專利名稱：一種金屬板料拉深杯形件的模具及成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料成形及模具領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬板料拉深杯形件 的模具及成型工藝。
背景技術(shù)：
金屬板料沖壓成形已被廣泛的應(yīng)用于許多領(lǐng)域。如何充分利用和發(fā)揮 材料的成形性能、發(fā)掘新的成形工藝與方法，提高成形效率與質(zhì)量是整個 行業(yè)面臨的一個重要課題，也是國內(nèi)外塑性加工界研究的熱點。杯形件拉 深成形是一種在金屬板料沖壓成型領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的成型工藝，在杯形件 拉深成型過程中，目前主要通過優(yōu)化組合工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)參數(shù)來提高 板料的拉深成形效率和質(zhì)量，尤其是對壓邊力、凸模圓角、凹模圓角、潤 滑條件等工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)的研究。然而就現(xiàn)在取得的技術(shù)和成果而 言，迄今仍停留在感性認(rèn)識階段，工藝參數(shù)與模具結(jié)構(gòu)的確定與優(yōu)化往往 需要長時間的反復(fù)試驗，總結(jié)歸納而獲得，提高杯形件拉深效率及質(zhì)量的 效果并不明顯。由于杯形件拉深過程中，拉深件變形不均勻，壁厚分布不 均，其拉深破裂總是在壁厚最大變薄處最先產(chǎn)生從而導(dǎo)致整個拉深成形失 敗，而且拉裂缺陷的產(chǎn)生與拉深過程中金屬的流動趨勢有很大的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過主動控制金屬流動趨勢從而有效提 高拉深成形效率和質(zhì)量的金屬板料拉深杯形件的模具及成型工藝。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的模具是包括上模座和下模座，上模座與
下模座通過導(dǎo)柱相連接，在上模座和下模座上分別設(shè)置有相互對應(yīng)的凸模 和凹模，凸模的外側(cè)設(shè)置有與上模座相連接的卸料螺釘及套裝在卸料螺釘 上的壓邊彈簧，在卸料螺釘?shù)南露嗽O(shè)置有壓邊圈，在凹模的外側(cè)設(shè)置有與 下模座固定連接的容框，容框內(nèi)自上而下依次設(shè)置有錐形推塊和橡膠墊， 錐形推塊內(nèi)還設(shè)置有與凸模相配合的錐形抱緊件，在卞模座的下端設(shè)置有 彈簧座，且在彈簧座內(nèi)設(shè)置有頂料彈簧，在頂料彈簧上端設(shè)置有貫穿橡膠 墊、錐形推塊和錐形抱緊件的頂桿，在項桿外套有彈簧。
本發(fā)明的凸模及卸料螺釘均通過上模固定塊與上模座相連接；導(dǎo)柱上 還套裝有導(dǎo)套；錐形抱緊件為三瓣大小、形狀相同的抱緊塊構(gòu)成，該抱緊 塊沿周向均勻分布；頂桿為一上端的直徑小于下端直徑的臺階狀圓柱體， 大徑與小徑之間通過錐面過渡；錐形抱緊件(6)外側(cè)的錐面角為28° 35° ;錐形抱緊件抱緊深度為杯形件拉深后的高度40% 45%。
