專利名稱：汽車螺母板類零件的溫差成形裝置及成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車模具制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及汽車螺母板類零件的溫差成形裝置及成形方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前汽車用螺母板的最常用制造方式是將螺母通過鉚接或焊接方式連接在母板上。然而，螺母和母板連接處受汽車行進(jìn)中的疲勞載荷和振動(dòng)，易導(dǎo)致上述二者的松脫失效，以致會(huì)導(dǎo)致安全隱患發(fā)生。后來，有人發(fā)明了螺母和母板一體結(jié)構(gòu)的螺母板，初始坯料為厚度都在2mm以上的中厚板，考慮到螺紋結(jié)構(gòu)尺寸，螺母的壁厚與母板厚度之比應(yīng)大于I. 2，采用先沖壓拉深后鐓壓的方式來提高壁厚，以滿足強(qiáng)度要求。螺母凸臺(tái)部分所需體積需要多道次沖壓拉深獲得，而避免拉深過程中的壁厚減薄，提高板料拉深系數(shù)，減少工藝道次，提高生產(chǎn)率則成為螺母板類零件成形領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。因此，開發(fā)新工藝成為提高汽車用鋼板成形能力的主要途徑之一。 近年來，溫差成形方法在鎂合金、鋁合金以及不銹鋼材料成形方面已經(jīng)成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。它不僅可以充分利用材料的機(jī)械性能，滿足產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，大幅度提高生產(chǎn)效率，降低成本，具有環(huán)保性。在中國專利公開號(hào)為CN 1943899A的發(fā)明專利中，公開了一種鎂合金板材變壓邊力差溫拉延方法，該專利的特征自述為它采用具有凸模、壓邊板、凹模、凹模墊板的模具，先將凹模、壓邊圈溫度加熱到200°C 250°C之間；然后將O. 8mm厚的鎂合金板坯涂上耐高溫潤(rùn)滑油后放入模具中，保溫時(shí)間為5 10分鐘；所述的壓邊板和凹模沿徑向分別均布有8個(gè)加熱孔，內(nèi)置加熱棒。該發(fā)明的不足之處(I)凹模、壓邊圈加熱溫度為200°C 250°C之間，僅局限于成形材料為鎂合金板材，而對(duì)于大量使用的普通汽車用鋼材溫差拉深的加熱溫度則沒有涉及。(2)鎂合金板材多用于成形大而薄的結(jié)構(gòu)件，如上所述使用的鎂合金板材厚度為O. 8mm,屬于薄板,與中厚板相比拉深成形時(shí)厚度方向更容易起皺失穩(wěn)，而上述發(fā)明中采用成形過程中壓邊力由大到小的變壓邊力方法解決起皺對(duì)成形設(shè)備要求高，難以準(zhǔn)確控制，沒有考慮像汽車螺母板類零件既需要大規(guī)模生產(chǎn)又屬于中厚板的成形問題。(3)凹模、壓邊圈徑向分布的8個(gè)加熱孔，內(nèi)置加熱棒加熱，在凹模和壓邊圈沿圓周表面易出現(xiàn)加熱棒垂直表面附近溫度高于無加熱棒的垂直表面，從而沿圓周方向出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象，從而加劇板料厚向起皺的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種汽車螺母板類零件的溫差成形裝置及成形方法。本發(fā)明是通過對(duì)壓邊圈、凹模加熱及凸模冷卻形成溫差，通過合適的熱傳導(dǎo)方式設(shè)置使坯料各部分處于有利于拉深的溫度分布，充分利用汽車用鋼的力學(xué)性能，提高拉深極限的成形工藝，從而減少螺母板成形的拉深次數(shù)。本發(fā)明提出一種汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，包括壓機(jī)和模具，所述模具包括凸模、壓邊圈、凹模，所述凸模連接在壓機(jī)的下模座上，卸料螺釘穿過所述凸模底座上的孔與壓邊圈通過頂部螺紋連接；所述凹模和上墊板通過螺釘連接在壓機(jī)的上模座上；其特征在于，所述壓邊圈和凹模外圍設(shè)置有加熱裝置；所述凸模中心設(shè)有通氣流道；通過對(duì)壓邊圈、凹模加熱以及使凸模冷卻形成溫差，使坯料各部分處于有利于拉深的溫度分布。