一種板材多點凸模充液拉深成形裝置及方法
【專利摘要】一種板材多點凸模充液拉深成形裝置及方法，涉及一種薄壁曲面板材零件的成形裝置及方法。以解決復(fù)雜曲面、薄壁、深腔零件的成形困難問題。多個小沖頭獨立設(shè)置，多個小沖頭上端穿入凸模體通孔內(nèi)，每個小沖頭上端與直線驅(qū)動裝置相連，凹模為上端敞口、下端封閉的半封閉式腔體，彈性墊板及金屬護板由下至上疊放在凹模上端面。調(diào)整多個小沖頭的高度以實現(xiàn)多點凸模的外輪廓構(gòu)型，在凹模的上端面依次放置待成形板坯、彈性墊板及金屬護板；壓邊圈下行與凹模合模，多點凸模下行并向待成形板坯施加拉深力；同時，通過增壓系統(tǒng)向凹模內(nèi)腔充入液體介質(zhì)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件。本發(fā)明用于板材成形，可成形復(fù)雜曲面、薄壁深腔零件。
【專利說明】一種板材多點凸模充液拉深成形裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種板材拉深成形裝置及方法，具體涉及一種復(fù)雜曲面、薄壁、深腔板材零件的成形裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天、航空以及汽車工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)板材零件向復(fù)雜曲面(空間自由曲面)、薄壁(板坯相對厚度t/D〈0.5%，其中t表示板坯厚度，D表示板坯直徑)、深腔(零件相對高度h/d>l,其中h表示零件高度，d表示零件開口直徑)等趨勢發(fā)展,對成形技術(shù)提出了更高的要求。傳統(tǒng)制造技術(shù)存在模具費用高、成形道次多、制造周期長、成形性差等問題，無法滿足板材成形技術(shù)發(fā)展的需要。如采用傳統(tǒng)剛性模具的拉深技術(shù)成形半球面形、錐形、拋物面形以及車身覆蓋件等具有復(fù)雜曲面形狀的薄壁深腔零件時，板材存在較大的區(qū)域未接觸凸模和凹模而處于懸空狀態(tài)，在緯向收縮產(chǎn)生的壓應(yīng)力下極易導(dǎo)致內(nèi)皺缺陷，普通拉深技術(shù)很難一次拉深成形，通常需要采用3?6次的多道次拉深才能解決，為此需要增加多套拉深模具費用。如果采用鋁合金、高溫合金、不銹鋼等低塑性或難變形材料成形上述零件，由于板材成形極限低和加工硬化的原因，拉深成形過程中還要增加多次退火步驟。
[0003]針對以上問題，國內(nèi)外提出了板材充液拉深成形、多點成形、粘性介質(zhì)成形、彈性模成形、漸進成形等多種柔性成形技術(shù)。
[0004]板材充液拉深成形采用流體介質(zhì)代替模具傳遞載荷，使板材在流體介質(zhì)的壓力作用下貼靠凸?；虬寄?，通過控制流體介質(zhì)壓力和壓邊力可以實現(xiàn)復(fù)雜曲面板材零件成形。充液拉深成形具有“摩擦保持效果”和“流體潤滑效果”，能顯著提高成形極限、減少成形道次，具有成形精度高、表面質(zhì)量好等特點；此外，充液拉深過程懸空區(qū)板材在液壓作用下產(chǎn)生反脹變形并形成“軟拉深筋效果”，對控制懸空區(qū)起皺非常有利，尤其適合復(fù)雜曲面薄壁深腔零件的成形。但是，流體介質(zhì)在成形過程中對模具產(chǎn)生較大的反作用力，反作用力隨著液體壓力和模具作用面積的增加而增加，導(dǎo)致設(shè)備噸位急劇增加；此外，充液拉深依靠凸模型面控制最終零件的成形精度，因此對凸模加工精度要求較高。
[0005]多點成形采用一系列規(guī)則排列、離散的基本體代替整體模具，該方法的優(yōu)點是:基本體高度可調(diào)，可以實現(xiàn)不同形狀復(fù)雜曲面的構(gòu)型，因而可以減少模具加工費用，尤其適合異形曲面件的成形；但是，由于基本體群實質(zhì)上是將整體模具型面用離散的小模具代替，并沒有在根本上改變模具和板料的接觸狀態(tài)，板材在成形初期只與少數(shù)的基本體發(fā)生接觸，由于接觸點少、變形分布不均勻，極易發(fā)生局部應(yīng)力集中，曲面件成形中常見的壓痕、起皺、局部頸縮等缺陷不可避免。
[0006]粘性介質(zhì)成形和彈性模成形雖然已經(jīng)有了一些工業(yè)應(yīng)用實例，但由于該技術(shù)成形效率低、不利于實現(xiàn)自動控制等原因，目前很難實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。
[0007]漸進成形適合產(chǎn)品初期樣件的試制，但同樣因成形效率低、局部變形劇烈等不足，目前仍然處于研究階段，距離實際應(yīng)用存在很多技術(shù)問題需要解決。
[0008]針對以上問題，國內(nèi)外研究人員在以上成形技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展了以下工作:[0009]1、多點壓機成形:傳統(tǒng)多點成形時基本體之間沒有相互運動，專利CN1338367A提出多點壓機成形的特點是:成形前不對上、下基本體進行調(diào)整，而是在成形過程中調(diào)整上、下基本體位置，板材在成形過程中始終受到基本體的約束，可以控制加載和變形；但該方法需要采用單獨的液壓缸或電機控制每個基本體的加載和位移，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜、基本體控制困難、控制精度要求高、設(shè)備成本高昂。
