CN113210513B - 带有法兰的拉深件的拉深模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了带有法兰的拉深件的拉深模具，涉及材料加工领域，所述拉深模具主要包括凹模、凸模、与凹模固定连接的上模板、与凸模固定连接的下模板、压杆和杠杆结构；所述凸模底部与所述杠杆结构的一端相接触；所述上模板一侧边缘设置有螺孔，所述下模板与所述上模板螺孔同心处设置有通孔，所述压杆的一端与所述上模板螺孔进行螺纹配合连接，所述压杆的另一端穿过所述下模板通孔，并能够上下移动，以便与所述杠杆结构的另一端相接触。本发明的技术方案中，在对筒形件进行多次拉深的后续拉深时，通过杠杆结构使凸凹模按照一定比例的速度进行相对运动从而使工件的法兰保持不动，简明了拉深模具的压边结构以及提高了成形质量。

Description

带有法兰的拉深件的拉深模具

技术领域

本发明涉及材料加工领域，特别是涉及带有法兰的拉深件的拉深模具。

背景技术

由于拉深件在各个领域的广泛适用性，我国对于拉深工艺的研究也变得日渐深入。对于多种多样的拉深工件，我们也研究出了各式各样的与之相匹配的模具结构，但是对于某些结构的拉深模设计，我们还是存在一些不成熟的问题。通过拉深工艺加工成形的零部件具有良好的产品外观及使用性能，虽然在医疗、汽车、船舶及核电等相关行业中有着广泛的应用，但是随着社会的发展，对拉深成形件的需求越来越大，要求也日渐严格。并且很多高径比比较大的拉深件无法一次拉深成形，就需要进行多次拉深。

目前很多多次拉深件不具有法兰，对于这种工件的模具设计并不难，还有些带有法兰的需要多次拉深的工件，而对于这种工件来说，在第一次拉深之后的后续拉深工序中其法兰部分是不好处理的，如果不能进行合适的压边则法兰会产生严重的变形，但是想对这种半成件的法兰进行压边对于模具结构上来说是不太好设计的，因为在拉深过程中随着凸模或者凹模的运动法兰也会产生一定的位移，这就要求压边圈要随着法兰一起移动并且一边移动一边施加足够的压边力，这对于普通的模具来说是很难做到的，所以很多工件在第二道工序时会采用反拉深，但是这种拉深方式只适用于比较规则的形状，如果工件形状不规则或者不满足轴对称，那么反拉深到法兰根部时，法兰便会发生严重变形。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了带有法兰的拉深件的拉深模具，通过杠杆机构使凸凹模按照一定比例的速度进行相对运动从而使工件的法兰保持不动，以简明拉深模具的压边结构以及提高成形质量，避免多次拉深过程中因法兰移动而导致法兰产生变形。

为此，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种带有法兰的拉深件的拉深模具，所述拉深模具主要包括凹模、凸模、与凹模固定连接的上模板、与凸模固定连接的下模板、压杆和杠杆结构；

所述凸模底部与所述杠杆结构的一端相接触；

所述上模板一侧边缘设置有螺孔，所述下模板与所述上模板螺孔同心处设置有通孔，所述压杆的一端与所述上模板螺孔进行螺纹配合连接，所述压杆的另一端穿过所述下模板通孔，并能够上下移动，以便与所述杠杆结构的另一端相接触。

进一步地，所述杠杆结构主要包括支点、支点轴套、方杠、第一球头和第二球头；所述支点设置在所述支点轴套上；所述方杠穿过所述支点轴套，且能够在所述支点轴套中进行滑动；所述第一球头和所述第二球头分别位于所述方杠的两侧，与所述方杠螺纹连接；

相应地，所述凸模底部与所述第一球头相接触；所述压杆与所述第二球头相接触。

进一步地，在使用所述拉深模具时，按照凹模和凸模速度比例v_凹:v_凸＝d:(D-d)设置杠杆支点两侧力臂长度比例；其中，v_凹为所述凹模的下行速度，v_凸为所述凸模的上行速度，d为目标拉深件直径，D为筒形工件直径；