優(yōu)選地，所述壓邊圈和凹模為圓形結(jié)構(gòu)，外圓周設(shè)置有帶式加熱裝置。優(yōu)選地，沿所述壓邊圈和凹模周向均布有多個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕伎?，由外接溫控儀實(shí)時(shí)精確控制所述壓邊圈和凹模的溫度。優(yōu)選地，所述壓邊圈和凹模與坯料接觸面設(shè)置有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有電熱絲。優(yōu)選地，所述電熱絲外接可控電阻，可調(diào)節(jié)發(fā)熱功率。優(yōu)選地，所述電熱絲上表面蓋有一層黃銅環(huán)。
優(yōu)選地，所述通氣墊片包括一個(gè)中心進(jìn)氣孔和多個(gè)帶有斜度的通槽。優(yōu)選地，所述通槽的形狀為半月芽形。優(yōu)選地，所述上模座和上墊板設(shè)置有隔熱凹槽。一種使用上述汽車螺母板類零件的溫差成形裝置的成形方法，包括如下步驟
A)利用所述帶狀加熱裝置對(duì)凹模和壓邊圈加熱至250°C 300°C；
B)將汽車用鋼板坯料涂上石磨基潤(rùn)滑油后放入凹模和壓邊圈之間進(jìn)行預(yù)熱；
C)向凸模內(nèi)通入一定壓強(qiáng)的壓縮空氣，使其溫度保持在25°C 50°C；
D)當(dāng)坯料溫度達(dá)到鋼材溫差成形預(yù)定溫度的范圍，完成預(yù)定成形高度，獲得汽車螺母板類零件。本發(fā)明通過精確控制和調(diào)節(jié)凸模、凹模和壓邊圈的溫度，實(shí)現(xiàn)了汽車螺母板類零件溫差拉深。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
(I)在本發(fā)明中相應(yīng)的工藝參數(shù)范圍內(nèi)，與傳統(tǒng)的拉深相比，板料的拉深極限能提高15%以上。(2)相對(duì)于薄板類鎂合金而言，本發(fā)明增加了溫差拉深在鋼材和中厚板方面的應(yīng)用。(3)針對(duì)螺母板類零件多道次拉深可以顯著減少2 4道拉深工序，實(shí)現(xiàn)了工序簡(jiǎn)化，效率提高，成本降低。(4)操作簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)各個(gè)工作部件的溫度。(5)通過合適的加熱裝置設(shè)置方式以及補(bǔ)償內(nèi)外溫度梯度方式，使坯料各部分處于有利于拉深的溫度分布；有效克服了現(xiàn)有技術(shù)加熱裝置設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的沿壓邊圈和凹模的圓周方向出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象，從而加劇板料厚向起皺的發(fā)生等問題。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。圖I為本發(fā)明汽車螺母板類零件的溫差成形裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2和圖3為本發(fā)明汽車螺母板類零件的溫差成形裝置中通氣墊片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。本發(fā)明的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置如圖I所示，包括下模座1，凸模2，導(dǎo)柱3，導(dǎo)套4，上墊板5，打料釘6，彈簧7，上模座8，凹模9，黃銅環(huán)10，帶式加熱裝置11，壓邊圈12，卸料螺釘13，通氣墊片14。下模座I和凸模2用螺釘連接在一起，其中凸模2通過銷釘過盈配合定位。卸料螺釘13穿過凸模底座上的孔與壓邊圈12通過頂部螺紋連接，壓機(jī)頂桿上升推動(dòng)卸料螺釘13從而帶動(dòng)壓邊圈12運(yùn)動(dòng)。凹模9和上墊板5通過螺釘連接在上模座8上，由銷釘過盈定位，上模座8和上墊板5同時(shí)開有布置隔熱材料的凹槽。彈簧7和打料釘6 —起固定在上墊板5階梯孔中，形成凹模里的頂料裝置。整套模具由導(dǎo)柱3和導(dǎo)套4導(dǎo)向和定位。所述壓邊圈12和凹模9為圓形結(jié)構(gòu)，外表面套有定制的具有一定功率的帶式加熱裝置11。