[0010]2、改進型多點壓機成形:專利CN102101363A針對傳統(tǒng)多點成形和多點壓機成形的不足，提出采用上壓頭基本體作為加壓單元，并根據(jù)擬成形板材曲面形狀預(yù)先調(diào)好高度，采用液壓驅(qū)動的下壓頭基本體作為支撐單元相應(yīng)地對擬成形板材實現(xiàn)支撐和法向約束，成形過程中無需調(diào)整基本體構(gòu)型，操作方便，并能夠抑制起皺。但該方法成形的板材變形方式不同于拉深成形，而是具有明顯的彎曲成形特點，因而零件回彈大，對于大曲率零件成形，回彈問題更加突出。
[0011]3、粘性介質(zhì)多點成形:專利CN1864884A提出一種下模采用粘性介質(zhì)作為傳力介質(zhì)取代傳統(tǒng)凹?；蚨帱c下模，上模采用多點結(jié)構(gòu)和粘性介質(zhì)相結(jié)合的成形裝置，其優(yōu)點是粘性介質(zhì)具有粘著力，可以在板材變形的不同區(qū)域產(chǎn)生不同的變形力，有利于提高成形極限，此外粘性介質(zhì)易于實現(xiàn)密封。但是，由于粘性介質(zhì)內(nèi)部壓力的不均勻分布，常常導(dǎo)致實際成形過程中粘性介質(zhì)壓力難于實現(xiàn)分區(qū)控制，也無法實現(xiàn)加載路徑的合理優(yōu)化，特別是對曲面件拉深成形的懸空區(qū)起皺問題并沒有實質(zhì)性的改善。
[0012]4、液體凸模多點脹形:專利 CN102716965A、CN10278696A、CN102814379A 提出采用液體做為凸模，采用多點模具作為凹模，采用液壓脹形的方式成形雙曲件，該方法具有成形精度高、液體壓力可控等優(yōu)點。但是，該方法采用液體作為凸模，為了建立板材成形所需要的壓力，法蘭需要施加很大的壓邊力以便于液體密封，過大的壓邊力將導(dǎo)致法蘭板材無法流入凹模，而是發(fā)生純脹形變形并極易導(dǎo)致脹形破裂。因此，這種方法實際上并不具備拉深功能，也不適合低塑性材料，如鋁合金以及復(fù)雜曲面、難成形構(gòu)件的成形。
[0013]5、多點“三明治”成形:專利CN1526490A提出了一種板材柔性多點曲面成形模具裝置，上模具采用排列規(guī)則的聚氨酯墊板組成，下模具采用聚氨酯墊板、金屬護板和離散的多點模具組成，類似“三明治”結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)多點成形結(jié)構(gòu)相比，所需的多點基本體數(shù)量少，因此其調(diào)節(jié)所用的時間和模具制造費用相對較少。但是該種結(jié)構(gòu)只適合曲率較小的曲面件成形。
[0014]6、國際專利US6151938，提出一種無模成形裝置，該裝置采用離散的多點壓頭構(gòu)成凸模，并由控制單元控制壓頭位移，凹模采用彈性墊或彈性橡皮液囊，成形過程板材的一側(cè)和多點凸模接觸并在其作用下發(fā)生變形，板材的另一側(cè)和彈性墊接觸并受到其支撐作用，因此凸模接觸板材面積大，比傳統(tǒng)多點成形變形均勻，適合大尺寸曲面件無模整體成形。但該發(fā)明沒有壓邊裝置，實際上并不具備板材拉深功能，也無法實現(xiàn)拉深成形過程的法蘭補料；此外，采用彈性橡皮液囊作為凹模時，由于液體不和板材直接接觸，因此也不具備板材充液拉深成形的“流體潤滑效果”和“反脹效果”。因而，該發(fā)明不能成形需要法蘭補料的深腔零件，也不能改善復(fù)雜曲面件成形的懸空區(qū)起皺問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的是結(jié)合多點成形和充液拉深成形的技術(shù)優(yōu)勢，提供一種板材多點凸模充液拉深成形裝置及方法，以解決復(fù)雜曲面、薄壁、深腔零件的成形困難問題。
[0016]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是:
[0017]方案一:一種板材多點凸模充液拉深成形裝置，它包括凹模、壓邊圈、彈性墊板及金屬護板，所述裝置還包括多點凸模及多個直線驅(qū)動裝置；所述多點凸模及壓邊圈均設(shè)置在凹模的正上方，多點凸模包括凸模體及多個小沖頭，多個小沖頭沿豎向相互獨立設(shè)置并構(gòu)成凸模模塊，凸模體位于多個小沖頭的正上方，凸模體上與多個小沖頭相對應(yīng)位置設(shè)有多個通孔，通孔的數(shù)量與小沖頭的數(shù)量相一致，多個小沖頭上端與凸模體的多個通孔一一對應(yīng)且分別穿入相應(yīng)的通孔內(nèi)，每個小沖頭的上端與直線驅(qū)動裝置相連，凹模為上端敞口、下端封閉的半封閉式腔體，凹模側(cè)壁上設(shè)有用于向凹模內(nèi)腔充入液體介質(zhì)的通道，彈性墊板及金屬護板由下至上疊放在凹模上端面，壓邊圈固定在壓力機的壓邊滑塊上，凸模體固定在壓力機的拉深滑塊上。
[0018]方案二:一種利用板材多點凸模充液拉深成形裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，所述方法包括下述步驟:
[0019]步驟一:首先根據(jù)零件的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭的高度以實現(xiàn)多點凸模的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模的上端面依次放置待成形板坯、彈性墊板及金屬護板；
[0020]步驟二:壓邊圈在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模合模，隨后多點凸模在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向待成形板坯施加10?IOOOt的拉深力；與此同時，通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模側(cè)壁上的通道向凹模內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件。
[0021]方案三、一種利用板材多點凸模充液拉深成形裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，所述方法包括下述步驟:
[0022]步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭的高度以實現(xiàn)多點凸模的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模的上端面依次放置待成形板坯、彈性墊板及金屬護板；
[0023]步驟二:壓邊圈在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模側(cè)壁上的通道向凹模內(nèi)腔充入壓力為I?IOMPa的液體介質(zhì)，使待成形板坯發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面上，從而獲得所需形狀的預(yù)脹件；
[0024]步驟三:根據(jù)零件的形狀，分別再次調(diào)整多個小沖頭的高度以實現(xiàn)多點凸模的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模的上端面依次放置預(yù)脹件、彈性墊板及金屬護板，壓邊圈在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模合模，隨后多點凸模在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向預(yù)脹件施加10?IOOOt的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模側(cè)壁上的通道向凹模內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件。
[0025]方案四:一種利用板材多點凸模充液拉深成形裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，所述方法包括下述步驟:
[0026]步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭的高度以實現(xiàn)多點凸模的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模的上端面依次放置待成形板坯、彈性墊板及金屬護板；
[0027]步驟二:壓邊圈在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模側(cè)壁上的通道向凹模內(nèi)腔充入壓力為I?IOMPa的液體介質(zhì)，使待成形板坯發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面上，從而獲得所需形狀的預(yù)脹件；
[0028]步驟三:根據(jù)設(shè)計的充液預(yù)拉深件的形狀，分別再次調(diào)整多個小沖頭的高度以實現(xiàn)多點凸模的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模的上端面依次放置預(yù)脹件、彈性墊板及金屬護板；
[0029]步驟四:壓邊圈在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模合模，隨后多點凸模在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向預(yù)脹件施加10?500t的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模側(cè)壁上的通道再次向凹模內(nèi)腔充入壓力為I?60MPa的液體介質(zhì)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的充液預(yù)拉深件；
[0030]步驟五:根據(jù)零件的形狀，再次調(diào)整多個小沖頭的高度以實現(xiàn)多點凸模的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模的上端面依次放置充液預(yù)拉深件、彈性墊板及金屬護板，壓邊圈在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模合模，隨后多點凸模在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向待充液預(yù)拉深件施加10?IOOOt的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模側(cè)壁上的通道再次向凹模內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件。
