CN110743955A - 深筒形件金属外壳拉深成形方法及多道一次成型模 - Google Patents

深筒形件金属外壳拉深成形方法及多道一次成型模 Download PDF

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Abstract

本发明公开了深筒形件金属外壳拉深成形方法及多道一次成型模，所述成形方法具体步骤如下：(1)落料；(2)板料定位；(3)压边圈5压料；(4)多道一次成型；所述多道一次成型模，包括凸模，凸模包括末道次凸模及依次套在末道次凸模外的中间道次凸模和首道次凸模；包括和凸模对应设置的凹模，凹模包括末道次凹模及依次设于末道次凹模上的中间道次凹模和首道次凹模；首道次凹模上设有板料定位的定位销；压边圈套在首道次凸模外部；本发明可以避免采用多道次多步连续冲压过程中坯料横移，板料多次定位等要求，能够解决因多道次多步拉深中产生的废料和卡模等问题，提高生产节奏速率。

Description

深筒形件金属外壳拉深成形方法及多道一次成型模
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及拉深成形、模具、拉深工艺等，具体地说是深筒形件金属外壳拉深成形方法及多道一次成型模。
背景技术
随着科技不断进步，深筒形件的应用越来越广，如电池钢壳、DI罐、深筒油箱等产品，这些产品具有明显的大的高径比(通常是大于3)且拉深成形过程无法一步拉深，需要多步拉深过程。
目前制备这种深筒形件的制备方法主要有以下几种：一反挤压成形；二冲压成形。反挤压成形相对比较节省材料，但是在挤压过程中开始阶段，金属流动较为稳定，但在变形终了时，由于金属的缺失，成形很不稳定。该方法不适合于深筒形金属外壳件的制备。对于深筒形金属外壳制备方法主要使用冲压拉深方法，考虑材料的成形性能，而且是采用多道多次拉深成形。
(1)一道一次形成：对于深筒形金属外壳件通过一道一次拉深成形，对模具控制、板料的性能要求极为苛刻，因此用该成形方式得到的筒形件变形程度较低，拉深系数较大，高径比有限，得到的金属深筒形件的质量较差，拉深的成本较高。因此该方法不适合于深筒形金属外壳拉深，目前未见过对于小型深筒形金属外壳件(如电池金属外壳、易拉罐等)采用该成形方法。
(2)多道多次拉深工艺：多道多次成形工艺相对比一次成形，对模具、板料性能要求较低，加工成本降低，对于深筒形金属外壳件从坯料到成形通常会采用7～9次成形工艺，由于多道工艺的存在必然要求具备多套模具，以及摆放模具的空间，同时为保证连续化生产，在拉深过程中坯料需要从前一次工位移动到下一道工位，这避免不了需要坯料的运输和夹送装置，由于这些设备和空间的需要必然导致需整体模具的庞大。而且由于多道多步工序的存在，板料经过每次拉深工艺，板料都需要定位，如果定位不准，在连续冲压过程中极易产生金属流动不对称，板料产生废了，严重时会产生卡料，导致模具的损坏，停机检修，降低生产节奏。