沿周向均布有四個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕伎?，由外接溫控儀實(shí)時(shí)精確控制壓邊圈12和凹模9的溫度。由于上模座8和上墊板5均設(shè)置了隔熱保溫槽，因此，該帶式加熱裝置可較快地一 體化加熱壓邊圈12和凹模9。然而，由于是從外部加熱，壓邊圈12和凹模9的外部和內(nèi)部會(huì)存在一定的溫度梯度，為解決這一問題，在壓邊圈12和凹模9與坯料接觸面均設(shè)置有位置錯(cuò)開的環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽的橫截面為半圓形，該半圓形槽內(nèi)置加有陶瓷管的電熱絲，該電熱絲外接可控電阻，可以調(diào)節(jié)發(fā)熱功率，補(bǔ)償上述的溫度梯度，同時(shí)電熱絲上表面蓋有一層黃銅環(huán)10,提聞傳熱效率。所述的凸模2在中心開有通氣流道，所述凸模2底部設(shè)有通氣墊片14，如圖2和3所示，通氣墊片14內(nèi)部有一個(gè)中心進(jìn)氣孔15和八個(gè)帶有斜度的通槽16，通槽16的形狀為半月芽形。通氣墊片14的中心進(jìn)氣孔15與設(shè)置于所述通氣流道內(nèi)的軟管相連通，構(gòu)成壓縮空氣的進(jìn)氣通道，通氣墊片14的通槽16與通氣流道以及環(huán)境空氣相連通，構(gòu)成排氣通道。壓縮空氣經(jīng)過軟管、通氣墊片14的中心進(jìn)氣孔15和內(nèi)置軟管進(jìn)氣，內(nèi)置軟管將凸模2的通氣流道自然分為進(jìn)氣通道和排氣通道，壓縮空氣然后利用底部通氣墊片14的八個(gè)帶有斜度的均布半月芽形通槽16形成排氣通道，最后通過凹模底座對(duì)應(yīng)均布的八個(gè)半圓槽與環(huán)境空氣相連，完成進(jìn)氣一排氣循環(huán)，達(dá)到對(duì)凸模的冷卻效果，使凸模保持在一定的溫度。本實(shí)施例工作時(shí)，具體實(shí)施步驟及參數(shù)如下
I、設(shè)定壓機(jī)工作運(yùn)行速度為60mm/min和壓邊力16KN。2、利用帶狀加熱裝置對(duì)模具中的凹模和壓邊圈加熱，調(diào)節(jié)溫控儀使二者溫度處于250°C 300°C之間。3、同時(shí)由軟管連接車間高壓空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣通入凸模，通過調(diào)節(jié)閥門控制壓強(qiáng)使凸模溫度保持在25°C 50°C。4、將2. 5mm厚的10號(hào)鋼坯料涂上石磨基潤(rùn)滑油后放入壓邊圈定位圈中，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，使壓邊圈和凹模閉合，對(duì)坯料進(jìn)行預(yù)熱2 5min。5、當(dāng)坯料溫度達(dá)到鋼材溫差成形預(yù)定溫度的范圍，上模部分向下運(yùn)行完成預(yù)定成形高度(完成行程15 25mm),運(yùn)行速度為60mm/min。6、當(dāng)行程到達(dá)預(yù)定行程后，主缸卸壓，上模按一定返回速度回退，由打料裝置打料。7、下模頂出缸啟動(dòng)，使壓機(jī)頂桿上升推動(dòng)卸料螺釘從而帶動(dòng)壓邊圈運(yùn)動(dòng)，完成卸料。
8、取出拉深件，完成一次溫差拉深過程，即可獲得拉深系數(shù)小于普通拉深的螺母板制件。綜上所述，本發(fā)明的汽車螺母板類零件的溫差成形系統(tǒng)的原理為采用溫差拉深法，一邊使凹模和壓邊圈加熱，使熱量傳遞到坯料法蘭區(qū)，一方面使拉深成形的凸模冷卻；由于凸模被冷卻，使凸模圓角的坯料的斷裂抗力保持較高的值，由于法蘭部分被加熱，這個(gè)部位的材料的變形抗力因而降低，故能提高拉深性能。本發(fā)明的汽車螺母板類零件的溫差成形系統(tǒng)通過在壓邊圈和凹模的外圓周設(shè)帶式加熱裝置，以及在與坯料接觸面設(shè)環(huán)形凹槽，內(nèi)置電熱絲，外接可控電阻，通過調(diào)節(jié)發(fā)熱功率，補(bǔ)償外部加熱產(chǎn)生的溫度梯度等方式，使坯料各部分處于有利于拉深的溫度分布，充分利用汽車用鋼的力學(xué)性能，提高拉深極限的成形工藝，從而減少螺母板成形的拉深次數(shù)。