[0031]本發(fā)明包含以下有益效果:
[0032]一、本發(fā)明利用多點凸模外輪廓構(gòu)型可根據(jù)成形需要改變，而且無需額外加工模具的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的多步成形；二、本發(fā)明利用充液拉深過程板材在液體作用下產(chǎn)生的“摩擦保持效果”和“流體潤滑效果”，可以進一步提高板材成形極限，實現(xiàn)深腔零件(零件相對高度h/d>l)成形；三、本發(fā)明利用充液拉深過程懸空區(qū)板材在液壓作用下產(chǎn)生反脹變形，并形成的“軟拉深筋效果”，可以控制曲面件成形的懸空區(qū)起皺問題，從而實現(xiàn)復(fù)雜曲面(旋轉(zhuǎn)曲面、單曲率曲面、雙曲率曲面、車身覆蓋件等空間曲面)、薄壁(板坯相對厚度0.2% ( t/D ( 0.5%)零件的成形；四、本發(fā)明還可以根據(jù)成形零件的復(fù)雜程度，在充液拉深步驟前增加預(yù)脹步驟，并根據(jù)成形需要設(shè)計預(yù)脹件的形狀；五、本發(fā)明還可以根據(jù)成形零件的復(fù)雜程度，在充液拉深步驟前增加充液預(yù)拉深步驟，并根據(jù)成形需要設(shè)計預(yù)拉深件的形狀。
[0033]此外，本發(fā)明還具體以下技術(shù)優(yōu)勢:
[0034](I)模具費用低、制造周期短。與普通拉深和傳統(tǒng)多點成形工藝相比，本發(fā)明的多點凸模具有可重構(gòu)特點，靈活性高、數(shù)量少，尤其適合大型模具構(gòu)型，可用于不同曲率的復(fù)雜曲面件等多品種批量制造。此外，本發(fā)明預(yù)先根據(jù)擬成形零件的形狀調(diào)整構(gòu)成多點凸模的小沖頭高度，實現(xiàn)多點凸模外輪廓構(gòu)型，成形過程無需調(diào)整小沖頭，因此可以大大提高成形效率，縮短制造周期1/3以上。
[0035](2)成形載荷低、節(jié)能環(huán)保。普通充液拉深成形時，為了克服高壓液體通過板材傳給凸模的反作用力，需要較大噸位的拉深機；本發(fā)明與普通充液拉深相比，多點凸模的小沖頭與板材的接觸面積大大減小，成形載荷可降低60%。
[0036](3)成形極限高并可避免起皺缺陷。與普通拉深和普通多點成形相比，本發(fā)明采用液體作為傳力介質(zhì)實現(xiàn)充液拉深成形，由于充液拉深的“摩擦保持效果”和“流體潤滑效果”，可使板材的成形極限提高10%?30%、成形精度提高5%?60%，尤其適合低塑性或難成形板材如招合金、高溫合金、不銹鋼等薄板(板還厚度0.5mm?4mm)零件成形；此外,高壓液體使凸凹模間隙處的懸空區(qū)板材發(fā)生反脹變形，形成“軟拉深筋”，使傳統(tǒng)拉深的懸空區(qū)面積減小，造成雙向拉應(yīng)力狀態(tài)，可以有效控制起皺缺陷的發(fā)生。
[0037](4)零件壁厚均勻、硬化效果好。與傳統(tǒng)拉深工藝相比，本發(fā)明具有更大的工藝柔性和可控性，可以實現(xiàn)預(yù)脹成形、預(yù)充液拉深成形、充液拉深成形等復(fù)合成形方式，即可以根據(jù)零件形狀的復(fù)雜程度設(shè)計預(yù)脹件或充液預(yù)拉深件形狀，通過預(yù)脹和充液預(yù)拉深成形出預(yù)制件，避免一次成形產(chǎn)生的壁厚分布不均問題；此外，成形過程可以采用優(yōu)化的液體壓力加載路徑控制板材的變形過程，使壁厚分布均勻度提高5%?20% ;改變應(yīng)變分布的目的，使整體硬化效果提高15%?30%。
[0038]基于以上技術(shù)優(yōu)勢，本發(fā)明適用于低碳鋼板、不銹鋼板、高強鋼板、鋁合金板、高溫合金板的成形，尤其適用于復(fù)雜曲面、薄壁、深腔件成形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的多點凸模充液拉深實施過程示意圖，圖3是本發(fā)明的多點凸模預(yù)脹實施過程示意圖，圖4是本發(fā)明的多點凸模充液預(yù)拉深實施過程示意圖，圖5是本發(fā)明的半球形件多點凸模充液拉深實施過程示意圖，圖6是本發(fā)明的錐形件多點凸模充液預(yù)拉深實施過程示意圖，圖7是本發(fā)明的錐形件多點凸模充液拉深實施過程示意圖。上述各圖中的壓邊圈與凹模合模。
[0040]附圖中的部件名稱及標號分別是:
[0041]多點凸模1、小沖頭2、凹模3、液體介質(zhì)4、壓邊圈5、待成形板坯6、彈性墊板7、金屬護板8、零件9、預(yù)脹件10、半球形零件12、充液預(yù)拉深件13、錐形零件14、直線驅(qū)動裝置15、凸模體16、通道17。
【具體實施方式】
