專(zhuān)利名稱(chēng)：一種金屬板材背壓拉深成形方法及模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種金屬板材的成形方法及模具。
背景技術(shù)：
金屬板材的普通剛性模拉深方法雖然應(yīng)用較為廣泛，但對(duì)于大高徑比的板材成形需要進(jìn)行多次拉深，模具成本高，并且拉深件的尺寸精度、表面粗糙度不高，壁厚局部變薄，難以成形復(fù)雜形狀零件，不能適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)。目前，針對(duì)傳統(tǒng)凸凹模拉深對(duì)成形低塑性、大變形板材零件的不足，提出了板材軟模成形。板材的軟模成形是利用某種傳カ介質(zhì)作為凸模(凹摸)，再用以剛性凹模(凸模)，在 傳壓介質(zhì)的作用下，使板材成形的エ藝?，F(xiàn)在已近出現(xiàn)了板材的聚氨酯軟模成形、液壓成形、粘性介質(zhì)成形。這些エ藝的出現(xiàn)一定程度上提高了板材的成形極限。但是，這些エ藝都存在自身的不足。板材的液壓成形中，對(duì)液體必須采用密封圈強(qiáng)制密封，這就使得板材的流動(dòng)受到限制，不利于板材的成形。況且，在成形過(guò)程中，一旦板材出現(xiàn)失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，油液飛濺，污染環(huán)境。另外，液壓成形中，必須配備復(fù)雜的控制系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了解決液壓成形中密封困難的缺點(diǎn)所出現(xiàn)的粘性介質(zhì)成形，雖然在一定程度上彌補(bǔ)了液壓成形的不足，但是，粘性介質(zhì)成形仍然需要密封，模具也需要配備單獨(dú)的控制系統(tǒng)，成形后エ件清理困難。粘性介質(zhì)成形的這些不足也限制粘性介質(zhì)成形エ藝的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、板材零件能一次拉深成形、零件成形質(zhì)量好的金屬板材背壓拉深成形方法及模具?！?、本發(fā)明的金屬板材成形模具包括沖頭、壓邊圈、加料筒、固體顆粒介質(zhì)、凹模和背壓頭。其中，凹模下端固定在壓機(jī)工作臺(tái)上，凹模型腔側(cè)壁形狀根據(jù)成形件的形狀而定，凹模型腔的下部設(shè)有與成形件形狀相對(duì)應(yīng)的背壓頭。凹模上面設(shè)有壓邊圈，該壓邊圈上部為加料筒用以盛裝固體顆粒介質(zhì)，沖頭置于加料筒內(nèi)的顆粒介質(zhì)之上。ニ、本發(fā)明的成形方法如下
I、在與金屬板材相接觸的凹模和壓邊圈上涂有潤(rùn)滑剤。2、將金屬板材置于凹模上表面，該板材下表面與背壓頭相接觸，在板材變形過(guò)程中，背壓頭下行，背壓頭行程按需要確定。3、在壓邊圈上施加壓邊力，防止板材在變形過(guò)程中起皺。 4、在加料筒內(nèi)添加固體顆粒介質(zhì)(固體顆粒介質(zhì)可以為金屬球或非金屬球，粒徑
O.f 4mm)，該固體顆粒介質(zhì)的添加量即固體顆粒介質(zhì)的體積>拉深成形件容積。5、然后沖頭下行使固體顆粒介質(zhì)產(chǎn)生成形壓力，同時(shí)對(duì)金屬板材下面的背壓頭施加壓力，背壓壓カ小于沖頭壓力。金屬板材在固體顆粒介質(zhì)的成形壓カ和背壓頭的背壓共同作用下產(chǎn)生塑性變形，直到板材變形到需要的成形高度。
6、沖頭及壓邊圈回程，背壓頭頂起，卸下エ件。為提高板材成形極限，解決エ件底部過(guò)度減薄現(xiàn)象的發(fā)生，本發(fā)明提出在固體顆粒介質(zhì)成形エ藝中，在底部引入背壓，可以有效抑制底部減薄，從而提高拉深深度。通過(guò)背壓カ控制板材底部的減薄，有效的控制了板材拉深成形零件的壁厚差，提高了板材的一次拉深成形極限，背壓頭還具有頂出エ件功能，方便成形后卸料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
I、由于固體顆粒介質(zhì)具有良好的流動(dòng)性，因此采用固體顆粒介質(zhì)成形既具有液壓成形和粘性介質(zhì)成形的優(yōu)勢(shì)，又克服了液壓成形和粘性介質(zhì)成形的不足，使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単。2、將固體顆粒介質(zhì)成形エ藝與背壓技術(shù)相結(jié)合，改變了板材底部區(qū)域的應(yīng)カ狀態(tài)，有效抑制了拉深過(guò)程中該區(qū)域厚度的減薄，保證了壁厚均勻性，可以使大高徑比、拉深系數(shù)小的板材零件一次拉深成形。
