CN106475471B - 一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置 - Google Patents

一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置,该方法通过在压料板(8)上布置若干永磁组合体(9)，分为固定磁系和活动磁系，且永磁组合体(9)的上表面与压料板(8)上表面处于同一水平面上，下部活动磁系固定在滑动板(18)上；推杆(5)上的滚轮(6)沿着楔块(4)槽移动，推动滑动板(18)和下部活动磁系的左右移动，使永磁组合体(9)中固定磁系与活动磁系产生相对移动，改变永磁组合体(9)对外表现的磁吸力；当凹模外圈(3)与压料板(8)上的板坯(13)接触时，凹模外圈(3)与永磁组合体(10)之间产生磁吸力，通过自身结构为板坯在拉深成形过程中施加压边力。

Description

一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置
技术领域
本发明涉及板材成形领域，尤其涉及一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置，属永磁技术应用的新领域。
背景技术
拉深成形是板材成形的主要工艺方法之一，在生产加工中占非常重要的地位。众所周知，拉深成形的两种主要失效形式是起皱和破裂。在拉深成形中，采用合理的压边方法和施加适当的压边力可以抑制板坯的起皱，也能提高成形极限。
传统压边方法主要有弹性压边、刚性压边和采用液体或气体为传力介质压边等三种方法。弹性压边方法是靠弹性元件被压缩后产生的反作用力而实施压边的，压边力一般难以满足拉深工艺的要求。刚性压边一般用于双动压力机，但仅适用于拉深大型零件，刚性压边方法的使用越来越少。采用气压或液压控制的压边方法虽然能使压边力随行程变化，但需要配有复杂的气压或液压***和压边力执行机构，使拉深模具变得复杂，同时增加了能耗。
目前永磁技术已广泛应用于永磁吸盘，工件装夹，永磁同步电机，起重及吊装设备等。
结合板材成形工艺对压边力的要求和永磁技术的特点，可望开发出新的压边力控制技术，对改进现有的板材成形工艺有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对传统压边方法的不足，提出一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置，采用这种压边方法所设计的压边装置，解决了传统压边方法的模具结构复杂、能耗高等问题。
本发明的基本思想是将永磁技术应用于板材成形工艺，具体是将永磁技术应用于板材拉深成形的压边力加载方法。采用永磁技术进行压边，在压边力施加过程中，基本无能耗，利用钕铁硼永磁体自身的磁吸力为拉深成形提供压边力。在模具的开合过程中，利用楔块的作用，改变下部钕铁硼永磁体、极芯等零件的位置，使固定磁系和活动磁系产生相对移动，实现工作磁极面上磁场强度的相加或相消，实现压边力的卸载和加载过程。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于拉深成形的永磁压边方法,其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：凹模和凹模外圈固定在上模座上，且凹模外圈下表面比凹模下表面高出一个板坯的厚度；
步骤2：在压料板非压边区布置若干永磁组合体，分为固定磁系和活动磁系，且永磁组合体的上表面与压料板上表面处于同一水平面上，下部活动磁系固定在滑动板上；
步骤3：支撑弹簧套在与压料板下底面相连的卸料螺钉上，支撑弹簧主要起支撑压料板自重的作用；
步骤:4：楔块固定在下模座上，推杆左端穿过压料板连接在滑动板上，右端连接滚轮；
步骤5：上模部分下行至一定位置时，上模带动压料板继续下行，滚轮沿楔块槽移动，带动推杆和活动磁系向左移动，使永磁组合体与凹模外圈产生磁吸力，板坯被压在凹模和压料板之间，当压边力达到一定值时，拉深过程开始；