本發(fā)明采用的工藝為上模座下行，壓邊彈簧和壓邊圈將板料壓緊開 始拉深，開始拉深時，在頂料彈簧及彈簧共同作用，頂桿的大直徑部位處 在錐形抱緊件的中心小孔內(nèi)，抱緊塊向外張開著，上模座繼續(xù)下行，材料 逐漸被拉入凹模內(nèi)，此時頂桿隨之后退，頂料彈簧及彈簧被壓縮，隨著凸 模繼續(xù)下行，凸模帶動工件壓到錐形抱緊件的底部，推動錐形抱緊件下移， 此時頂桿的小直徑部位進(jìn)入錐形抱緊件的孔內(nèi)，橡膠墊的夾緊，錐形推塊 下移，三瓣抱緊塊同時徑向靠攏，將工件抱緊，凸模繼續(xù)下行，橡膠墊的 壓縮，工件底部及側(cè)壁在抱緊狀態(tài)下隨著頂桿、錐形抱緊件、錐形推塊同 時剛性下移進(jìn)行拉深，直至拉深至下死點位置，當(dāng)上模座向上返程時，橡 膠墊、頂料彈簧、彈簧的共同作用，頂桿、錐形抱緊件及錐形推塊同時上 移，橡膠墊處于正常狀態(tài)時錐形推塊停止運動，頂桿、錐形抱緊件相對錐形推塊繼續(xù)向上運動，凸模向上拉，將工件逐漸頂出錐形抱緊件和凹模， 同時錐形抱緊件依次在頂桿大直徑部分的作用下，向外張開，為下次拉深 做好準(zhǔn)備。
由于本發(fā)明在拉深過程中給工件的側(cè)壁部位施加一定抱緊力，使工件 能夠抱緊凸模，增加凸模與工件間的摩擦力，改變側(cè)壁的金屬流動趨勢， 防止變薄區(qū)材料尤其是危險斷面的進(jìn)一步變薄，使壁厚變厚處更多地參與 變形，拉深件壁厚分布趨向均勻，從而推遲了開裂的產(chǎn)生。提高了材料的 拉深變形均勻程度，減少拉深次數(shù)，成形效率也將大大提高。


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圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，包括上模座8和下模座1，上模座8與下模座1通過導(dǎo)柱2 相連接，導(dǎo)柱2上還套裝有導(dǎo)套10，在上模座8和下模座1上分別設(shè)置有 相互對應(yīng)的凸模12和凹模7，凸模12的外側(cè)設(shè)置有與上模座8相連接的 卸料螺釘11及套裝在卸料螺釘11上的壓邊彈簧13，在卸料螺釘11的下 端設(shè)置有壓邊圈14，凸模12及卸料螺釘11均通過上模固定塊9與上模座 8相連接，在凹模7的外側(cè)設(shè)置有與下模座1固定連接的容框3，容框3 內(nèi)自上而下依次設(shè)置有錐形推塊5和橡膠墊4，錐形推塊5內(nèi)還設(shè)置有與 凸模12相配合的錐形抱緊件6，錐形抱緊件6為三瓣大小、形狀相同的抱 緊塊構(gòu)成，該抱緊塊沿周向均勻分布，在下模座1的下端設(shè)置有彈簧座17， 且在彈簧座17內(nèi)設(shè)置有頂料彈簧18，在頂料彈簧18上端設(shè)置有貫穿橡膠 墊4、錐形推塊5和錐形抱緊件6的上端的直徑小于下端直徑的臺階狀圓
柱體頂桿15，在項桿15外套有彈簧16。
本發(fā)明的成型工藝如下上模座8下行，在壓邊彈簧13和壓邊圈14 的作用下將板料壓緊開始拉深，開始拉深時，在頂料彈簧18及彈簧16的 共同作用下，頂桿15的大直徑部位處在錐形抱緊件6的中心小孔內(nèi)，抱 緊塊向外張開著。上模座8繼續(xù)下行，材料逐漸被拉入凹模7內(nèi)，此時頂 桿15隨之后退，頂料彈簧18及彈簧16被壓縮。隨著凸模12繼續(xù)下行， 凸模12帶動工件壓到錐形抱緊件6的底部，推動錐形抱緊件6下移。此 時頂桿15的小直徑部位進(jìn)入錐形抱緊件6的孔內(nèi)，由于橡膠墊4的夾緊 力較大，錐形推塊5下移量小，在其內(nèi)錐面的作用下，三瓣抱緊塊同時徑 向靠攏，將工件抱緊。凸模12繼續(xù)下行，由于橡膠墊4的壓縮作用，抱 緊力進(jìn)一步增大，工件底部及側(cè)壁在抱緊狀態(tài)下隨著頂桿15、錐形抱緊件 6、錐形推塊5同時剛性下移進(jìn)行拉深，直至拉深至下死點位置。當(dāng)上模 座8向上返程時，在橡膠墊4、頂料彈簧18、彈簧16的共同作用下，頂 桿15、錐形抱緊件6及錐形推塊5同時上移，當(dāng)橡膠墊4處于正常狀態(tài)時 錐形推塊5停止運動，頂桿15、錐形抱緊件6相對錐形推塊5繼續(xù)向上運 動，再加上凸模12上的向上拉力(摩擦力)作用，將工件逐漸頂出錐形 抱緊件6和凹模7。同時錐形抱緊件6依次在頂桿15大直徑部分的作用下， 向外張開，為下次拉深做好準(zhǔn)備。
