6) 的上端面上，凹模(5)與流體介質(zhì)容器(6)之間固定連接，壓邊圈(2)位于凹模(5)的上方，正拉深凸模(1)的下端依次穿過壓邊圈(2)和凹模(5)裝在流體介質(zhì)容器(6)的內(nèi)腔中，反拉深凸模(7)設(shè)置在流體介質(zhì)容器(6)內(nèi)，反拉深凸 模(7)的下端固定在流體介質(zhì)容器(6)的底端面上。
3、 豐艮據(jù)權(quán)利要求2所述的專用加工裝置，其特征在于戶;f述加工裝置還包括卸料板(8)、至少兩個連桿(9)和推板(11)，卸料板(8)設(shè)置在流體介質(zhì)容器(6) 的內(nèi)腔中并魏在反拉深凸模(7)上，戶艦至少兩個連桿(9)穿過流體介質(zhì)容器 (6)的底端壁，位于流體介質(zhì)容器(6)內(nèi)的至少兩個連桿(9)的端部與卸料板(8) 的下端面連接，位于流體介質(zhì)容器(6)外部的至少兩個連桿(9)的端部與推板(11) 的上端面連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3戶脫的專用加工裝置，其特征在于所述加工裝置還 包括密封圈(4)，戶;M密封圈(4)安皿凹模(5)的下端面與流體介質(zhì)容器(6) 的上端面之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3戶脫的專用加工裝置，其特征在于所述加工體還包括 至少兩個卸料密封圈(10)，戶皿至少兩個卸料密封圈(10)的數(shù)量與至少兩個連桿 (9)的數(shù)量一致，每個連桿(9)在與流體介質(zhì)容器(6)的底端壁連接的部位套裝 一個卸料密封圈(10)。
全文摘要
大高徑比板材零件拉深成形的加工方法及其專用加工裝置，它涉及一種板材加工方法及裝置。解決現(xiàn)有工藝無法用一道工序完成高徑比更大、成形極限更高的復(fù)雜零件的成形加工及現(xiàn)有模具無法用一道工序成形所需零件的問題。方法包括向流體介質(zhì)容器內(nèi)注入流體介質(zhì)、放置坯料、施加壓邊力、控制正拉深凸模下行與坯料接觸后進行加壓及坯料正拉深拉入凹模及反拉深凸模帶動坯料拉入正拉深凸模的過程。正拉深凸模的下端依次穿過壓邊圈和凹模，反拉深凸模設(shè)置在流體介質(zhì)容器內(nèi)，反拉深凸模的下端固定在流體介質(zhì)容器的底端面上。本方法采用正反拉深與液壓成形相結(jié)合實現(xiàn)大高徑比板材零件加工。本裝置將正、反拉深集中在一套成形裝置內(nèi)，實現(xiàn)零件一次成形，提高效率。
文檔編號B21D22/24GK101524731SQ20091007169
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者徐永超, 苑世劍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)