步骤6：拉深结束后，上模部分返回，在磁吸力的作用下，凹模外圈带动压料板一起向上移动，滚轮沿楔块槽移动，带着推杆和活动磁系向右移动至最右位置，永磁组合体与凹模外圈之间的磁吸力接近于0，此时，压料板在卸料螺钉的约束作用下停止上行，与凹模外圈分离。
更进一步地，所述的压料板上放置若干永磁组合体，通过移动活动磁系，永磁组合体与凹模外圈间形成局部磁场，而在包含成形区域在内的其他区域处产生的磁场较小。
更进一步地，根据最大设计压边力的不同，所述的压料板尺寸可变化，其上的永磁组合体的尺寸、数量和分布也可变化。
更进一步地，永磁组合体与凹模外圈之间产生的吸引力可直接通过自身结构传递给板坯实施压边。
更进一步地，改变楔块槽的形状，可使板坯所受压边力随拉深行程按一定规律变化。
在本发明中，在板坯非压边区上方放置凹模外圈，下方放置带永磁组合体的压料板；推杆上的滚轮沿着楔块槽上下移动，推动滑动板右左移动，同时滑动板永磁组合体中活动磁系与固定磁系的相对位置发生变化，在压料板与凹模外圈之间产生的磁吸力也发生变化；当活动磁系处于最右位置，压料板与凹模外圈之间产生的磁吸力接近0；当活动磁系处于最左位置，压料板与凹模外圈之间产生的磁吸力最大(最大磁吸力可根据设计决定)；而压料板与凹模外圈之间产生的磁吸力直接通过自身结构传递给板坯实施压边。
本发明还提供了一种用于拉深成形的永磁压边装置，其特征在于，包括凹模外圈，楔块，推杆，滚轮，压料板，永磁组合体，支撑弹簧，支撑板，滑动板；凹模外圈由螺钉固定在上模座上，凹模外圈下表面高出凹模下表面一个板坯的厚度；在压料板的非压边区布置若干永磁组合体，组成上下两个磁系，分别为固定部分和活动部分，且上部磁系的上表面与压料板上表面处于同一水平面上，下部活动磁系放置在滑动板上，上部磁系放置在支撑板上；推杆穿过压料板右侧的通孔，一端固定在滑动板上，另一端连接滚轮，滚轮限制在楔块槽内移动；楔块固定在下模座上，当推杆右端的滚轮沿着楔块槽向下或向上移动时，推杆带动永磁组合体中活动磁系部分的零件左右移动；支撑弹簧套在与压料板下底面相连的卸料螺钉上，支撑弹簧主要起支撑压料板自重的作用。
总体而言，由于采用上述技术方案，本发明提供的一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置，与现有技术相比具有这样的有益效果：本发明能够代替传统的压边方法,解决了弹性压边方法中的压边力随拉深行程变化而增大的趋势,与压边工艺不符的问题；本发明与使用液压或气压压边装置相比，不需要高压气体或液压油泵，大大简化了模具结构，并具有节约成本、环保、节能、布置方便、易更换的特点；本发明采用永磁技术实现压边力的加载与卸载，单位面积吸力大，力分布均匀，工作安全可靠，基本无能耗；本发明所述的施加压边力的装置几乎不需要维护，工作性能稳定。
附图说明
图1为本发明用于拉深成形的永磁压边装置结构简图；
图2为压料板的主视图；
图3为压料板的阶梯剖视图；
图4为压料板的左视图；
图5为图4中I部放大图；
图6为本发明方法和装置用于倒装拉深模具中的结构简图。
图中：1-上模座，2-凹模，3-凹模外圈，4-楔块，5-推杆，6-滚轮，7-下模座，8- 压料板，9-永磁组合体，10-卸料螺钉，11-支撑弹簧，12-凸模，13-板坯，14-支撑板，15-钕铁硼永磁体，16-隔磁块，17-极芯，18-滑动板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
如图1所示为本发明一种用于拉深成形的永磁压边方法及装置的一种具体实施例子。