[0042]【具體實施方式】一:如圖1?圖7所不,本實施方式的一種板材多點凸模充液拉深成形裝置，它包括凹模3、壓邊圈5、彈性墊板7及金屬護板8，所述裝置還包括多點凸模I及多個直線驅(qū)動裝置15 ;所述多點凸模I及壓邊圈5均設(shè)置在凹模3的正上方，多點凸模I包括凸模體16及多個小沖頭2,多個小沖頭2沿豎向相互獨立設(shè)置并構(gòu)成凸模模塊,凸模體16位于多個小沖頭2的正上方，凸模體16上與多個小沖頭2相對應(yīng)位置設(shè)有多個通孔，通孔的數(shù)量與小沖頭2的數(shù)量相一致，多個小沖頭2上端與凸模體16的多個通孔一一對應(yīng)且分別穿入相應(yīng)的通孔內(nèi)，每個小沖頭2的上端與直線驅(qū)動裝置15相連(小沖頭2通過直線驅(qū)動裝置15驅(qū)動調(diào)整小沖頭2高度，使多點凸模I實現(xiàn)不同外輪廓形狀的構(gòu)型)，凹模3為上端敞口、下端封閉的半封閉式腔體，凹模3側(cè)壁上設(shè)有用于向凹模3內(nèi)腔充入液體介質(zhì)4的通道17 (利用增壓系統(tǒng)并通過所述通道17向凹槽3內(nèi)腔充入液體介質(zhì)4)，彈性墊板7及金屬護板8由下至上疊放在凹模3上端面，壓邊圈5固定在壓力機的壓邊滑塊上(壓邊圈5用于板料壓邊)，凸模體16固定在壓力機的拉深滑塊上。直線驅(qū)動裝置15可以是手動直線驅(qū)動裝置，也可以是直線電機驅(qū)動裝置或液壓驅(qū)動裝置，根據(jù)需要選擇確定。
[0043]本實施方式可對低碳鋼板、不銹鋼板、高強鋼板、鋁合金板、高溫合金板成形。
[0044]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1?圖7說明，本實施方式所述彈性墊板7為聚氨酯板或橡膠板；所述金屬護板8為低碳鋼板、不銹鋼板或鋁合金板。金屬護板8和彈性墊板7的厚度可根據(jù)成形需要選擇。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實施方式】一相同。
[0045]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1、圖2說明，本實施方式的利用【具體實施方式】一或二所述裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，所述方法包括下述步驟(充液拉深)
[0046]步驟一:首先根據(jù)零件9的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、彈性墊板7及金屬護板8 ；
[0047]步驟二:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向待成形板坯6施加10?IOOOt的拉深力；與此同時，通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件9。
[0048]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1?圖3說明，本實施方式的利用【具體實施方式】一或二所述裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，所述方法包括下述步驟(預(yù)脹和充液拉深):
[0049]步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件10的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、彈性墊板7及金屬護板8 ；
[0050]步驟二:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOMPa的液體介質(zhì)4，使待成形板坯6發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面上，從而獲得所需形狀的預(yù)脹件10 ；
[0051]步驟三:根據(jù)零件9的形狀，分別再次調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置預(yù)脹件10、彈性墊板7及金屬護板8，壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模3合模，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向預(yù)脹件10施加10?IOOOt的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件9。
[0052]本實施方式在多點凸模I充液拉深步驟增加多點凸模I預(yù)脹步驟，實現(xiàn)復(fù)合成形，可以根據(jù)成形需要設(shè)計預(yù)脹件10的形狀。
[0053]【具體實施方式】五:結(jié)合圖1?圖4說明，本實施方式的利用【具體實施方式】一或二所述裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，所述方法包括下述步驟(預(yù)脹、預(yù)拉深和充液拉深):
[0054]步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件10的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、彈性墊板7及金屬護板8 ；
[0055]步驟二:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOMPa的液體介質(zhì)4，使待成形板坯6發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面上，從而獲得所需形狀的預(yù)脹件10 ；
