專利名稱：一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工工程塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的拋物線回轉(zhuǎn)體零件其基本成形工藝與球形零件基本相似。但是當(dāng)拋物線形狀零件 的相對(duì)高度較大時(shí)(見圖l， h/d2〉0.5， h—零件高度，d2—零件大端直徑)，錐度較大(見 圖1， dl/d2《0.2)，且頂部的圓角半徑較小時(shí)(見圖1， R《d2/70， R—頂部圓角半徑)，其 成形難度隨之加大。為了使毛坯在拉深過程中能夠緊貼凸模而又不起鈹，必須加大成形中的 脹形成份和徑向拉應(yīng)力。 一般可以采用設(shè)置有1 2個(gè)環(huán)型拉深筋的拉深模來增大中間部分的 脹形成份、減小其失穩(wěn)起皺趨勢(shì)。但是，這種措施受到毛坯頂部部分承載能力的限制，所以 在這種情況下， 一般都采用多道次逐漸成形的工藝。多道次逐漸成形的主要特點(diǎn)是采用正拉 深或反拉深的方法，在逐漸地增加深度的同時(shí)減小頂部的圓角半徑。其拉深方法主要有階梯 拉深法和反拉深法，這兩種方法中的中間各工序的拉深均相應(yīng)地需要不同的模具，即需要多 套模具多道次拉深，這也正是傳統(tǒng)拋物線形回轉(zhuǎn)體零件拉深工藝的缺點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的需要多套模具多道次拉深以及毛坯頂部部分承載能力的限制等不足之 處，解決傳統(tǒng)拋物線形回轉(zhuǎn)體拉深件的拉深工藝中需要多套模具，拉深次數(shù)多，熱處理次數(shù) 多，表面涂漆、除漆次數(shù)多，成形效率低，零件的制造周期長的問題。本發(fā)明提出了一種拉 深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，利用一套模具拉深而成，其中模具包括下模板、凸模、帶 拉深筋的壓邊圈、帶拉深筋的凹模、卸件風(fēng)嘴、上模板、起重螺釘、銷子、螺釘、定位 螺釘和螺釘，拉深時(shí)，凸模上設(shè)有一個(gè)活動(dòng)軟凸模墊塊，帶拉深筋的壓邊圈下面放置活動(dòng)剛 性限位墊塊。活動(dòng)軟凸模墊塊的內(nèi)形與凸模外形相似，活動(dòng)軟凸模墊塊其上端厚度比活動(dòng)剛 性限位墊塊的高度小10 15mm，其外表面轉(zhuǎn)接半徑Rm》d2/15ram。 該方法包括以下步驟-
(1)第一次拉深；首先，按照回轉(zhuǎn)體零件最終形狀設(shè)計(jì)一套模具，這個(gè)設(shè)計(jì)過程和常 規(guī)零件設(shè)計(jì)是一樣；其次，拉深時(shí)在模具凸模上設(shè)有一個(gè)活動(dòng)軟凸模墊塊，活動(dòng) 軟凸模墊塊的內(nèi)形與凸模外形一致，壓邊圈下面放置活動(dòng)剛性限位墊塊；其中，
活動(dòng)軟凸模墊塊其上端厚度控制在比活動(dòng)剛性限位墊塊的高度小1(Tl5mm，其外 表面轉(zhuǎn)接半徑Rm》d2/15畫，Rm—增加活動(dòng)軟凸模墊塊后的頂部圓角半徑，活動(dòng) 軟凸模墊塊可以是橡膠，伸長率大于等于350%，定伸強(qiáng)度大于等于8MPa?；顒?dòng) 剛性限位墊塊的高度H。通過計(jì)算預(yù)留有一定的脹形量(脹形量的大小以小于此 種材料的脹形系數(shù)為準(zhǔn)，本試驗(yàn)取得零件實(shí)際脹形系數(shù)L為1.05、.08)，計(jì)算出 活動(dòng)剛性限位墊塊的高度H?