包括：上模座1、凹模2、凹模外圈3、楔块4、推杆5、滚轮6、下模座7、压料板8、永磁组合体9、卸料螺钉10、支撑弹簧11、凸模12和板坯13；上模座1为后置导向上模座，通过压入式模柄固定在压力机的滑块上；下模座7为后置导向下模座，通过夹具固定在压力机工作台上；上模座1的左后侧和右后侧分别设有两个模具导套，下模座7的左后侧和右后侧分别设有两个模具导柱，上模座1通过模具导套和下模座7的模具导柱相连，上模座1的两个模具导套套装在下模座7的两个模具导柱上，使上模座1 能够在模具导柱的导向作用下相对下模座7上下运动，并保证不与其它部件干涉；凹模 2呈圆环凸台状，凹模外圈3呈圆环状，凹模外圈3套装在凹模2下部，且凹模外圈3 下表面高于凹模2下表面，其高度差等于一个板坯的厚度；凹模2和凹模外圈3一同由紧定螺钉固定在上模座1的凹槽中；凸模12由紧定螺钉固定在下模座7的凹槽中；压料板8为方形结构且置于凹模外圈3的下方，压料板8通过两个卸料螺钉10和两个支撑弹簧11与下模座7相联接，两个卸料螺钉10穿过下模座7的螺钉孔和支撑弹簧11紧固在压料板8的下底面上，两个支撑弹簧11主要起支撑压料板8自重的作用，两个卸料螺钉10可在下模座7的螺钉孔中上下滑动，当压料板8在支撑弹簧11弹力的作用下向上运动时，两个卸料螺钉10约束压料板8的上限位置；压料板8上的内孔略大于凸模12直径，并且压料板8的内孔和凸模12共轴线，压料板8可以相对于凸模12无摩擦地上下运动；在压料板8内镶嵌有N个永磁组合体9，永磁组合体9的上表面与压料板8的上表面在同一平面内；
如图2—5所示，所述的永磁组合体9俯视呈正方形，有N个永磁组合体9均匀布置镶嵌在压料板8内；所述的永磁组合体9包括上部磁系和下部磁系，上部磁系为固定磁系，下部磁系为活动磁系，上部磁系与下部磁系被支撑板14所隔开；上部磁系包括固定在支撑板14的钕铁硼永磁体15、隔磁块16和极芯17，固定磁系中的钕铁硼永磁体15、隔磁块16、极芯17以及压料板8的上表面处于同一水平面上；使永磁组合体9 提供的磁吸力尽可能多的转化为压边力。下部磁系包括固定在滑动板18上的钕铁硼永磁体15、隔磁块16和极芯17，在滑动板18的左侧为下部磁系留有滑动的空腔；压料板8右侧设有一通孔；
如图1和6所示所述的楔块4由螺钉固定在下模座7上，推杆穿过压料板8右侧的通孔，一端紧固在滑动板18上，另一端安装一个滚轮6，而滚轮6始终限制在楔块4 槽内运动；当压料板8与凹模外圈3一起向下或向上运动时，推杆5上的滚轮6沿着楔块4槽上下移动，推动滑动板18左右移动，同时带动下部磁系左右移动；
该压边方法内容如下：
当拉深成形模具处于开模状态时，推杆5一端的滚轮6沿着楔块4槽向下运动，滑动板18以及固定在滑动板18上的下部磁系在推杆5的作用下处于最右位置，此时永磁组合体9对外的磁吸力为0；当压力机滑块向下运动时，带动凹模2、凹模外圈3一起向下运动，到凹模外圈3与压料板8上的压料板接触后，压料板随压力机滑块一起向下运动，而压料板8与凹模外圈3之间产生的磁吸力直接通过自身结构传递给板坯施加压边力；同时紧固在压料板8下底面的卸料螺钉10在下模座7中的通孔中向下运动，支撑弹簧11产生压缩；由支撑弹簧11压缩形变产生对压料板8向上的弹力很小，可以忽略不计；当推杆5一端的滚轮6沿着楔块4槽的斜面向下运动时，推杆5在楔块4槽斜面的作用下推动滑动板18向左运动，同时固定在滑动板18上的下部磁系也随滑动板 18向左运动，此过程永磁组合体9与凹模外圈3之间的磁吸力逐渐增大；在此过程中，支撑弹簧11一直处于压缩状态，且压缩量随压料板8向下运动为增大；压料板8随压力机滑块继续向下运动，推杆5一端的滚轮6经过楔块4槽的斜面后，推杆5将滑动板 9以及固定在滑动板18上的下部磁系推至最左端，此时磁系结构对外的磁吸力最大；压力机滑块带动凹模2、凹模外圈3和压料板8继续下行，此后楔块4处于对推杆5无作用状态；当推杆5一端滚轮6沿着所用楔块4槽的斜面运动时，合模开始，此合模过程为板坯提供变压边力；当推杆5一端滚轮6经过所用楔块4槽的斜面后，合模开始，此合模过程为板坯提供恒压边力；拉深成形过程结束后，凹模外圈3、压料板8及成形制件随压力机滑块一起上行；上行到一定距离时，压料板8右端的滚轮6经过楔块4槽的斜面，永磁组合体9中的活动磁系处于最右位置，此时磁系结构对外的磁吸力为0；压料板8在卸料螺钉10的约束作用下停止上行，并在支撑弹簧11的支撑作用下停留在原位；之后凹模2、凹模外圈3以及留在凹模2内的成形制件继续随压力机滑块上行；之后凹模2、凹模外圈3随压力机滑块上行至初始位置，留在凹模2内的成形制件由凹模 2侧的打料装置完成卸料过程。
该压边装置内容如下：
