CN101402119A - 无法兰边凹模的深拉深模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无法兰边凹模的深拉深模具。即拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度并沿周过渡。上模板下端装有凸模,凸模装在凸模固定板和压料圈孔中,凸模固定板与上模板采用螺纹联接。上模板上开有三个以上的有台阶通孔,通孔中均装有退料螺钉,露出在上模板下端面的退料螺钉上依次装在弹簧中,退料螺钉端部与压料圈螺纹连接,下模板上端面中心装有无法兰边凹模,无法兰边凹模中心装有凹模垫块,顶件弹簧顶在凹模垫块下端面上。该模具能提高板料的成形性能,与锥面凹模和锥面刚性压边圈模具、凹模上平面打密集的工艺小盲孔的拉深模具相比,提高拉深件的极限拉深高度并不发生破裂,能一次拉深替代多次拉深,降低成本和能量消耗。
Description
技术领域
本发明涉及金属板料成形的设备,尤其是涉及一种无法兰边凹模的深拉深模具
背景技术
采用改进钢制模具的工艺结构,避免或有效抑制板材成形中起皱和破裂,提高板材成形极限能力的新技术研发,一直是国内外板料冲压领域中的热点课题。
目前已有如下改进的钢制模具结构:①凹模上平面上打密集的工艺小盲孔拉深模具,利用这些工艺小盲孔存贮润滑油并在拉深时减少与坯料的接触面积,从而减少拉应力,在一定程度上抑制了板材成形中破裂,提高了板材成形极限能力,但这种工艺结构加工费时,成本高,难以在实际生产中推广开来。
②锥面凹模和锥面刚性压边圈模具,将凹模与坯料接触的面和压边圈与坯料接触的面加工成锥面进行拉深的工艺方法,这种方法能在一定程度上提高极限拉深高度而不发生拉裂和起皱,但只是对于板料比较厚(或相对厚度较大),且拉深具有较大内圆角半径拉深件时才有一定的效果,使用场合有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无法兰边凹模的深拉深模具,能极大地提高拉深件的极限拉深高度并且不发生拉裂,或者起皱控制在合格产品要求之内的工艺方法及模具。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
本发明包括上模总成和下模总成,其中:
1)上模总成:包括上模板、导套、凸模固定板退料螺钉、弹簧、凸模和压料圈;上模板下端面中心装有开出气孔的凸模,凸模从上至下依次套装在凸模固定板孔和压料圈孔中,并与凸模固定板孔和压料圈孔形成滑动配合,凸模固定板与上模板采用螺纹联接,凸模外面的上模板和凸模固定板上开有三个以上的通孔,每个通孔中均装有退料螺钉,露出在上模板下端面的退料螺钉上依次套装在弹簧、凸模固定板和压料圈孔中,退料螺钉端部与压料圈螺纹连接,退料螺钉外的压料圈上开有三个以上的螺纹孔,凸模固定板和压料圈外面的上模板下端装有两个以上的导套。
2)下模总成:包括下模板、导柱、凹模、凹模垫块和顶件弹簧;下模板上端面中心的凹模内装有凹模垫块,凹模垫块的下端面装有顶件弹簧,凹模垫块与凹模内腔形成滑动配合,顶件弹簧顶在凹模垫块大端面上,凹模垫块中心线与凸模中心线重合,下模板上的凹模外面装有两个以上的导柱与上模板上的导套数量一致并形成滑动配合。
所述的凹模,凹模的外形轮廓形状及外形尺寸与拉深件展开形状及尺寸一致。
所述的凹模,当拉深规则拉深件时,即用一个直径参数表示的回转体水平投影大小的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与规则形状拉深件的展开外形及尺寸一致,拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度并沿周过渡。
所述的凹模,当拉深水平投影不规则形状的拉深件时,即不能用一个参数表示的水平投影形状的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与不规则形状的拉深件的展开外形及尺寸一致,拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度,凹模边缘形状不规则,凹模边缘至模腔径向长度不相等,故沿周的凹模圆角半径不一致,但沿周的各凹模圆角半径之间要圆滑过渡。
