[發明專利]可減小充液拉深壓邊力的裝置及方法

有效

• 申請號: 201110171454.1
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102248057A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 徐永超;苑世劍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D26/031
• 分類號: B21D26/031;B21D26/021;B21D22/22
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種用于減小壓邊力的充液拉深裝置及方法。

背景技術

板材充液拉深是利用流體代替傳統凹模傳遞載荷進行成形的新技術，適合鋁、鎂、高強鋼等低塑性材料、具有復雜形狀板材零件的成形。目前，在汽車、航天、廚房器具等多個領域有廣泛應用。板材充液拉深工作過程為：首先，通過壓邊圈施加壓邊力將板材坯料壓緊，隨后向充液室充入流體介質，當流體壓力滿足要求后，凸模帶動板材坯料一起運動，并在流體的共同作用下成形為預定形狀的零件。由于拉深過程中的流體壓力作用及摩擦保持效果，使得充液拉深技術可以提高零件的形狀尺寸精度，提高板材成形極限。對于充液拉深技術，能否成形合格零件的關鍵為流體壓力和壓邊力設置是否合適，較小的壓邊力和較大的流體壓力可有效提高零件的高徑比。由于拉深過程中，流體在坯料法蘭區下表面形成壓力分布，法蘭區流體壓力和壓邊力存在力學平衡關系，流體壓力越高所需的壓邊力越大，較大的壓邊力導致法蘭區上表面與壓邊圈之間摩擦阻力增加，不利于法蘭的變形流動。另外，對于較大的成形件，流體作用于法蘭區的面積較大，為平衡法蘭區下表面的流體壓力所需的壓邊力也較高，充液拉深的設備壓邊力往往不能滿足大噸位的要求。為了提高成形極限，避免充液拉深成形對設備噸位的過分依賴，降低能耗，需要一種減小壓邊力的方法及裝置。

發明內容

對于現有的充液拉深模具結構，成形時要得到較大的流體壓力，必須提供足夠大的壓邊力，這樣對設備提出更高的要求；本發明為了解決充液拉深中壓邊力和流體壓力之間存在的矛盾，減少充液拉深過程中需要的壓邊力、提高成形極限，提出通過改變模具結構實現同樣流體壓力下減小所需壓邊力的裝置及方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明所述的可減小充液拉深壓邊力的裝置包括凸模、壓邊圈和充液室，充液室的上端開口，凸模置于充液室的上方并與充液室的開口對應，壓邊圈位于充液室的上方用于固定板材坯料；充液室的上端面上設有液體引流通道，所述液體引流通道由充液室的上端面的入口直至貫穿充液室側壁上的出口與大氣連通(所述液體引流通道的入口在充液室的上端面上，所述液體引流通道的出口在充液室的外側壁上，液體引流通道與充液室上的供凸模通過的內孔是相互獨立的)，充液室側壁上設有液體注入孔。

利用上述裝置對板材零件進行充液拉深的加工方法是按照以下步驟實現的：

a、首先從液體注入孔向充液室內注入液體，流體介質的液面與充液室的上表面持平；

b、然后在充液室的上表面放置板材坯料；

c、控制壓邊圈下行至與板材坯料相接觸，與板材坯料接觸后施加一定壓邊力；

d、通過液壓系統從液體注入孔對充液室內的流體介質加壓使其對板材坯料產生流體壓力，凸模向下運動，帶動板材坯料向充液室內運動進行拉深，流體介質從充液室上端面和板材坯料之間的間隙向坯料法蘭區外緣散射流出，到達液體引流通道的入口時，流體通過液體引流通道流出充液室外，壓力降低至零，避免向坯料法蘭區外緣繼續流動，使液體引流通道到壞料外緣之間的區域沒有壓力分布；直到坯料全部拉入充液室內，加工過程結束；

e、將流體壓力卸壓，然后控制凸模和壓邊圈上移，取出成形件即可。

本發明的有益效果是：

1、采用本發明所述模具對板材進行充液拉深成形，通過引流孔和引流槽引出流體介質，減小或消除法蘭區流體壓力分布的區域，能以較小的壓邊力得到預定的流體壓力，降低坯料與壓邊圈之間的摩擦，從而降低變形坯料的拉應力，避免出現破裂缺陷，提高成形極限，改善零件壁厚分布的均勻性。

2、采用本發明所述模具進行充液拉深成形，在相同流體壓力下，所需的壓邊力更小，因此可以降低對設備的要求，也就是采用相同設備，采用本發明所述模具能成形更大尺寸零件，流體壓力可以更高。

3、采用本發明所述方法可對現有充液拉深模具進行改造，由于結構簡單、機械加工量小，因此改造成本小、實現方便。

附圖說明

圖1本發明所述的可減小充液拉深壓邊力的裝置的主視圖(引流孔形)式，圖2是圖1中的充液室3的俯視圖；圖3本發明所述的可減小充液拉深壓邊力的裝置的主視圖(引流槽形式)式，圖4是圖3中的充液室3的俯視圖；圖5坯料法蘭區流體壓力分布示意圖(圖中Z表示坯料法蘭區)。

具體實施方式