公开号为CN202129351U的中国实用新型专利，于2012年2月1日公开了一种《带料连续冲压成型模》。此公开文献公开的是一种带料的连续冲压成形模具，包括多套的凸模和凹模，其成形方式为步进式多道多次拉深，拉深工艺的模具横向排布，其优点在于第一道和第二道成形过程有空余空间，方便模具安装，且第一道落料后直接自动送入后续成形工序中，生产连续化，实现前后坯料轮廓线之间的零距离剪切落料，提高材料利用率减小带料的运输行程量。但是由于该成形工艺的确定，模具设定不横向布置，坯料各道次的拉深均需要运输并定位，需要保证前一道次的拉深中心与后一道次的中心在一条线，这样会避免拉深不对称，金属流动不对称等问题。但是同时由于生产过程中设备运行不稳定，很容易导致前一道次的坯料中心经过运输没有对准下一道次的中心，在拉深过程中拉深件会报废，严重时候会发生卡模，直接导致模具损坏，同时该成形方法容易决定了模具横向布置，设备占用体积大，生产节奏相对较慢。
筒形金属外壳在生活中应用十分广泛，然而对于深筒形金属外壳在拉深成形过程中不容易得到，这致使深筒形金属外壳的使用受到限制，目前生产深筒形金属外壳主要是通过连续多道多步拉深成形方式，每道次的拉深是步进式，都需要通过运输装置进行定位，模具占用空间大，生产由于每道次运输，节奏慢，且在定位过程中极易产生问题，致使零件报废，同时也降低了生产节奏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供可以避免采用多道次多步连续冲压过程中坯料横移，板料多次定位等要求，能够解决因多道次多步拉深中产生的废料和卡模等问题，提高生产节奏速率的深筒形件金属外壳拉深成形方法及多道一次成型模。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
深筒形件金属外壳拉深成形方法，具体步骤如下：(1)落料；(2)板料定位；(3)压边圈5压料；(4)多道一次成型。
所述步骤(4)通过多道一次成型模来实现，多道一次成型模包括凸模，凸模包括末道次凸模及依次套在末道次凸模外的中间道次凸模和首道次凸模；包括和凸模对应设置的凹模，凹模包括末道次凹模及依次设于末道次凹模上的中间道次凹模和首道次凹模；首道次凹模上设有板料定位的定位销，压边圈套在首道次凸模外部；
将板料送至首道次凹模上，通过定位销定位后，压边圈压住板料边部，然后凸模整体下移，首道次凸模下移到首道次凹模处，首道次凸模和首道次凹模闭合，板料完成第一道成形工艺；
末道次凸模和中间道次凸模依次继续下移拉深，中间道次凸模整体下移置中间道次凹模处，中间道次凸模和中间道次凹模依次闭合，板料完成中间道次成形工艺；
末道次凸模继续下移拉深，直至末道次凸模和末道次凹模模具闭合，板料完成末道次成形，实现筒形件金属外壳的多道一次成型。
中间道次凸模数大于等于0，中间道次凹模数和中间道次凸模数相对应。
多道一次成型模还包括位于末道次凹模底部的底座，底座上设有字模，在末道次成形拉深时，将字模上的字体压印在板料上，实现深筒形金属外壳件底部印字体工艺。
所述步骤(2)通过定位销确定板料位置，其中定位销有两个，两个定位销与模具中心的连线呈90°夹角。
所述步骤(3)压边圈在板料通过定位销准确定位后，快速稳定压住板料。
多道一次成型模，用于实现深筒形件金属外壳拉深成形方法，包括凸模，凸模包括末道次凸模及依次套在末道次凸模外的中间道次凸模和首道次凸模；包括和凸模对应设置的凹模，凹模包括末道次凹模及依次设于末道次凹模上的中间道次凹模和首道次凹模；首道次凹模上设有板料定位的定位销；压边圈套在首道次凸模外部。
中间道次凸模数大于等于0，中间道次凹模数和中间道次凸模数相对应。
多道一次成型模还包括位于末道次凹模底部的底座，底座上设有字模。
所述定位销有两个，两个定位销与模具中心的连线呈90°夹角。