本發(fā)明在下模容框內(nèi)有一套抱緊機(jī)構(gòu)，主要由錐形抱緊件6、錐形推 塊5、頂桿15、橡膠墊4、彈簧16組成。錐形抱緊件6為三瓣大小、形狀 相同的抱緊塊構(gòu)成，該抱緊塊沿周向均勻分布，當(dāng)合攏在一起時，其外形 構(gòu)成一個完整的錐面，與錐形推塊5內(nèi)形相配合，而其內(nèi)形構(gòu)成了一個帶 底的圓柱孔，與拉深零件外形配合對拉深零件進(jìn)行抱緊。
以下為發(fā)明要點
為保證有效抱緊，對錐形抱緊件6的內(nèi)形尺寸應(yīng)有一定的精度要求， 根據(jù)凸模外形尺寸及材料厚度取為W +《A, d為凸模直徑，t為料厚?！?取值應(yīng)適當(dāng)，取值太大，使板料在厚度方向產(chǎn)生塑性變薄，影響工件壁厚 尺寸要求；取值太小，抱緊不可靠，一般取厶=(1% 2%) t。
錐形抱緊件6外形構(gòu)成的錐面角度設(shè)計時，要防止錐形推塊5與錐形 抱緊件6之間產(chǎn)生自鎖，同時要考慮到豎直位移與水平位移之間及抱緊力 與拉深力之間的關(guān)系。此處經(jīng)過計算取28。 35°為宜。
錐形推塊5下設(shè)置有橡膠墊4，以提供足夠大的抱緊力。通過在橡膠 墊4下面放入不同厚度的墊板，可調(diào)節(jié)橡膠墊4的預(yù)壓縮量，從而調(diào)節(jié)預(yù) 抱緊力的大小。
頂桿15用于拉深結(jié)束后將工件從錐形抱緊件6及凹模7內(nèi)頂出，其 上細(xì)下粗并有錐面過渡，以便上?；爻虝r使3個抱緊塊能沿徑向自動張開， 為下次拉深做好準(zhǔn)備。
錐形抱緊件6必須有一定的深度，如果太淺，則由于未能有效的抱緊 零件或者在較大抱緊力下使工件厚向產(chǎn)生塑性變形影響壁厚精度。深度太 大時，相當(dāng)于抱緊時刻推遲。 一般最佳抱緊深度取(40% 45%) h， h為杯 形件拉深后的高度。
本發(fā)明在杯形件拉深過程中，主動施加外力控制金屬流動趨勢，延緩 和阻止拉裂缺陷的產(chǎn)生，降低極限拉深系數(shù)，改善杯形件拉深壁厚的均勻 性，可顯著的提高杯形件拉深成形效率和質(zhì)量。該新途徑如果能應(yīng)用于實 踐生產(chǎn)，節(jié)能省料，成本顯著降低，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬塑性精確成形，提高生 產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)的生產(chǎn)力和競爭力，應(yīng)用前景廣闊。
權(quán)利要求
1、一種金屬板料拉深杯形件的模具，包括上模座(8)和下模座(1)，上模座(8)與下模座(1)通過導(dǎo)柱(2)相連接，在上模座(8)和下模座(1)上分別設(shè)置有相互對應(yīng)的凸模(12)和凹模(7)，其特征在于凸模(12)的外側(cè)設(shè)置有與上模座(8)相連接的卸料螺釘(11)及套裝在卸料螺釘(11)上的壓邊彈簧(13)，在卸料螺釘(11)的下端設(shè)置有壓邊圈(14)，在凹模(7)的外側(cè)設(shè)置有與下模座(1)固定連接的容框(3)，容框(3)內(nèi)自上而下依次設(shè)置有錐形推塊(5)和橡膠墊(4)，錐形推塊(5)內(nèi)還設(shè)置有與凸模(12)相配合的錐形抱緊件(6)，在下模座(1)的下端設(shè)置有彈簧座(17)，且在彈簧座(17)內(nèi)設(shè)置有頂料彈簧(18)，在頂料彈簧(18)上端設(shè)置有貫穿橡膠墊(4)、錐形推塊(5)和錐形抱緊件(6)的頂桿(15)，在項桿(15)外套有彈簧(16)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板料拉深杯形件的模具，其特征在于 所說的凸模(12)及卸料螺釘(11)均通過上模固定塊(9)與上模座(8) 相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板料拉深杯形件的模具，其特征在于: 所說的導(dǎo)柱(2)上還套裝有導(dǎo)套(10)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板料拉深杯形件的模具，其特征在于: 所說的錐形抱緊件(6)為三瓣大小、形狀相同的抱緊塊構(gòu)成，該抱緊塊 沿周向均勻分布。