；顒?dòng)剛性限位墊塊的高度H通過作圖法求得，最終 凹模內(nèi)毛料面積S2，第一次拉深時(shí)凹模內(nèi)毛料表面積Sl， Sl= S2/ L， L為零件 實(shí)際脹形系數(shù)，通過作圖對(duì)S2的面積截取和S1面積相等時(shí)，距離最終凹模內(nèi)毛 料底面高度為H。即在第二次拉深后的凹模內(nèi)毛料表面從頂點(diǎn)依次截取毛料表面， 直到所截取毛料表面積和第一次拉深時(shí)凹模內(nèi)毛料表面積Sl相等時(shí)，距離第二次 拉深后的凹模內(nèi)毛料底面高度就是所要計(jì)算的高度H，高度H —般在計(jì)算的范圍 左右就可以了，實(shí)際當(dāng)中可以在計(jì)算的范圍5mm左右。
(2) 退火熱處理，對(duì)于第一次拉深后的零件，需要對(duì)零件進(jìn)行退火熱處理，采用的退 火設(shè)備為LR-15普通熱處理爐，熱處理溫度為1050'C，時(shí)間5~8分鐘。退火熱處 理的目的為了消除零件拉深產(chǎn)生的材料硬化，改善材料的塑性，為第二次拉深做 準(zhǔn)備。
(3) 第二次拉深，使用同一套拉深模具，拉深時(shí)將活動(dòng)軟凸模墊塊和活動(dòng)剛性限位墊 塊同時(shí)去掉，正常進(jìn)行拉深至零件最終狀態(tài)，最終成形出零件的全部型面。
增加活動(dòng)軟凸模墊塊的作用 一是增加零件與凸模之間的摩擦，從而有利于增大材料的 拉深變形極限；二是通過增加的活動(dòng)軟凸模墊塊，有效地增大零件底部轉(zhuǎn)接半徑(Rm》d2/15， Rn^增加凸模墊塊后的頂部圓角半徑)，有利于進(jìn)一步增大材料的拉深變形極限。
本發(fā)明全面吸收了沖壓軟模成形與剛模成形的優(yōu)點(diǎn)，以材料塑性變形等面積原理為基礎(chǔ)， 結(jié)合軟模、剛模成形為一體，通過在拉深模具剛性凸模上增加活動(dòng)軟凸模墊塊來增大第一次 拉深時(shí)材料的塑性變形，在普通液壓機(jī)上只用一套拉深模具，分兩次拉深成功地成形出一般 拉深工藝需要3 4套模具才可以成形出的拋物線回轉(zhuǎn)體零件。這種獨(dú)特的拉深成形技術(shù)有效 地減少了模具數(shù)量和成形次數(shù)，其成形效率較一般拉深工藝提高2倍以上。采用此工藝，一 次性節(jié)約模具費(fèi)用約25 30萬元；縮短零件制造周期，提高零件成形效率2倍以上，減少2 3次熱處理工序，減少2 3次成形工序，減少2 3次涂漆、除漆工序，每100件節(jié)約加工 費(fèi)用約5 8萬元。


圖1拋物線回轉(zhuǎn)體零件示意圖， 圖2第一次拉深示意圖， 圖3第二次拉深示意圖， 圖4活動(dòng)軟凸模墊塊示意圖， 圖5活動(dòng)限位塊示意圖。 圖中
l-下模板，2-凸模，3-帶拉深筋的壓邊圈，4-帶拉深筋的凹模，5-卸件風(fēng)嘴，6-上模板， 7-起重螺釘，8-銷子，9-螺釘，10-活動(dòng)軟凸模墊塊，11-定位螺釘，12-活動(dòng)剛性限位墊塊， 13-螺釘，14凹模內(nèi)毛料。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例待成形零件材料為1Crl8Ni9Ti，材料厚度為1.2mm，按照零件最 終形狀設(shè)計(jì)一套凹模和壓邊圈上帶環(huán)型拉深筋的模具，該模具包括下模板l 、凸模2 、帶 拉深筋的壓邊圈3、帶拉深筋的凹模4 、卸件風(fēng)嘴5 、上模板6、起重螺釘7、銷子8 、螺 釘9 、定位螺釘11和螺釘13,拉深時(shí)，凸模上2設(shè)有一個(gè)活動(dòng)軟凸模墊塊10，帶拉深筋的 壓邊圈13下面放置活動(dòng)剛性限位墊塊12。本發(fā)明通過用以下流程實(shí)現(xiàn)第一次拉深——退 火熱處理——第二次拉深，成形出拋物線形回轉(zhuǎn)體零件。