本发明的优点在于：发明提供一种制备深筒形件金属外壳的拉深成形方法和思路，通过使用本专利要求成形方法和思路，可以得到工艺简单、生产节奏快、报废率低、和低的拉深系数深筒形金属外壳筒形件，可以避免采用多道次多步连续冲压过程中坯料横移，板料多次定位等要求，能够解决因多道次多步拉深中产生的废料和卡模等问题，以实现多道次一步拉深成深筒形金属外壳体，提高生产节奏速率。
本发明可实现多道一次拉深成形深筒形金属外壳件，省去多步连续拉深过程中的坯料横移，定位等工艺，同时降低多道拉深过程中产生的废料机率。
本发明克服了背景技术缺陷，采用了多道一次成形方式，避免了连续多道次多步成形方式，避免板料移动，再定位等工序，区别与传统方式的步进式多道次多步的拉深成形方法，采用本专利所设计思路是针对多道次成形，采用多道次一次成形方式来制备深筒形金属外壳能够避免传统多步多道次成形过程中所带来的各种问题。采用本专利制备深筒形金属外壳，提高深筒形金属外壳体拉深质量，提高生产节奏，降低卡模，废料的几率。可以一次成形，避免每道次成形前坯料的移动，定位等工序。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为用于实现本发明的多道一次成型模的剖视结构示意图。
图2为用于实现本发明的多道一次成型模的俯视示意图。
图3为图1多道一次成型模的凸模Ⅰ和凹模Ⅰ的闭合结构示意图。
图4为本发明深筒形件金属外壳拉深成形方法的第一道成型板坯形状示意图。
图5为图1多道一次成型模的凸模Ⅱ和凹模Ⅱ的闭合结构示意图。
图6为本发明深筒形件金属外壳拉深成形方法的第二道成型板坯形状示意图。
图7为图1多道一次成型模的凸模Ⅲ和凹模Ⅲ的闭合结构示意图。
图8为本发明深筒形件金属外壳拉深成形方法的第三道成型板坯形状示意图。
图9为图1多道一次成型模的凸模Ⅳ和凹模Ⅳ的闭合结构示意图。
图10为本发明深筒形件金属外壳拉深成形方法的第四道成型板坯形状示意图。
图11为用于实现本发明的多道一次成型模的底座模的俯视示意图。
图12为图11用于实现本发明的多道一次成型模的底座模的截面示意图。
上述图中的标记均为：
1、凸模Ⅰ，2、凸模Ⅱ，3、凸模Ⅲ，4、凸模Ⅳ，5、压边圈5，6、定位销，7、凹模Ⅰ，8、凹模Ⅱ，9、凹模Ⅲ，10、凹模Ⅳ，11、底座，12、凸模Ⅳ外圈，13、字模。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
深筒形件金属外壳拉深成形方法，具体步骤如下：(1)落料；(2)板料定位；(3)压边圈5压料；(4)多道一次成型。本发明深筒形件金属外壳拉深成形方法，可实现多道一次拉深成形深筒形金属外壳件，省去多步连续拉深过程中的板料横移，定位等工艺，同时降低多道拉深过程中产生的废料机率。
步骤(4)多道一次成型通过多道一次成型模来实现，如图1及图2所示，多道一次成型模包括凸模，凸模包括末道次凸模(凸模Ⅳ4)及依次套在末道次凸模(凸模Ⅳ4)外的中间道次凸模(凸模Ⅲ3和凸模Ⅱ2)和首道次凸模(凸模Ⅰ1)；包括和凸模对应设置的凹模，凹模包括末道次凹模(凹模Ⅳ10)及依次设于末道次凹模上的中间道次凹模(凹模Ⅲ9和凹模Ⅱ8)和首道次凹模(凹模Ⅰ7)；首道次凹模(凹模Ⅰ7)上设有板料定位的定位销6，压边圈5套在首道次凸模(凸模Ⅰ1)外部；
步骤(4)工艺过程为：将板料送至首道次凹模(凹模Ⅰ7)上，通过定位销6定位后，压边圈5压住板料边部，然后凸模整体下移，首道次凸模(凸模Ⅰ1)下移到首道次凹模(凹模Ⅰ7)处，首道次凸模(凸模Ⅰ1)和首道次凹模(凹模Ⅰ7)闭合，板料完成第一道成形工艺；