其特征在于，凹模外圈3，楔块4，推杆5，滚轮6，压料板8，永磁组合体9，支撑弹簧11，支撑板14，滑动板18；凹模外圈3由螺钉固定在上模座上，凹模外圈3下表面高出凹模下表面一个板坯的厚度；在压料板8的非压边区布置若干永磁组合体9，组成上下两个磁系，分别为固定部分和活动部分，且上部磁系的上表面与压料板8上表面处于同一水平面上，下部活动磁系放置在滑动板18上，上部磁系放置在支撑板14上；推杆5穿过压料板8右侧的通孔，一端固定在滑动板18上，另一端连接滚轮6，滚轮6 限制在楔块4槽内移动；楔块4固定在下模座上，当推杆5右端的滚轮沿着楔块4槽向下或向上移动时，推杆带动永磁组合体9中活动磁系部分的零件左右移动；支撑弹簧11 在与压料板8下底面相连的卸料螺钉上，支撑弹簧11主要起支撑压料板8自重的作用。
本发明不限于本模具结构,凡是原理、方法与设计思路与本发明相同，或是对本设计的简单置换，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于拉深成形的永磁压边方法,其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：凹模外圈固定在上模座上，且凹模外圈下表面比凹模下表面高出一个板坯的厚度；
步骤2：在压料板非压边区布置若干永磁组合体，分为固定磁系和活动磁系，且永磁组合体的上表面与压料板上表面处于同一水平面上，下部活动磁系固定在滑动板上；
步骤3：支撑弹簧套在与压料板下底面相连的卸料螺钉上，支撑弹簧主要起支撑压料板自重的作用；
步骤:4：楔块固定在下模座上，推杆左端穿过压料板与滑动板相连，右端连接滚轮；
步骤5：上模部分下行至一定位置时，上模带动压料板继续下行，滚轮沿楔块槽移动，带动推杆和活动磁系向左移动，使永磁组合体与凹模外圈产生磁吸力，板坯被压在凹模和压料板之间，当压边力达到一定值时，拉深过程开始；
步骤6：拉深结束后，上模部分返回，在磁吸力的作用下，凹模外圈带动压料板一起向上移动，滚轮沿楔块槽移动，带着推杆和移动磁系向右移动至最右位置，永磁组合体与凹模外圈之间的磁吸力接近于0，此时，压料板在卸料螺钉的约束作用下停止上行，与凹模外圈分离。
2.如权利要求1所述的一种用于拉深成形的永磁压边方法,其特征在于，在步骤2中，所述的压料板上放置若干永磁组合体，通过移动活动磁系，永磁组合体与凹模外圈之间形成局部磁场，而在包含成形区域在内的其他区域处产生的磁场较小。
3.如权利要求1所述的一种用于拉深成形的永磁压边方法,其特征在于，在步骤2中，根据最大设计压边力的不同，所述的压料板尺寸可变化，其上的永磁组合体的尺寸、数量和分布也可变化。
4.如权利要求1所述的一种用于拉深成形的永磁压边方法,其特征在于，在步骤4中，永磁组合体与凹模外圈之间产生的吸引力可直接通过自身结构传递给板坯实施压边。
5.如权利要求1所述的一种用于拉深成形的永磁压边方法,其特征在于，在步骤4中，改变楔块槽的形状，可使板坯所受压边力随拉深行程按一定规律变化。
6.一种用于拉深成形的永磁压边装置,其特征在于，包括凹模外圈(3)，楔块(4)，推杆(5)，滚轮(6)，压料板(8)，永磁组合体(9)，支撑弹簧(11)，支撑板(14)，滑动板(18)；凹模外圈(3)由螺钉固定在上模座上，凹模外圈(3)下表面高出凹模下表面一个板坯的厚度；在压料板(8)的非压边区布置若干永磁组合体(9)，组成上下两个磁系，分别为固定部分和活动部分，且上部磁系的上表面与压料板(8)上表面处于同一水平面上，下部移动磁系放置在滑动板(18)上，上部磁系放置在支撑板(14)上；推杆(5)穿过压料板(8)右侧的通孔，一端固定在滑动板(18)上，另一端连接滚轮(6)，滚轮(6)限制在楔块(4)槽内移动；楔块(4)固定在下模座上，当推杆(5)右端的滚轮沿着楔块(4)槽向下或向上移动时，推杆带动永磁组合体(9)中活动磁系部分的零件左右移动；支撑弹簧套(11)在与压料板(8)下底面相连的卸料螺钉上，支撑弹簧(11)主要起支撑压料板(8)自重的作用；其中，所述压边装置是采用如权利要求1所述的方法设计后制得。
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