[0056]步驟三:根據(jù)設(shè)計的充液預(yù)拉深件13的形狀，分別再次調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置預(yù)脹件10、彈性墊板7及金屬護板8 ；
[0057]步驟四:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模3合模，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向預(yù)脹件10施加10?500t的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17再次向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?60MPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的充液預(yù)拉深件13 ；[0058]步驟五:根據(jù)零件9的形狀，再次調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置充液預(yù)拉深件13、彈性墊板7及金屬護板8，壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向待充液預(yù)拉深件13施加10?IOOOt的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17再次向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件9。
[0059]本實施方式在多點凸模I充液拉深步驟前增加多點凸模I預(yù)脹步驟和充液預(yù)拉深步驟，實現(xiàn)復(fù)合成形，可以根據(jù)成形需要設(shè)計預(yù)拉深件10的形狀。
[0060]實施例1:結(jié)合圖1、圖4說明本實施例充液預(yù)拉深實施過程。
[0061]步驟一:首先根據(jù)設(shè)計的充液預(yù)拉深件13的形狀，分別調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面由下至上依次放置待成形板坯6、聚氨酯彈性墊板7及金屬護板8 ；
[0062]步驟二:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向待成形板坯6施加10?500t的拉深力，同時，通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?60MPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的充液預(yù)拉深件13。
[0063]實施例2:結(jié)合圖1、圖3、圖5說明，本實施例通過多點凸模I預(yù)脹和多點凸模I充液拉深解決半球形件成形的實施過程。
[0064]步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件10的形狀，分別調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置待成形板坯6、聚氨酯彈性墊板7及金屬護板8 ；
[0065]步驟二:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOMPa的液體介質(zhì)4，使待成形板坯6發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面上，從而獲得所需形狀的預(yù)脹件10 ；
[0066]步驟三:根據(jù)半球形零件12的形狀，再次調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置預(yù)脹件10、聚氨酯彈性墊板7及金屬護板8，壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向預(yù)脹件10施加10?IOOOt的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的半球形零件12。
[0067]實施例3:結(jié)合圖1、圖3、圖6、圖7說明，本實施例通過多點凸模I預(yù)脹、多點凸模I充液預(yù)拉深和多點凸模I充液拉深解決錐形件成形的實施過程。
[0068]步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件10的形狀，分別調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上表面依次放置待成形板坯6、聚氨酯彈性墊板7、金屬護板8 ；