末道次凸模(凸模Ⅳ4)和中间道次凸模(凸模Ⅲ3和凸模Ⅱ2)依次继续下移拉深，中间道次凸模(凸模Ⅱ2和凸模Ⅲ3)整体下移至中间道次凹模(凹模Ⅱ8和凹模Ⅲ9)处，中间道次凸模(凸模Ⅱ2和凸模Ⅲ3)和中间道次凹模(凹模Ⅱ8和凹模Ⅲ9)依次闭合，板料完成中间道次成形工艺；
末道次凸模(凸模Ⅳ4)继续下移拉深，直至末道次凸模(凸模Ⅳ4)和末道次凹模(凹模Ⅳ10)模具闭合，实现凸模和凹模的完全闭合，板料完成末道次成形，实现筒形件金属外壳的多道一次成型。
步骤(2)通过定位销6确定板料位置，其中定位销6有两个，两个定位销6与模具中心的连线呈90°夹角，定位销6能够有效将圆形坯料中心与模具中心位置对准，在后续拉深中可以有效保证金属流动的对称性。
步骤(3)压边圈5在板料通过定位销6准确定位后，快速稳定压住板料。压边圈5快速稳定的压住板料，防止金属在拉深过程中出现起皱，发生不对称金属流动。
深筒形件金属外壳在实际拉深过程中的道次，根据实际情况设定，如拉伸道次设定为2，相应的使用二道一次成型模，用于实现两道次拉伸，中间道次凸模和中间道次凹模数量为0；拉伸道次设定为3，相应的使用三道一次成型模，用于实现三道次拉伸，中间道次凸模和中间道次凹模数量为1；拉伸道次设定为4，相应的使用四道一次成型模，用于实现四道次拉伸，中间道次凸模和中间道次凹模数量为2；拉伸道次设定为5，相应的使用五道一次成型模，用于实现五道次拉伸，中间道次凸模和中间道次凹模数量为3；拉伸道次设定为6，相应的使用六道一次成型模，用于实现六道次拉伸，中间道次凸模和中间道次凹模数量为4；┈拉伸道次设定为T，相应的使用T道一次成型模，用于实现T道次拉伸，中间道次凸模和中间道次凹模数量为T-2(总道次数量减去首道次成形模和末道次成形模数量)。首道次凸模及首道次凹模、中间道次凸模及中间道次凹模和末道次凸模及末道次凹模的尺寸根据拉伸需求实际设置。
根据深筒形件金属外壳在实际拉深过程中的道次确定中间道次凸模及中间道次凹模数量。中间道次凸模数＝拉伸次数-2。即中间道次凸模数大于等于0，中间道次凹模数和中间道次凸模数相对应。
下面以具体实施例来具体说明本方法实现过程，本实施例采用四道次拉伸，具体地，
(1)落料：料带通过夹送装置送入落料模中落料，并通过设备收集板料；
(2)板料定位：经过落料后的板料通过运输装置，通过吸盘，将板料移动到模具处，通过定位销6确定板料位置，其中定位销6有两个，定位销6和模具中心连线呈90°夹角，都能够有效将圆形板料中心与模具中心位置对准，在后续拉深中可以有效保证金属流动的对称性，如图2所示；
(3)压边圈5压料：当板料通过定位销6准确定位后，压边圈5快速稳定的压住板料，防止金属在拉深过程中出现起皱，发生不对称金属流动；
(4)多道一次成型：采用多道一次成型模实现；
凸模Ⅰ1为首道次凸模，凸模Ⅱ2及凸模Ⅲ3为中间道次凸模，凸模Ⅳ4为末道次凸模；凸模Ⅲ3套在凸模Ⅳ4外，凸模Ⅱ2套在凸模Ⅲ3外，凸模Ⅰ1套在凸模Ⅱ2外；压边圈5套在凸模Ⅰ1外部；
凹模Ⅰ7为首道次凹模，凹模Ⅱ8及凹模Ⅲ9为中间道次凹模，凹模Ⅳ10为末道次凹模；凹模Ⅲ9设于凹模Ⅳ10上，凹模Ⅱ8设于凹模Ⅲ9上，凹模Ⅰ7设于凹模Ⅱ8上；
模具的开模状态如图1所示，当板料送至模具中，通过定位销6精确定位后，压边圈5稳定的压住板料边部，然后凸模Ⅰ1(首道次凸模)，凸模Ⅱ2(第一中间道次凸模)，凸模Ⅲ3(第二中间道次凸模)，凸模Ⅳ4(末道次凸模)整体下移，下移到位置凹模Ⅰ7(首道次凹模)处，即模具Ⅰ闭合(凸模Ⅰ1和凹模Ⅰ7处于闭合)如图3所示，板料完成了第一道成形工艺，板料形状如图4所示；