控制所述凹模以v_凹向下运动，所述凸模在所述杠杆结构的作用下以v_凸向上移动。

进一步地，所述支点为可滑动结构。

进一步地，所述杠杆结构设置在所述下模板底部。

进一步地，所述杠杆结构独立加工放置在模具下方相应位置，在下模板四角放置四个等高的支撑物为杠杆结构留出足够空间。

本发明的优点和积极效果：上述技术方案中，在对筒形件进行多次拉深的后续拉深时，通过杠杆结构使凸凹模按照一定比例的速度进行相对运动从而使工件的法兰保持不动，简明了拉深模具的压边结构以及提高了成形质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种带有法兰的拉深件的拉深模具整体结构二维示意图；

图2(a)为本发明实施例中一种带有法兰的拉深件的拉深模具整体结构三维示意图；

图2(b)为本发明实施例中一种带有法兰的拉深件的拉深模具整体结构三维示意图；

图3为本发明实施例中一种杠杆结构二维示意图；

图4为本发明实施例中一种杠杆结构三维示意图；

图5为本发明实施例中凸模静止凹模下行示意图；

图6为本发明实施例中凹模静止凸模上行示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

常规的拉深模具在进行多次拉深形成多次拉深件时，一般是通过外力控制凹模向下运动，凸模保持不动，第一次拉深时会形成工件的法兰，在第二次拉深时由于拉深深度不同可能会使该法兰产生一个位移，这会导致法兰出现不同程度的变形，进而影响了成形质量。为此，本发明以板料多道次拉深原理为基础，对带法兰拉深件压边结构进行设计研究，提出一种新的压边结构方案，在对筒形件进行多次拉深的后续拉深时，通过杠杆机构使凸凹模按照一定比例的速度进行相对运动从而使工件的法兰保持不动，通过此方法可以简明拉深模具的压边结构以及提高成形质量。

参见图1和图2(a)、图2(b)，其示出了本发明实施例中一种带有法兰的拉深件的拉深模具的整体结构示意图；该拉深模具主要包括凹模6、凸模5、与凹模6固定连接的上模板1、与凸模5固定连接的下模板2、压杆3和杠杆结构4；

上模板1一侧边缘设置有螺孔，下模板2与上模板1螺孔同心处设置有通孔，压杆3的一端与上模板1螺孔进行螺纹配合连接，压杆3的另一端穿过下模板2通孔，并能够上下移动，以便与杠杆结构4的另一端相接触；

凸模5底部与杠杆结构4的一端相接触。

其中，杠杆结构4是该拉深模具的核心部分。如图3及图4所示，杠杆结构主要包括支点4-1、支点轴套4-2、方杠4-3与球头(第一球头4-4和第二球头4-5，其中第一球头4-4为杠杆结构4与凸模5底部的接触点，第二球头4-5为杠杆结构4与压杆3的接触点)共四部分。方杠4-3可在支点轴套4-2中进行滑动以调节两侧力臂的分配。该杠杆结构4可设立在下模板2底部，也可独立加工放置在模具下方相应位置，此时注意在下模板2四角放置四个等高的支撑物为杠杆结构留出足够空间。另外，下模板2杠杆的相应位置处挖出足够杠杆进出的凹槽，给杠杆结构与凸模接触的一侧有足够的上升空间。

在使用本发明中的拉深模具进行拉深时，按照凹模和凸模速度比例v_凹:v_凸＝d:(D-d)设置杠杆支点两侧力臂长度比例；其中，v_凹为凹模的下行速度，v_凸为凸模的上行速度，d为目标拉深件直径，D为筒形工件直径；通过外力控制凹模以v_凹向下运动，凸模是以一定间隙配合在下模板的与之相配的沉孔中并且具有上下移动能力，凸模在杠杆结构4的作用下以v_凸向上移动。

下面对上述带有法兰的拉深件的拉深模具的原理进行具体说明。

如图5与6所示，筒形工件直径为D，高度为H(H′)，目标筒形件直径为d，凹模下行深度为h，凸模上行高度为h′。假设在拉深过程中凸模保持不动而凹模下行时，工件法兰产生一段向下的位移(h-H)；而当凹模保持不动，凸模向上运动时，工件的法兰会产生向上的位移H′。故如果能够使凸凹模在拉深过程中同时相向运动从而使工件法兰向下的位移与向上的位移相等，则可以实现使工件法兰在拉深过程中的静止。

令：

h-H＝H′ (1)

根据多道次拉深工艺成形原理可得工件与结果件筒壁面积相等，则有：

πdh＝πDH (2)

πdh′＝πDH′ (3)

联立式(1)、(2)和(3)可得：

h:h′＝d:(D-d) (4)

根据位移与速度的关系可得位移之比即为速度之比。

可得在相同时间内：

h:h′＝v_凹:v_凸 (5)