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板料拉深杯形件的模具，其特征在于: 所說的頂桿(15)為一上端的直徑小于下端直徑的臺階狀圓柱體，大徑與 小徑之間通過錐面過渡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板料拉深杯形件的模具，其特征在于-所說的錐形抱緊件(6)外側(cè)的錐面角為28° 35° 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬板料拉深杯形件的模具，其特征在于: 所說的錐形抱緊件(6)抱緊深度為杯形件拉深后的高度40% 45%。
8、 一種如權(quán)利要求1所述的金屬板料拉深杯形件模具的成型工藝， 其特征在于上模座(8)下行，壓邊彈簧(13)和壓邊圈(14)將板料 壓緊開始拉深，開始拉深時，在頂料彈簧(18)及彈簧(16)共同作用， 頂桿(15)的大直徑部位處在錐形抱緊件(6)的中心小孔內(nèi)，抱緊塊向 外張開著，上模座(8)繼續(xù)下行，材料逐漸被拉入凹模(7)內(nèi)，此時頂 桿(15)隨之后退，頂料彈簧(18)及彈簧(16)被壓縮，隨著凸模(12) 繼續(xù)下行，凸模(12)帶動工件壓到錐形抱緊件(6)的底部，推動錐形 抱緊件(6)下移，此時頂桿(15)的小直徑部位進(jìn)入錐形抱緊件(6)的 孔內(nèi)，橡膠墊(4)的夾緊，錐形推塊(5)下移，三瓣夾緊塊同時徑向靠 攏，將工件抱緊，凸模(12)繼續(xù)下行，橡膠墊(4)的壓縮，工件底部 及側(cè)壁在抱緊狀態(tài)下隨著頂桿(15)、錐形抱緊件(6)、錐形推塊(5)同 時剛性下移進(jìn)行拉深，直至拉深至下死點位置，當(dāng)上模座(8)向上返程 時，橡膠墊(4)、頂料彈簧(18)、彈簧(16)的共同作用，頂桿(15)、 錐形抱緊件(6)及錐形推塊(5)同時上移，橡膠墊(4)處于正常狀態(tài) 時錐形推塊(5)停止運動，頂桿(15)、錐形抱緊件(6)相對錐形推塊(5)繼續(xù)向上運動，凸模(12)向上拉，將工件逐漸頂出錐形抱緊件(6) 和凹模(7)，同時錐形抱緊件(6)依次在頂桿(15)大直徑部分的作用 下，向外張開，為下次拉深做好準(zhǔn)備。
全文摘要
一種金屬板料拉深杯形件的模具及成型工藝，包括上模座和下模座，上模座和下模座上分別設(shè)置有相互對應(yīng)的凸模和凹模，凸模的外側(cè)設(shè)置有與上模座相連接的卸料螺釘及套裝在卸料螺釘上的壓邊彈簧，在卸料螺釘?shù)南露嗽O(shè)置有壓邊圈，在凹模的外側(cè)設(shè)置有與下模座固定連接的容框，容框內(nèi)自上而下依次設(shè)置有錐形推塊和橡膠墊，錐形推塊內(nèi)還設(shè)置有與凸模相配合的錐形抱緊件，在下模座的下端設(shè)置有彈簧座，且在彈簧座內(nèi)設(shè)置有頂料彈簧，在頂料彈簧上端設(shè)置有貫穿橡膠墊、錐形推塊和錐形夾緊件的頂桿，在項桿外套有彈簧。本發(fā)明在杯形件拉深過程中在側(cè)壁方向?qū)嵤┍Ьo，靈活主動改變材料流動趨勢，使壁厚變化均勻；減小拉深過程中危險截面處的最大變薄量，防止拉裂。
文檔編號B21D37/00GK101195142SQ20071030771
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者黨新安, 張昌松, 楊立軍 申請人:陜西科技大學(xué)