3、通過(guò)控制背壓頭的行程和形狀，可以任意改變板材拉深成形エ件的高度和形狀。4、節(jié)能環(huán)保，無(wú)需密封，沒(méi)有污染，顆粒介質(zhì)可以循環(huán)使用。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的金屬板材背壓拉深成形模具的凹模5下端固定在壓機(jī)工作臺(tái)上，凹模型腔側(cè)壁形狀根據(jù)成形件的形狀而定，凹模型腔的下部設(shè)有與成形件形狀相對(duì)應(yīng)的背壓頭6，凹模型腔側(cè)壁為圓柱形，エ件底部為向內(nèi)凹形。壓邊圈2的上部設(shè)有加料筒7，沖頭I置于顆粒介質(zhì)之上。拉深成形時(shí)，首先在與金屬板材4相接觸的凹模和壓邊圈上涂潤(rùn)滑劑，將板厚為Imm的金屬板材置于凹模上表面，該板材下表面與背壓頭相接觸。然后對(duì)壓邊圈施加壓邊カF，防止板材在變形過(guò)程中起皺；再向料筒內(nèi)添加粒徑為O. 2mm的鋼球3，其添加量約等于拉深成形件容積；接著沖頭下行，施加壓カP1，使固體顆粒介質(zhì)產(chǎn)生成形壓力，同時(shí)對(duì)金屬板材下面的背壓頭施加壓カP2，背壓壓カP2小于沖頭壓カP”背壓頭下行行程按需要確定。金屬板材在固體顆粒介質(zhì)的成形壓カ和背壓頭的背壓共同作用下產(chǎn)生塑性變形，直到板材變形到需要的成形高度；最后沖頭及壓邊圈回程，背壓頭頂起，卸下エ件。
權(quán)利要求
1.ー種金屬板材拉深成形模具，包括沖頭、壓邊圈、加料筒、固體顆粒介質(zhì)、凹模和背壓頭，其特征在于其凹模下端固定在壓機(jī)工作臺(tái)上，凹模型腔側(cè)壁形狀根據(jù)成形件的形狀而定；凹模型腔的下部設(shè)有背壓頭，拉深成形時(shí)，該背壓頭與板材下表面接觸；凹模上面設(shè)有壓邊圈，該壓邊圈上部為加料筒用以盛裝固體顆粒介質(zhì)，沖頭置于加料筒內(nèi)的顆粒介質(zhì)之上。
2.ー種金屬板材背壓拉深成形的方法，其特征在干 (1)在與金屬板材相接觸的凹模和壓邊圈上涂有潤(rùn)滑劑； (2)將金屬板材置于凹模上表面，該板材下表面與背壓頭相接觸，在板材變形過(guò)程中，背壓頭下行，背壓頭行程按需要確定； (3)在壓邊圈上施加壓邊力，防止板材在變形過(guò)程中起皺； (4)在加料筒內(nèi)添加固體顆粒介質(zhì)，固體顆粒介質(zhì)為金屬球或非金屬球，粒徑為O.f 4mm，該固體顆粒介質(zhì)的添加量即固體顆粒介質(zhì)的體積>拉深成形件容積； (5)然后沖頭下行使固體顆粒介質(zhì)產(chǎn)生成形壓力，同時(shí)對(duì)金屬板材下面的背壓頭施加壓力，背壓壓カ小于沖頭壓力，金屬板材在固體顆粒介質(zhì)的成形壓カ和背壓頭的背壓共同作用下產(chǎn)生塑性變形，直到板材變形到需要的成形高度； (6)沖頭及壓邊圈回程，背壓頭頂起，卸下エ件。
全文摘要
一種金屬板材拉深成形模具，其凹模下端固定在壓機(jī)工作臺(tái)上，凹模型腔的下部設(shè)有與成形件形狀相對(duì)應(yīng)的背壓頭，凹模上面設(shè)有壓邊圈，該壓邊圈上部為加料筒用以盛裝固體顆粒介質(zhì)，沖頭置于加料筒內(nèi)的顆粒介質(zhì)之上。拉深成形時(shí)，將金屬板材置于凹模上表面，同時(shí)板材下表面與背壓頭相接觸，然后對(duì)壓邊圈施加壓邊力，再向料筒內(nèi)添加固體顆粒介質(zhì)；沖頭下行使固體顆粒介質(zhì)產(chǎn)生成形壓力，同時(shí)對(duì)金屬板材下面的背壓頭施加背壓，背壓壓力小于壓頭壓力，直到板材變形到需要的成形高度；沖頭及壓邊圈回程，背壓頭頂起，卸下工件。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成形零件的壁厚差明顯減小，板材零件可一次拉深成形，無(wú)需密封，沒(méi)有污染，顆粒介質(zhì)可以循環(huán)使用。
文檔編號(hào)B21D22/24GK102716963SQ201210187330
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名, 曹秒艷, 董國(guó)疆, 趙長(zhǎng)財(cái) 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)