当第一道次结束后，凸模Ⅱ2，凸模Ⅲ3，凸模Ⅳ4继续下移拉深，直至整体下移至凹模Ⅱ8处(即模具Ⅱ闭合，凸模Ⅱ2和凹模Ⅱ8处于完全闭合状态)，闭合状态如图5所示，板坯冲压后形状如图6所示；
当第二道次结束后，凸模Ⅲ3，凸模Ⅳ4继续下移拉深，直至模具Ⅲ闭合(即凸模Ⅲ3和凹模Ⅲ9完全闭合)，闭合状态如图7所示，板坯经过该道成形后如图8所示；
当第三道次结束后，凸模Ⅳ4继续下移拉深，直至模具Ⅳ闭合(即凸模Ⅳ4与凹模Ⅳ10完全闭合)，闭合状态如图9所示，板坯成形形状如图10所示。
如果是大于四道次的拉伸成型，第四道次结束后，凸模Ⅴ继续下移拉深，直至模具Ⅴ闭合(即凸模Ⅴ与凹模Ⅴ完全闭合)，实现第五道次拉伸成型；
┈
直至最后一个模具闭合，拉深过程结束。
对于有的深筒形金属外壳件底部需要印字体，则在凹模Ⅳ10底部需要安装模具的底座11，底座11上有字模13，通过最后一道次拉深过程，将字体压印在坯料中，该工艺也是拉深过程中最后一道次拉深，因此该工序将拉深工艺、整形工艺和压印工艺整合在一个道次中，省去了以上三道分布工艺，提高生产效率，底座模如图11和图12所示。
即多道一次成型模还包括位于末道次凹模底部的底座11，底座11上设有字模13，在末道次成形拉深时，将字模13上的字体压印在板料上，实现深筒形金属外壳件底部印字体工艺。
对于对深筒形金属外壳件底部需要印字壳体件，拉深过程中无需底座模具。
该深筒形金属外壳件成形方法，各道次的凹模是固定不变的，每道次拉深过程中，只是各个道次的凸模移动，当各道次对应各模具闭合后，相应的凸模固定不动，内层凸模会继续移动，开始下一道次的拉深过程，直至最后一道次结束，每道次结束时，内存模具是瞬间自动移动，并不受外层模具影响。该成形过程反应的是多道工序的一次成形过程，在成形过程中板料不会发生移动，模具也不会移动，而是一次成形过程。能够完全避免多道次多步的拉深繁琐工艺，提高生产节奏，提高深筒形金属外壳体拉深质量，降低卡模，废料的几率。
本发明是一种制备深筒形金属外壳的拉深成形方法，使用该方法可以有效，快速拉深得到深筒金属外壳件，其深筒形金属外壳表面状况良好。本专利的成形方法与传统工艺相比，传统工艺需要多道多步拉深过程中的板料移动和再定位要求，工序较为繁杂，节奏慢，生产过程中易出现卡模，废品率高等问题。本专利核心为板料经过第一次准确定位后，板料能够始终保持中心与各道次模具中心对准，无需再定位，保证了每一道次的稳定性，实现这种思路，带来了一系列的有点，如生产节奏提高，降低卡模，废品率，模具设计成本降低等优点。
如图1及图2所示，用于深筒形件金属外壳拉深成形方法的多道一次成型模，包括凸模，凸模包括末道次凸模(凸模Ⅳ4)及依次套在末道次凸模(凸模Ⅳ4)外的中间道次凸模(凸模Ⅲ3和凸模Ⅱ2)和首道次凸模(凸模Ⅰ1)；包括和凸模对应设置的凹模，凹模包括末道次凹模(凹模Ⅳ10)及依次设于末道次凹模(凹模Ⅳ10)上的中间道次凹模(凹模Ⅲ9和凹模Ⅱ8)和首道次凹模(凹模Ⅰ7)；首道次凹模(凹模Ⅰ7)上设有板料定位的定位销6，压边圈5套在首道次凸模(凸模Ⅰ1)外部。
中间道次凸模数大于等于0，中间道次凸模依次套在末道次凸模外部，首道次凸模套在中间道次凸模外部。中间道次凹模数和中间道次凸模数相对应，中间道次凹模依次设于末道次凹模上，首道次凹模设于中间道次凹模上。