第一次拉深在PYS400四柱萬能單動(dòng)液壓機(jī)上進(jìn)行，零件壓邊力的來自設(shè)備的下頂出缸。 第一次拉深工序壓邊圈壓邊力的設(shè)置以確保零件法蘭不起皺的較小壓力為準(zhǔn)，試驗(yàn)時(shí)較好的 壓邊力范圍為80 100噸。主缸壓力對(duì)拉深成形沒有太大影響，實(shí)際壓力一般設(shè)置在250 300 噸。拉深時(shí)在模具的剛性凸模2上增加用橡膠(包括聚氨酯橡膠，伸長率不小于350%，定伸 強(qiáng)度不小于8MPa)制造的活動(dòng)軟凸模墊塊10，進(jìn)行拉深成形?；顒?dòng)軟凸模墊塊10的內(nèi)形與 凸模2外形相似，其上端厚度控制在比活動(dòng)剛性限位墊塊12的高度小10 15mm，其外表面轉(zhuǎn) 接半徑Rm》d2/15，見圖4。按照沖壓塑性變形等面積原理，通過計(jì)算預(yù)留有一定的脹形量(脹 形量的大小以小于此種材料的脹形系數(shù)為準(zhǔn)，本試驗(yàn)取得零件實(shí)際脹形系數(shù)為1.05 1.08)， 通過作圖法求得，最終凹模內(nèi)毛料14表面積S2，第一次拉深時(shí)凹模內(nèi)毛料14表面積S1， Sl= S2/L， L為零件實(shí)際脹形系數(shù)，通過作圖對(duì)S2的面積截取和S1面積相等時(shí)，距離最終凹模 內(nèi)毛料底面高度為H。計(jì)算出活動(dòng)剛性限位墊塊的高度H，通過3、個(gè)活動(dòng)剛性限位墊塊來精 確控制將零件第一次的拉深高度，見圖5?；顒?dòng)軟凸模墊塊其上端厚度控制在比活動(dòng)剛性限
位墊塊的高度小10 15mm。
退火熱處理第一次拉深后，為了消除零件拉深產(chǎn)生的材料硬化，改善材料的塑性，為 第二次拉深做準(zhǔn)備，需要對(duì)零件進(jìn)行退火熱處理。本試驗(yàn)退火設(shè)備為LR-15普通熱處理爐， 熱處理溫度為1050'C,時(shí)間5~8分鐘，熱處理的過程只要滿足一般的熱處理就可以了。
第二次拉深也在PYS400四柱萬能單動(dòng)液壓機(jī)上進(jìn)行，由于第二次拉深材料的變形方式 主要以脹形為主，基本上不需要從法蘭邊部分補(bǔ)料，因而其需要較大的壓邊力，試驗(yàn)時(shí)較好 的壓邊力范圍為120 150噸。主缸壓力對(duì)拉深成形也沒有太大影響，實(shí)際壓力一般設(shè)置在 25CT300噸。第二次拉深與第一次拉深使用同一套拉深模具，這次拉深時(shí)將活動(dòng)軟凸模墊塊 10和活動(dòng)剛性限位墊塊12同時(shí)去掉，正常進(jìn)行拉深至零件最終狀態(tài)，最終成形出零件的全 部型面。
權(quán)利要求