[0069]步驟二:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模3合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹槽3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOMPa的液體介質(zhì)4，使待成形板坯6發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面，獲得所需形狀的預(yù)脹件10 ；[0070]步驟三:根據(jù)設(shè)計的充液預(yù)拉深件13的形狀，再次分別調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置預(yù)脹件10、聚氨酯彈性墊板7及金屬護板8 ；
[0071]步驟四:壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模3合模，隨后多點凸模I下行，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向預(yù)脹件10施加10?500t的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹槽3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?60MPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的充液預(yù)拉深件13 ；
[0072]步驟五:根據(jù)錐形零件14的形狀，再次調(diào)整多個小沖頭2的高度以實現(xiàn)多點凸模I的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模3的上端面依次放置充液預(yù)拉深件13、聚氨酯彈性墊板7及金屬護板8 ;壓邊圈5在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模3合模，隨后多點凸模I在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向充液預(yù)拉深件13施加10?IOOOt的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模3側(cè)壁上的通道17向凹模3內(nèi)腔充入壓力為I?IOOMPa的液體介質(zhì)4，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的錐形零件14。
[0073]上述實施方式及實施例中的待成形板坯6可以是低碳鋼板、不銹鋼板、高強鋼板或招合金板。
【權(quán)利要求】
1.一種板材多點凸模充液拉深成形裝置，它包括凹模(3)、壓邊圈(5)、彈性墊板(7)及金屬護板(8)，其特征在于:所述裝置還包括多點凸模(I)及多個直線驅(qū)動裝置(15);所述多點凸模(I)及壓邊圈(5)均設(shè)置在凹模(3)的正上方，多點凸模(I)包括凸模體(16)及多個小沖頭(2)，多個小沖頭(2)沿豎向相互獨立設(shè)置并構(gòu)成凸模模塊，凸模體(16)位于多個小沖頭(2)的正上方，凸模體(16)上與多個小沖頭(2)相對應(yīng)位置設(shè)有多個通孔，通孔的數(shù)量與小沖頭(2)的數(shù)量相一致，多個小沖頭(2)上端與凸模體(16)的多個通孔一一對應(yīng)且分別穿入相應(yīng)的通孔內(nèi)，每個小沖頭(2)的上端與直線驅(qū)動裝置(15)相連，凹模(3)為上端敞口、下端封閉的半封閉式腔體，凹模(3)側(cè)壁上設(shè)有用于向凹模(3)內(nèi)腔充入液體介質(zhì)(4)的通道(17)，彈性墊板(7)及金屬護板(8)由下至上疊放在凹模(3)上端面，壓邊圈(5)固定在壓力機的壓邊滑塊上，凸模體(16)固定在壓力機的拉深滑塊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種板材多點凸模充液拉深成形裝置，其特征在于:所述彈性墊板(7)為聚氨酯板或橡膠板；所述金屬護板(8)為低碳鋼板、不銹鋼板或鋁合金板。
3.一種利用權(quán)利要求1或2所述裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，其特征在于:所述方法包括下述步驟: 步驟一:首先根據(jù)零件(9)的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭(2)的高度以實現(xiàn)多點凸模(I)的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模(3)的上端面依次放置待成形板坯(6)、彈性墊板(7)及金屬護板(8)； 步驟二:壓邊圈(5)在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模(3)合模，隨后多點凸模(O在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向待成形板坯(6)施加10~1000t的拉深力；與此同時，通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模(3)側(cè)壁上的通道(17)向凹模(3)內(nèi)腔充入壓力為I~IOOMPa的液體介質(zhì)(4)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件(9)。