多道一次成型模还包括位于末道次凹模底部的底座11，底座11上设有字模13。模具底座上有字模13，通过最后一道次拉深过程，将字体压印在坯料中，该工艺也是拉深过程中最后一道次拉深，因此该工序将拉深工艺、整形工艺和压印工艺整合在一个道次中，省去了以上三道分布工艺，提高生产效率。
定位销6有两个，两个定位销6与模具中心的连线呈90°夹角，都能够有效将圆形坯料中心与模具中心位置对准，在后续拉深中可以有效保证金属流动的对称性。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.深筒形件金属外壳拉深成形方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)落料；(2)板料定位；(3)压边圈5压料；(4)多道一次成型。
2.如权利要求1所述的深筒形件金属外壳拉深成形方法，其特征在于：所述步骤(4)通过多道一次成型模来实现，多道一次成型模包括凸模，凸模包括末道次凸模及依次套在末道次凸模外的中间道次凸模和首道次凸模；包括和凸模对应设置的凹模，凹模包括末道次凹模及依次设于末道次凹模上的中间道次凹模和首道次凹模；首道次凹模上设有板料定位的定位销，压边圈套在首道次凸模外部；
将板料送至首道次凹模上，通过定位销定位后，压边圈压住板料边部，然后凸模整体下移，首道次凸模下移到首道次凹模处，首道次凸模和首道次凹模闭合，板料完成第一道成形工艺；
末道次凸模和中间道次凸模依次继续下移拉深，中间道次凸模整体下移置中间道次凹模处，中间道次凸模和中间道次凹模依次闭合，板料完成中间道次成形工艺；
末道次凸模继续下移拉深，直至末道次凸模和末道次凹模模具闭合，板料完成末道次成形，实现筒形件金属外壳的多道一次成型。
3.如权利要求2所述的深筒形件金属外壳拉深成形方法，其特征在于：中间道次凸模数大于等于0，中间道次凹模数和中间道次凸模数相对应。
4.如权利要求2所述的深筒形件金属外壳拉深成形方法，其特征在于：多道一次成型模还包括位于末道次凹模底部的底座，底座上设有字模，在末道次成形拉深时，将字模上的字体压印在板料上，实现深筒形金属外壳件底部印字体工艺。
5.如权利要求2所述的深筒形件金属外壳拉深成形方法，其特征在于：所述步骤(2)通过定位销确定板料位置，其中定位销有两个，两个定位销与模具中心的连线呈90°夹角。
6.如权利要求2所述的深筒形件金属外壳拉深成形方法，其特征在于：所述步骤(3)压边圈5在板料通过定位销准确定位后，快速稳定压住板料。
7.多道一次成型模，用于实现权利要求1-6任一项所述的深筒形件金属外壳拉深成形方法，其特征在于：包括凸模，凸模包括末道次凸模及依次套在末道次凸模外的中间道次凸模和首道次凸模；包括和凸模对应设置的凹模，凹模包括末道次凹模及依次设于末道次凹模上的中间道次凹模和首道次凹模；首道次凹模上设有板料定位的定位销；压边圈套在首道次凸模外部。
8.如权利要求7所述的多道一次成型模，其特征在于：中间道次凸模数大于等于0，中间道次凹模数和中间道次凸模数相对应。
9.如权利要求7所述的多道一次成型模，其特征在于：多道一次成型模还包括位于末道次凹模底部的底座，底座上设有字模。
10.如权利要求7所述的多道一次成型模，其特征在于：所述定位销有两个，两个定位销与模具中心的连线呈90°夹角。
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