本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理 或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，包括壓機(jī)和模具，所述模具包括凸模、壓邊圈、凹模，所述凸模連接在壓機(jī)的下模座上，卸料螺釘穿過所述凸模底座上的孔與壓邊圈通過頂部螺紋連接；所述凹模和上墊板通過螺釘連接在壓機(jī)的上模座上；其特征在于，所述壓邊圈和凹模外圍設(shè)置有加熱裝置；所述凸模中心設(shè)有通氣流道；通過對(duì)壓邊圈、凹模加熱以及使凸模冷卻形成溫差，使坯料各部分處于有利于拉深的溫度分布。
2.如權(quán)利要求I所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于所述壓邊圈和凹模為圓形結(jié)構(gòu)，外圓周設(shè)置有帶式加熱裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于沿所述壓邊圈和凹模周向均布有多個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕伎?，由外接溫控儀實(shí)時(shí)精確控制所述壓邊圈和凹模的溫度。
4.如權(quán)利要求I所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于所述壓邊圈和凹模與坯料接觸面設(shè)置有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有電熱絲。
5.如權(quán)利要求4所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于所述電熱絲外接可控電阻，可調(diào)節(jié)發(fā)熱功率。
6.如權(quán)利要求4所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于所述電熱絲上表面蓋有一層黃銅環(huán)。
7.如權(quán)利要求I所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于所述通氣墊片包括一個(gè)中心進(jìn)氣孔和多個(gè)帶有斜度的通槽。
8.如權(quán)利要求7所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于所述通槽的形狀為半月芽形。
9.如權(quán)利要求I所述的汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，其特征在于所述上模座和上墊板設(shè)置有隔熱凹槽。
10.一種使用上述汽車螺母板類零件的溫差成形裝置的成形方法，其特征在于包括如下步驟 A)利用所述帶狀加熱裝置對(duì)凹模和壓邊圈加熱至250°C 300°C； B)將汽車用鋼板坯料涂上石磨基潤(rùn)滑油后放入凹模和壓邊圈之間進(jìn)行預(yù)熱； C)向凸模內(nèi)通入一定壓強(qiáng)的壓縮空氣，使其溫度保持在25°C 50°C； D)當(dāng)坯料溫度達(dá)到鋼材溫差成形預(yù)定溫度的范圍，完成預(yù)定成形高度，獲得汽車螺母板類零件。
全文摘要
本發(fā)明提出一種汽車螺母板類零件的溫差成形裝置，包括壓機(jī)和模具，所述模具包括凸模、壓邊圈、凹模，所述凸模連接在壓機(jī)的下模座上，卸料螺釘穿過所述凸模底座上的孔與壓邊圈通過頂部螺紋連接；所述凹模和上墊板通過螺釘連接在壓機(jī)的上模座上；其特征在于，所述壓邊圈和凹模外圍設(shè)置有加熱裝置；所述凸模中心設(shè)有通氣流道；通過對(duì)壓邊圈、凹模加熱以及使凸模冷卻形成溫差，使坯料各部分處于有利于拉深的溫度分布。本發(fā)明通過合適的熱傳導(dǎo)方式設(shè)置使坯料各部分處于有利于拉深的溫度分布，充分利用汽車用鋼的力學(xué)性能，提高拉深極限的成形工藝，從而減少螺母板成形的拉深次數(shù)。
文檔編號(hào)B21D22/20GK102814378SQ20121032867
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者王芳芳, 孔飛, 顏震, 張壯志, 梁建光, 申昱, 孔嘯 申請(qǐng)人:江蘇申模數(shù)字化制造技術(shù)有限公司