本发明具有的有益效果是:
该种模具结构能极大地提高板料的成形性能,与凹模上平面上打密集的工艺小盲孔拉深模具和锥面凹模和锥面刚性压边圈模具相比,该工艺能更大地提高拉深件的极限拉深高度并且不发生破裂,采用这种类型的模具结构可以一次拉深替代多次拉深,极大地降低了模具制造成本和能量消耗。
附图说明
图1无法兰边凹模的深拉深模具结构图。
图2锥面凹模和锥面刚性压边圈模具结构图。
图3a凹模上平面上打密集的工艺小盲孔的拉深模具结构图。
图3b平面上打密集的工艺小盲孔凹模主视图。
图3c平面上打密集的工艺小盲孔凹模俯视图。
图4无法兰边凹模的深拉深模具拉深后成形极限图。
图5锥面凹模和锥面刚性压边圈模具拉深后成形极限图。
图6凹模上平面上打密集的工艺小盲孔拉深模具拉深后成形极限图。
图7无法兰边凹模的深拉深模具未压制前状态图。
图8无法兰边凹模的深拉深模具压制完成后状态图。
图9a圆筒形拉深件图。
图9b圆筒形拉深件展开图。
图9c圆筒形凹模图。
图9d盒形拉深件主视图。
图9e盒形拉深件俯视图。
图9f盒形拉深件展开图。
图9g盒形凹模主视图。
图9h盒形凹模俯视图。
图中:1、上模板,2、导套,3、凸模固定板,4、退料螺钉,5、弹簧,6、凸模,7、压料圈,8、下模板,9、导柱,10凹模,11、凹模垫块,12、顶件弹簧,13、板料。
具体实施方式
在现有模具结构特点的基础上,提出了无法兰边凹模的深拉深模具。此种模具的凹模外形形状及尺寸与拉深件展开外形及尺寸一致,凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度并沿周过渡。这种模具结构有如下特点:(1)拉深时,刚性压边圈作用坯料外缘部分的时间较短,但由于开始就压在了圆弧面上,而且圆弧面是沿径向降低的,所以板料增厚不会超过毛坯初始平面,初始压边力取较大数值时,毛坯外缘不会翻翘;(2)当压边圈作用完成后,毛坯由于没有受到压边圈的作用而产生的摩擦阻力,因而用于克服摩擦阻力的径向拉应力的增量就不需要了,故径向拉应力减小,拉深时发生破裂趋势减弱,拉深比或变形程度更大;(3)板料厚向由于受到凹模圆角对其压应力,而此处单元体受到的周向压应力比平面法兰上受到的压力要小,板料流经凹模圆角后厚度是减薄的,因此同样拉深直壁杯形件起皱情况会改善,即拉深质量更好。这种模具能极大地提高拉深件的极限拉深高度而不发生拉裂,并且能一次拉深代替多次拉深,降低了模具成本和能量消耗。图1是无法兰边凹模的深拉深模具结构图,图2是锥面凹模和锥面刚性压边圈模具结构图,图3a是凹模上平面上打密集的工艺小盲孔拉深模具结构图,图3b是平面上打密集的工艺小盲孔凹模主视图,图3c是平面上打密集的工艺小盲孔凹模俯视图。取毛坯直径和凹模外径一致,即直径D=115mm,坯料材料08Al,厚度t=1mm,凸、凹模间隙1.15mm.弹性模量E=206.8Gpa,泊松比v=0.3,应变强化因素K=537Mpa,屈服极限σs=110.3Mpa,按图1、图2、图3a和图3b及图3c模具结构尺寸,拉深高度H=21mm后得到:无法兰边凹模的深拉深模具拉深后成形极限图(图4),锥面凹模和锥面刚性压边圈模具拉深后成形极限图(图5),凹模上平面上打密集的工艺小盲孔的拉深模具拉深后成形极限图(图6),比较图4和图5及图6看出,无法兰边凹模的深拉深模具拉深后,拉深件没有发生破裂,而锥面凹模和锥面刚性压边圈模具和凹模上平面上打密集的工艺小盲孔拉深模具拉深后,拉深件发生破裂或处于破裂临界状态。
无法兰边凹模的深拉深模具如图7、图8所示,本发明包括上模总成和下模总成,其中:
1)上模总成:包括上模板1、导套2、凸模固定板3退料螺钉4、弹簧5、凸模6和压料圈7;上模板1下端面中心装有开出气孔的凸模6,凸模6从上至下依次套装在凸模固定板3孔和压料圈7孔中,并与凸模固定板3孔和压料圈7孔形成滑动配合,凸模固定板3与上模板1采用螺纹联接,凸模6外面的上模板1和凸模固定板3上开有三个以上的通孔,每个通孔中均装有退料螺钉4,露出在上模板1下端面的退料螺钉4上依次套装在弹簧5、凸模固定板3和压料圈7孔中,退料螺钉4端部与压料圈7螺纹连接,退料螺钉4外的压料圈7上开有三个以上的螺纹孔,凸模固定板3和压料圈7外面的上模板1下端装有两个以上的导套2;