4.一種利用權(quán)利要求1或2所述裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，其特征在于:所述方法包 括下述步驟: 步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件(10)的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭(2)的高度以實現(xiàn)多點凸模(I)的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模(3)的上端面依次放置待成形板坯(6)、彈性墊板(7)及金屬護板(8)； 步驟二:壓邊圈(5)在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模(3)合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模(3)側(cè)壁上的通道(17)向凹模(3)內(nèi)腔充入壓力為I~IOMPa的液體介質(zhì)(4)，使待成形板坯(6)發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面上，從而獲得所需形狀的預(yù)脹件(10); 步驟三:根據(jù)零件(9)的形狀，分別再次調(diào)整多個小沖頭(2)的高度以實現(xiàn)多點凸模(O的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模(3)的上端面依次放置預(yù)脹件(10)、彈性墊板(7)及金屬護板(8)，壓邊圈(5)在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模(3)合模，隨后多點凸模(I)在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向預(yù)脹件(10)施加10~1000t的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模(3)側(cè)壁上的通道(17)向凹模(3)內(nèi)腔充入壓力為I~IOOMPa的液體介質(zhì)(4)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件(9)。
5.一種利用權(quán)利要求1或2所述裝置實現(xiàn)板材多點凸模充液拉深成形方法，其特征在于:所述方法包括下述步驟: 步驟一:根據(jù)設(shè)計的預(yù)脹件(10)的形狀，分別調(diào)整所述多個小沖頭(2)的高度以實現(xiàn)多點凸模(I)的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模(3)的上端面依次放置待成形板坯(6)、彈性墊板(7)及金屬護板(8)； 步驟二:壓邊圈(5)在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模(3)合模，隨后通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模(3)側(cè)壁上的通道(17)向凹模(3)內(nèi)腔充入壓力為I~IOMPa的液體介質(zhì)(4)，使待成形板坯(6)發(fā)生預(yù)脹變形并貼靠在凸模模塊的構(gòu)型外表面上，從而獲得所需形狀的預(yù)脹件(10); 步驟三:根據(jù)設(shè)計的充液預(yù)拉深件(13)的形狀，分別再次調(diào)整多個小沖頭(2)的高度以實現(xiàn)多點凸模(I)的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模(3)的上端面依次放置預(yù)脹件(10)、彈性墊板(7)及金屬護板(8)； 步驟四:壓邊圈(5)在壓力機的壓邊滑塊帶動下再次下行與凹模(3)合模，隨后多點凸模(I)在壓力機的拉深滑塊帶動下再次下行并向預(yù)脹件(10)施加10~500t的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模(3)側(cè)壁上的通道(17)再次向凹模(3)內(nèi)腔充入壓力為I~60MPa的液體介質(zhì)(4)，直到拉深結(jié)束獲得所需形狀的充液預(yù)拉深件(13)； 步驟五:根據(jù)零件(9)的形狀，再次調(diào)整多個小沖頭(2)的高度以實現(xiàn)多點凸模(I)的外輪廓構(gòu)型，然后在凹模(3)的上端面依次放置充液預(yù)拉深件(13)、彈性墊板(7)及金屬護板(8)，壓邊圈(5)在壓力機的壓邊滑塊帶動下下行與凹模(3)合模，隨后多點凸模(I)在壓力機的拉深滑塊帶動下下行并向待充液預(yù)拉深件(13)施加10~1000t的拉深力，同時通過增壓系統(tǒng)并經(jīng)凹模(3)側(cè)壁上的通道(17)再次向凹模(3)內(nèi)腔充入壓力為I~IOOMPa的液體介質(zhì)(4)，直 到拉深結(jié)束獲得所需形狀的零件(9)。
【文檔編號】B21D26/031GK103861927SQ201410100252
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】苑世劍, 劉偉, 徐永超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學