1.一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法，其特征是包括以下步驟(1)按照回轉(zhuǎn)體零件最終形狀設(shè)計(jì)一套模具；(2)第一次拉深；拉深時(shí)，在模具凸模上設(shè)有一個(gè)活動(dòng)軟凸模墊塊，活動(dòng)軟凸模墊塊的內(nèi)形與凸模外形相似，帶拉深筋的壓邊圈下面放置活動(dòng)剛性限位墊塊；其中，活動(dòng)軟凸模墊塊其上端厚度比活動(dòng)剛性限位墊塊的高度小10~15mm，其外表面轉(zhuǎn)接半徑Rm≥d2/15mm；(3)退火熱處理；對(duì)于第一次拉深后的零件，對(duì)零件進(jìn)行退火熱處理；(4)第二次拉深；拉深時(shí)，使用同一套模具，拉深時(shí)將活動(dòng)軟凸模墊塊和活動(dòng)剛性限位墊塊同時(shí)去掉，正常進(jìn)行拉深至零件最終狀態(tài)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法，其特征在于所述的活動(dòng)剛性限 位墊塊的高度為H，通過作圖法求得，最終凹模內(nèi)毛料表面積S2，第一次拉深時(shí)凹模內(nèi)毛 料表面積S1， Sl= S2/ L， L為零件實(shí)際脹形系數(shù)，通過作圖對(duì)S2的面積截取和S1面積 相等時(shí)，距離最終凹模內(nèi)毛料底面高度為H。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法，其特征在于所述的活動(dòng)軟凸模 墊塊是橡膠，伸長率大于等于350%，定伸強(qiáng)度大于等于8MPa。
4、 一種如權(quán)利要求l所述的一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法所采用的模具，包括下模板、 凸模、帶拉深筋的壓邊圈、帶拉深筋的凹模、卸件風(fēng)嘴、上模板、起重螺釘、銷子、 螺釘、定位螺釘和螺釘，其特征是凸模上設(shè)有一個(gè)活動(dòng)軟凸模墊塊，帶拉深筋的壓邊圈 下面放置活動(dòng)剛性限位墊塊。
5、 按照權(quán)利要求5所述的一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法所采用的模具，其特征在于所述 的活動(dòng)軟凸模墊塊的內(nèi)形與凸模外形相似，活動(dòng)軟凸模墊塊其上端厚度控制在比活動(dòng)剛性 限位墊塊的高度小1(Tl5mrn，其外表面轉(zhuǎn)接半徑Rm》d2/15mm。
全文摘要
一種拉深成形拋物線回轉(zhuǎn)體的方法，屬于材料加工工程塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括以下步驟，(1)按照回轉(zhuǎn)體零件最終形狀設(shè)計(jì)一套模具；(2)第一次拉深；拉深時(shí)，在模具凸模上設(shè)有一個(gè)活動(dòng)軟凸模墊塊，活動(dòng)軟凸模墊塊內(nèi)形與凸模外形相似，帶拉深筋的壓邊圈下面放置活動(dòng)剛性限位墊塊；(3)退火熱處理；對(duì)于第一次拉深后零件進(jìn)行退火熱處理；(4)第二次拉深；使用同一套模具，拉深時(shí)將活動(dòng)軟凸模墊塊和活動(dòng)剛性限位墊塊去掉。本發(fā)明在拉深模具剛性凸模上增加活動(dòng)軟凸模墊塊來增大第一次拉深時(shí)材料的塑性變形，在普通液壓機(jī)上只用一套拉深模具，分兩次拉深成功地成形出一般拉深工藝需要3～4套模具才可以成形出的拋物線回轉(zhuǎn)體零件。
文檔編號(hào)B21D22/26GK101372024SQ20081001344
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者劉慧茹, 踴 楊, 石曉東, 韓國平 申請(qǐng)人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司