2)下模总成:包括下模板8、导柱9、凹模10、凹模垫块11和顶件弹簧12;下模板8上端面中心的凹模10内装有凹模垫块11,凹模垫块11的下端面装有顶件弹簧12,凹模垫块11与凹模10内腔形成滑动配合,顶件弹簧12顶在凹模垫块11大端面上,凹模垫块11中心线与凸模6中心线重合,下模板上的凹模10外面装有两个以上的导柱与上模板上的导套数量一致并形成滑动配合。
所述的凹模10,凹模10的外形轮廓形状及外形尺寸与拉深件展开形状及尺寸一致。
当拉深规则拉深件时,即用一个直径参数表示的回转体水平投影大小的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与规则形状拉深件的展开外形及尺寸一致,拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度并沿周过渡。如拉深圆筒形件,圆筒形件展开形状是圆形的,圆筒形件展开尺寸用直径表示,因此凹模外形是圆形的,圆形凹模外形尺寸用直径表示,凹模外形及尺寸与圆筒形件展开形状及尺寸一致,即凹模外径等于圆筒形件展开直径,凹模圆角半径等于凹模外形半径与凹模内圆形半径之差并沿圆周过渡。
所述的凹模10,当拉深水平投影不规则形状的拉深件时,即不能用一个参数表示的水平投影形状的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与不规则形状的拉深件的展开外形及尺寸一致,拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度,凹模边缘形状不规则,凹模边缘至模腔径向长度不相等,故沿周的凹模圆角半径不一致,但沿周的各凹模圆角半径之间要圆滑过渡。如拉深盒形件,盒形件展开形状不规则,盒形件展开尺寸不能用一个参数表示,因此凹模外形不规则,凹模外形不能用一个尺寸表示,凹模外形及尺寸与盒形件展开形状及尺寸一致,凹模圆角半径等于不规则凹模边缘至模腔径向长度,由于凹模边缘形状不规则,沿凹模边缘至模腔径向长度不相等,凹模圆角半径不一致,但各凹模圆角半径之间要沿周圆滑过渡。
所述的凹模10,凹模10的外形轮廓形状及外形尺寸与拉深件展开形状及尺寸一致。如图9a是圆筒形拉深件图,图9b圆筒形拉深件展开图,展开形状为圆形,展开尺寸用直径D表示,图9c是圆筒形凹模图,圆筒形凹模的外形和圆筒形拉深件展开形状一致,为圆形。圆筒形凹模外形尺寸用直径D表示并等于圆筒形拉深件展开尺寸D。
图9d是盒形拉深件主视图,图9e是盒形拉深件俯视图,图9f是盒形拉深件展开图,图9g是盒形凹模主视图,图9h是盒形凹模俯视图,盒形凹模外形形状及尺寸与盒形拉深件展开外形及尺寸一致(图9f与图9h外形形状一致)。
所述的凹模10,当拉深规则拉深件时,即用一个直径参数表示的回转体水平投影大小的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与规则形状拉深件的展开外形及尺寸一致。拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度并沿周过渡。如图9a是圆筒形拉深件图,图9b圆筒形拉深件展开图,展开形状为圆形,展开尺寸用直径D表示,图9c是圆筒形凹模图,圆筒形凹模的外形和圆筒形拉深件展开形状一致,为圆形。圆筒形凹模外形尺寸用直径D表示,并等于圆筒形拉深件展开尺寸D。凹模圆角半径等于凹模外形半径与凹模内圆形半径之差,即 并沿圆周过渡。
