CN110640009B - 一种难变形金属板料电场辅助拉深装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，属于电场作用下固态颗粒成形模具技术领域，包括固定在压力机下部与压力机进行绝缘处理的凸模和设置在下模座上部的设置内孔的凹模，凹模上表面以及凹模内孔侧壁上设置有绝缘层，凹模上端设置有将板料压在凹模上的压边圈，凹模内孔底部设置有弹性块，压边圈下端设置有与板料接触的与电源火线连接的正电极，凹模内侧壁上设置有与电源零线连接的凹模电极，弹性块顶端设置有与电源零线连接的负电极，本发明结构简单、成形效率高，人工耗时少，产品质量稳定。

Description

一种难变形金属板料电场辅助拉深装置

技术领域

本发明涉及电场作用下的拉深模具，尤其是一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，用于电场作用下固态颗粒成形模具技术领域。

背景技术

拉深是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。拉深零件的尺寸，可从直径几mm至2～3m，厚度为0 .2～300mm。它在汽车、拖拉机、飞机、钟表、电器、仪表、轻工和民用产品中，均有广泛应用。传统刚性凸凹模拉深工艺对于较大的拉深比的零件需要多次拉深，并且会造成零件质量不达标，而且对于一些难变形，高强度，低塑性的零件甚至无法成形，为此人们提出了半模成形工艺。在板料半模成形工艺中，以油或水（乳化液）为传力介质的半模成形，其特点是压力分布均匀，然而，均匀分布的压力并不利于成形件厚度的控制，成形过程中一旦出现局部变薄，将极易产生破裂，还会有密封控制困难，易产生泄露，油液飞溅危及操作工人，因此，液压成形受到了限制。固体颗粒介质成形工艺是近些年新发展的半模成形工艺。专利ZL 200510007167.1公开的板材固体颗粒介质成形(Solid Granules Medium Forming，缩写SGMF)工艺是采用固体颗粒代替刚性凸模或凹模(或弹性体、液体)的作用对板材进行软模成形的工艺。固体颗粒介质内压具有非均匀分布特性，因此可以实现在坯料不同部位产生不同压力，控制板材不同部位的变形，有利于提高材料成形极限。赵长财等利用固体颗粒代替了凸模的作用对板料来进行半模成形，克服了液压成形的缺陷，然而存在难变形金属拉深易破裂、成形后零件无法自动弹出、颗粒充满了凸模和凹模间隙、人工取出变得很困难，顶出机构不明确，无法利用在级进模中等问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种难变形金属板料电场辅助拉深装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，包括固定在压力机下部与压力机进行绝缘处理的凸模1和设置在下模座上部的设置内孔的凹模8，其特征在于：凹模8上表面以及凹模8内孔侧壁上设置有绝缘层，凹模8上端设置有将板料4压在凹模8上的压边圈2，凹模8内孔底部设置有弹性块11，压边圈2下端设置有与板料4接触的与电源火线连接的正电极3，凹模8内侧壁上设置有与电源零线连接的凹模电极6，弹性块11顶端设置有与电源零线连接的负电极10。

本发明技术方案的进一步改进在于：弹性块11上方设置有与凹模8内孔配合的垫板9，弹性块11外设有支撑垫板9的弹性件，板料4与垫板9之间有刚性颗粒7。

本发明技术方案的进一步改进在于：刚性颗粒7是不锈钢珠、钢珠或其他耐压导电刚性材料制成的颗粒。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述凹模8上表面的绝缘层5为绝缘纸，所述凹模8内孔侧壁上的绝缘层为绝缘套筒13，绝缘套筒13与凹模8之间为过渡配合。

本发明技术方案的进一步改进在于：沿着凹模8侧壁以及绝缘套筒13的高度方向设置多个开孔，每个开孔内设置凹模电极6。

本发明技术方案的进一步改进在于：凹模电极6为环形电极，凹模电极6***套有保证环形电极与凹模8绝缘的绝缘套。

本发明技术方案的进一步改进在于：弹性块11是橡胶块，弹性块11中心设置有安装负电极10的安装孔，负电极10与弹性块11的安装孔之间设置有绝缘套，负电极10与绝缘套之间采用过盈配合。