即在相同时间内位移之比等于速度之比，故根据式(4)可得凹模与凸模的速度比例为：

v_凹:v_凸＝d:(D-d) (6)

确定速度比例后，利用杠杆原理在模具下模板下方设置杠杆结构，滑动杠杆支点将两侧力臂长度比例调整为式(6)对应的数值即可，对于截面不规则形状的筒形件比例可能存在些许波动，所以将杠杆支点做成可滑动结构以便随时调整两侧杠杆的长度比例。

下面对使用上述实施例中的带有法兰的拉深件的拉深模具进行拉深过程进行具体说明。首先，将凸凹模初始位置调整为凸凹模都刚好接触板料；然后，根据凸凹模的初始位置来确定其各自的位移，以及各个零件的尺寸。确定尺寸之后准备好需要的零件，压杆的直径要经过计算保证其在拉深过程中不会失稳，长度方面要满足凸凹模在初始位置时压杆刚好能接触到杠杆球头。杠杆支点以及支点轴套尽可能壁厚取大一些保证强度，方杠的强度要经过弯矩计算之后确定不会折弯，并且长度要能满足两侧力臂分配，能够使球头重心在纵向上与压杆和凸模重心在一条直线上，最后在下模板杠杆的位置处挖出足够杠杆进出的凹槽，按照此标准准备好所需全部零件。将模具和杠杆装配好后确保凸模与凹模均有在竖直方向上的自由度以便相向进行运动，并且上模板设置压杆，要求压杆能触碰到杠杆的一端。而后使杠杆一端接触凸模一端，滑动杠杆支点将两侧力臂长度比例调整为式(6)对应的数值即可，对于截面不规则形状的筒形件比例可能存在些许波动，所以将杠杆支点做成可滑动结构以便随时调整两侧杠杆的长度比例。确保模具整体稳定后即可开始进行拉深。拉深过程中，通过外力控制凹模以v_凹进行向下运动，此时与固定凹模的上模板连接的压杆会跟随凹模向下运动，与压杆接触的杠杆一端也会向下运动，杠杆的另一端则会向上运动，与另一端接触的凸模会在杠杆向上的作用力下以v_凸向上运动。即通过杠杆结构使凸凹模按照一定比例的速度进行相对运动，从而使工件的法兰产生的向上位移和向下位移相等，相当于使工件的法兰保持不动，简明了拉深模具的压边结构以及提高了成形质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种带有法兰的拉深件的拉深模具，其特征在于，所述拉深模具主要包括凹模、凸模、与凹模固定连接的上模板、与凸模固定连接的下模板、压杆和杠杆结构；

所述凸模底部与所述杠杆结构的一端相接触；

所述上模板一侧边缘设置有螺孔，所述下模板与所述上模板螺孔同心处设置有通孔，所述压杆的一端与所述上模板螺孔进行螺纹配合连接，所述压杆的另一端穿过所述下模板通孔，并能够上下移动，以便与所述杠杆结构的另一端相接触；

所述杠杆结构主要包括支点、支点轴套、方杠、第一球头和第二球头；所述支点设置在所述支点轴套上；所述方杠穿过所述支点轴套，且能够在所述支点轴套中进行滑动；所述第一球头和所述第二球头分别位于所述方杠的两侧，与所述方杠螺纹连接；

相应地，所述凸模底部与所述第一球头相接触；所述压杆与所述第二球头相接触。

2.根据权利要求1所述的带有法兰的拉深件的拉深模具，其特征在于，在使用所述拉深模具时，按照凹模和凸模速度比例v_凹:v_凸＝d:(D-d)设置杠杆支点两侧力臂长度比例；其中，v_凹为所述凹模的下行速度，v_凸为所述凸模的上行速度，d为目标拉深件直径，D为筒形工件直径；

控制所述凹模以v_凹向下运动，所述凸模在所述杠杆结构的作用下以v_凸向上移动。

3.根据权利要求1所述的带有法兰的拉深件的拉深模具，其特征在于，所述支点为可滑动结构。

4.根据权利要求1所述的带有法兰的拉深件的拉深模具，其特征在于，所述杠杆结构设置在所述下模板底部。

5.根据权利要求1所述的带有法兰的拉深件的拉深模具，其特征在于，所述杠杆结构独立加工放置在模具下方相应位置，在下模板四角放置四个等高的支撑物为杠杆结构留出足够空间。

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