所述的凹模10,当拉深水平投影不规则形状的拉深件时,即不能用一个参数表示的水平投影形状的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与不规则形状的拉深件的展开外形及尺寸一致。拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度,由于凹模边缘形状不规则,凹模边缘至模腔径向长度并不相等,故沿周的凹模圆角半径并不一致,但沿周的各凹模圆角半径之间要圆滑过渡。如图9d是盒形拉深件主视图,图9e是盒形拉深件俯视图,图9f是盒形拉深件展开图,图9g是盒形凹模主视图,图9h是盒形凹模俯视图,盒形凹模外形形状及尺寸与盒形拉深件展开外形及尺寸一致(图9f与图9h外形形状一致)。由于拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度,而凹模边缘至模腔径向长度分别等于S1,S2,S3(图9h)等等,因为S1,S2,S3各不相等,凹模圆角半径R沿凹模内形一周并不相等,分别等于S1,S2,S3,等等,但各凹模圆角半径之间要沿周圆滑过渡。
本发明的工作原理如下:
当上模总成还未下行时,凸模6下平面与压料圈7下平面有一定差值。此时弹簧5有一个初预紧状态,如图1所示。上模总成继续下行至压料圈7下平面与放在凹模10上的板料13上平面接触,随后压料圈7保持不动的情况下,当凸模6下行至接触板料13上平面,弹簧5压缩量增大,凸模6继续下行,凹模垫块11向下动动,顶件弹簧12被压缩。凸模6下行至拉深完成,如图2所示。随后上模总成上行,当凸模6上行时,凹模垫块11在顶件弹簧12的作用下往上运动,将工件顶起。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种无法兰边凹模的深拉深模具,其特征在于包括上模总成和下模总成,其中:
1)上模总成:包括上模板(1)、导套(2)、凸模固定板(3)退料螺钉(4)、弹簧(5)、凸模(6)和压料圈(7);上模板(1)下端面中心装有开出气孔的凸模(6),凸模(6)从上至下依次套装在凸模固定板(3)孔和压料圈(7)孔中,并与凸模固定板(3)孔和压料圈(7)孔形成滑动配合,凸模固定板(3)与上模板(1)采用螺纹联接,凸模(6)外面的上模板(1)和凸模固定板(3)上开有三个以上的通孔,每个通孔中均装有退料螺钉(4),露出在上模板(1)下端面的退料螺钉(4)上依次套装在弹簧(5)、凸模固定板(3)和压料圈(7)孔中,退料螺钉(4)端部与压料圈(7)螺纹连接,退料螺钉(4)外的压料圈(7)上开有三个以上的螺纹孔,凸模固定板(3)和压料圈(7)外面的上模板(1)下端装有两个以上的导套(2);
2)下模总成:包括下模板(8)、导柱(9)、凹模(10)、凹模垫块(11)和顶件弹簧(12);下模板(8)上端面中心的凹模(10)内装有凹模垫块(11),凹模垫块(11)的下端面装有顶件弹簧(12),凹模垫块(11)与凹模(10)内腔形成滑动配合,顶件弹簧(12)顶在凹模垫块(11)大端面上,凹模垫块(11)中心线与凸模(6)中心线重合,下模板上的凹模(10)外面装有两个以上的导柱与上模板上的导套数量一致并形成滑动配合。
2.根据权利要求1所述的一种无法兰边凹模的深拉深模具,其特征在于:所述的凹模(10),凹模(10)的外形轮廓形状及外形尺寸与拉深件展开形状及尺寸一致。
3.根据权利要求1所述的一种无法兰边凹模的深拉深模具,其特征在于:所述的凹模(10),当拉深规则拉深件时,即用一个直径参数表示的回转体水平投影大小的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与规则形状拉深件的展开外形及尺寸一致,拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度并沿周过渡。
4.根据权利要求1所述的一种无法兰边凹模的深拉深模具,其特征在于:所述的凹模(10),当拉深水平投影不规则形状的拉深件时,即不能用一个参数表示的水平投影形状的拉深件,拉深凹模外形及尺寸与不规则形状的拉深件的展开外形及尺寸一致,拉深模具中的凹模圆角半径等于凹模边缘至模腔径向长度,凹模边缘形状不规则,凹模边缘至模腔径向长度不相等,故沿周的凹模圆角半径不一致,但沿周的各凹模圆角半径之间要圆滑过渡。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101117 Termination date: 20111023 |