本发明技术方案的进一步改进在于：正电极3是环形电极，压边圈2内设置有安装孔，正电极3***套有保证电极与压边圈2绝缘的绝缘套。

本发明技术方案的进一步改进在于：凸模1中心开有便于拉深完成后将板料4与凸模1分离的气孔。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，利用现有压力机对凸模1进行绝缘处理，使压力机与凸模1之间绝缘，便于使用外加电场对板料4进行处理；凸模1外侧的压边圈2固定板料4防止板料4起皱，压边圈2开孔内的正电极3接触板料4，使电流流经板料4，对板料4进行电处理，保护了正电极3，压边圈2离开板料4时电极远离板料4，保护工作人员取放板料4时的安全；凹模8与板料4之间绝缘，避免电流从凹模8流出形成安全隐患，凹模8中心孔放置绝缘套筒13，用来容纳刚性颗粒7，提高成形效果；绝缘套筒13内设置垫板9，垫板9依靠弹簧12支撑，便于拉深工作完成后，弹簧12上顶将板料5顶出凹模8，取出成品方便；绝缘套筒13防止电流流向凹模8，保护凹模8；凹模8上开孔穿入电极，不同高度的电极使不同拉深状态的板料4均能通过凹模电极7形成电流回路产生焦耳电阻热，改善板料4状态；凹模电极6是环形电极，电极外有绝缘套用来防止电极漏电，增加安全性，绝缘套筒13与凹模8是过渡配合，便于更换绝缘套筒13；板料4拉深至挤压弹性块11时弹性块11给予板料4反拉深力，弹性块11是橡胶块，可以避免负电极10漏电对弹簧12的影响，有效保护弹簧12使用寿命，负电极10外有绝缘套防止负电极10的电流损伤弹性块11；正电极3外套有绝缘套保护压边圈2，避免正电极3漏电；凸模1中心开有气孔，防止板料4吸附在凸模1上难以取下；绝缘套筒13是陶瓷材质，绝缘性好，价格低廉；刚性颗粒7使用钢珠，承压效果好，使用寿命长；绝缘层5使用绝缘纸，绝缘效果佳，成本适宜。

本发明主要改善了现有板材拉深成形，在现有冲压模具基础上改变相应结构，使其与外加电场、刚性颗粒成形技术相结合，同时可应用于级进模具中，利用电流流经板料4所产生的焦耳电阻热直接对坯料本身加热，并使其温度保持在成形温度范围内，使其在模具中发生塑性变形，使得坯料内部温度分布非常均匀，并且设置多个电极使得工件的电流分布稳定均匀，从而有利于坯料的塑性成形，改善产品质量；解决低塑性，高强度，难变形板料在拉深过程中出现的难以拉深、破裂、残余应力等问题，并提高难变形板料成形极限；此外，本发明还具有绝缘性强、结构加工简单、成形效率高，人工耗时少，产品质量稳定等特点

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明进行拉深与第一高度电极接触时示意图；

图3是本发明进行拉深与第二高度电极接触时示意图；

图4是本发明拉深到达成形极限时的示意图；

其中，1、凸模，2、压边圈，3、正电极，4、板料，5、绝缘层， 6、凹模电极，7、刚性颗粒，8、凹模，9、垫板，10、负电极，11、弹性块，12、弹簧，13、绝缘套筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，包括下部固定有凸模1的压力机，凸模1外侧设有固定在压力机上的压边圈2，下模座上部设置有凹模8，凹模8开有与凸模相配合的内孔。压力机与凸模1之间进行绝缘处理，防止电流经过凸模1损伤压力机，压边圈2侧壁开孔放置正电极3，在压边圈底面开孔使正电极3露出，正电极3以压边圈中心为中心间隔90°角放置4个或间隔120°角放置3个或其他适宜角度放置电极，保证电流在板料4上均匀分布流动，正电极3为环形电极，环形电极通过绝缘套4与压边圈2隔离，环形电极与绝缘套4之间是过盈配合。压边圈2随压力机的凸模1下降固定板料4时正电极3与板料4相接触，正电极3与电源火线连接，板料4放置在凹模8上。凹模8固定在下模座上部，凹模8上部接触板料4处设置有绝缘层5避免电流经过凹模，凹模8侧壁设有令凹模8与拉深状态板料之间绝缘的绝缘层为绝缘装置保护凹模，弹性块11设置在凹模8内孔底部。板料4拉深至挤压弹性块11时弹性块11给予板料4反拉深力。弹性块11上部开孔内设置有负电极10，负电极10与电源零线连接，凹模8在预设高度开孔，凹模8侧壁的绝缘装置在与凹模8相同高度开孔位置开孔，绝缘装置为绝缘套筒13，凹模电极6穿过凹模8和绝缘装置的相同高度的孔与被拉深的板料4接触，凹模电极6以凹模内孔中心为中心均匀放置，凹模电极6间隔90°角、间隔120°角放置或其他适宜角度放置多个电极。

优选的实施例如图1所示，本实施例的凹模8在预设高度开孔，绝缘装置为绝缘套筒13，绝缘套筒13对应凹模8开孔位置开孔，环形电极穿过凹模8和绝缘套筒13，凹模8不同高度的孔分别设置有环形电极，凹模8内套有绝缘套筒13，绝缘套筒13与凹模8之间是过渡配合。环形电极外设置有绝缘套，绝缘套筒13内下模座上设置有弹性件支撑垫板9，弹性件是弹簧12。垫板9与凹模8内孔相配合，垫板9上方的绝缘套筒13内装有刚性颗粒7如不锈钢珠、钢珠或其他耐压且导电的材质颗粒，具体颗粒的采用根据板材成形的温度、内压等条件决定，刚性颗粒7可以重复使用而不影响成形效果。弹性块11外套有弹簧12，弹性块为橡胶块，橡胶块顶端开孔安装有一负电极10，负电极10外设有绝缘套，负电极10与绝缘套4是过盈配合。

优选的实施例中凹模8上表面与板料4接触处的绝缘层5为绝缘纸。

优选的实施例中绝缘套筒13使用陶瓷套筒。

优选的实施例中刚性颗粒7使用不锈钢珠。

优选的实施例中凸模1中心开有气孔，气孔与喷气装置相连接，喷气装置通过气孔喷射压缩空气或者氮气将吸附在凸模1上的零件喷出，便于拉深完成后将拉深成形的板料4与凸模1分离开，防止板料4吸附在凸模1上。

工作过程如下：

如图1所示，将板料4放置在凹模8上，开启压力机，压力机带动凸模1和压边圈2下行，压边圈2接触并对板料4施压固定板料4，正电极3接触板料4，此时电流自正电极3经过板料4、刚性颗粒7和凹模电极6形成回路，电流流经板料4产生的焦耳电阻热直接对板料4本身加热，并使其温度保持在成型温度范围内，通过压力机对板料4施加的压力，使板料4在模具中发生塑性变形。如图2和图3所示，凸模1继续下行，对板料4进行拉深作业，电流自正电极3经过板料4、刚性颗粒7和两个凹模电极6形成回路，凸模1下行至最低点，如图4所示，垫板9下行至接触负电极10，电流自正电极3经过板料4和负电极10形成回路，弹簧12通过垫板9对板料4产生反拉深力，缓解凸模1圆角处板料4应力状态，拉深完成，凸模1回升，弹簧12将板料4顶出，同时凸模处气孔会喷气将零件喷出，一次拉深作业完成。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须就具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明指示用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，包括固定在压力机下部与压力机进行绝缘处理的凸模（1）和设置在下模座上部的设置内孔的凹模（8），其特征在于：凹模（8）上表面以及凹模（8）内侧壁上设置有绝缘层，凹模（8）上端设置有将板料（4）压在凹模（8）上的压边圈（2），凹模（8）内孔底部设置有弹性块（11），所述弹性块（11）是橡胶块，弹性块（11）中心设置有安装负电极（10）的安装孔，负电极（10）与弹性块（11）的安装孔之间设置有绝缘套，负电极（10）与绝缘套之间采用过盈配合，所述压边圈（2）下端设置有与板料（4）接触的与电源火线连接的正电极（3），凹模（8）内侧壁上设置有与电源零线连接的凹模电极（6），弹性块（11）顶端设置有与电源零线连接的负电极（10）；弹性块（11）上方设置有与凹模（8）内孔配合的垫板（9），弹性块（11）外设有支撑垫板（9）的弹性件，板料（4）与垫板（9）之间有刚性颗粒（7）；刚性颗粒（7）是不锈钢珠、或其他耐压导电刚性材料制成的颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，其特征在于：所述凹模（8）上表面的绝缘层（5）为绝缘纸，所述凹模（8）内侧壁上的绝缘层为绝缘套筒（13），绝缘套筒（13）与凹模（8）之间为过渡配合。

3.根据权利要求2所述的一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，其特征在于：沿着凹模（8）侧壁以及绝缘套筒（13）的高度方向设置多个开孔，绝缘套筒（13）的每个开孔内设置凹模电极（6）。

4.根据权利要求2所述的一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，其特征在于：凹模电极（6）为环形电极，凹模电极（6）***套有保证环形电极与凹模（8）绝缘的绝缘套。

5.根据权利要求2所述的一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，其特征在于：正电极（3）是环形电极，压边圈（2）内设置有安装孔，正电极（3）***套有保证电极与压边圈（2）绝缘的绝缘套。

6.根据权利要求2所述的一种难变形金属板料电场辅助拉深装置，其特征在于：凸模（1）中心开有便于拉深完成后将板料（4）与凸模（1）分离的气孔。

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