[發明專利]薄壁件漸進鐓鍛成形模具及成形方法

有效

• 申請號: 201610428769.2
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN106001360B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 莊新村;朱圣法;趙震
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21K1/30
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種金屬材料塑性成形領域的技術，具體是一種薄壁件漸進鐓鍛成形模具及成形方法。

背景技術

隨著汽車輕量化要求的不斷提高，汽車零部件的功能不斷集成，如圖1所示的薄壁齒形件及壁厚不同的復雜盤類件，其結構形狀復雜度不斷提高，應用也愈加廣泛，因此，提高該類零件的加工精度和生產效率具有重要意義。薄壁齒形件一般具有筒形件的基體，在周向具有均布或局部的功能齒形，齒形的大小相對于零件的整體尺寸小得多，若采用整體鐓鍛，容易產生折疊等缺陷，且成形載荷較大；若采用機加工等方式，成形效率較低。

目前最常用的加工方法是旋壓，通過旋壓筒形件側壁，從而將材料擠入凹模型腔。但采用旋壓生產工藝，除了設備成本高，技術要求較高外，同時還會伴隨齒頂不平、填充不滿、表面壓痕等缺陷。

發明內容

本發明針對現有技術中工藝復雜，涉及模芯種類較多等缺陷，提出了一種薄壁件漸進鐓鍛成形模具及成形方法，通過漸進鐓鍛，減小了單次鐓鍛的坯件高度，能夠有效防止板料屈曲現象的發生。

本發明是通過以下技術方案實現的，

本發明涉及一種薄壁件漸進鐓鍛成形模具，包括：沖頭、芯棒、反頂支撐件和凹模，其中：凹模設有上下兩個連通的圓柱形空腔，反頂支撐件設置在下圓柱形空腔內且兩者間隙配合，芯棒設置在上圓柱形空腔內且兩者之間設有沖頭，沖頭與芯棒、凹模之間均為間隙配合，芯棒與反頂支撐件上下對應設置；

所述的下圓柱形空腔的內徑小于沖頭的外徑、大于芯棒的外徑；

所述的芯棒、反頂支撐件、沖頭和凹模構成封閉型腔。

所述的沖頭周向均布有齒牙，所述的上圓柱形空腔對應設有齒槽，齒牙與齒槽間隙配合。

所述的沖頭和凹模分別通過各自獨立的液壓設備實現下行速度與下行位置的控制，沖頭和凹模在單次鐓鍛下行停止時，封閉型腔高度減小、體積保持不變。

本發明涉及一種薄壁件漸進鐓鍛的成形方法，首先根據需成形薄壁件的尺寸拉深坯料得到坯件，并將坯件置于下圓柱形空腔中，坯件開口方向朝著上圓柱形空腔；然后反頂支撐件上推坯件至坯件頂部與上圓柱形空腔底部齊平；接著將芯棒從上圓柱形空腔頂部下壓至坯件底部，在芯棒與上圓柱形空腔之間壓入沖頭至上圓柱形空腔底部，將坯件固定于封閉型腔內；最后保持芯棒與反頂支撐件之間的間距不變，控制沖頭與凹模以不同的速度勻速下行對坯件進行漸進鐓鍛，在坯件底部與上圓柱形空腔底部齊平時，完成鐓鍛。

所述的薄壁件側壁壁面橫截面積為S_t、高度為I_t，坯件側壁壁面的橫截面積為S_b、高度為I_b，I_b×S_b＝S_t×I_t。

所述的沖頭的下行速度為v₀、下行位移量為I_b-I_t，凹模的下行速度為v₁、下行位移量為I_b；二者均為勻速下行，且

理想情況下，所述封閉型腔和坯件在漸進鐓鍛中單次鐓鍛下行停止時兩者體積相等，即在任一極短時間dt內，沖頭下行的速度為V₀，沖頭所對應的面積為S_t，則沖頭下行造成的型腔體積減小量為S_t·V₀·dt，凹模的下行速度為V₁，凹模所對應的面積為(S_t‐S_b)，則凹模下行造成的型腔體積的增加量為(S_t‐S_b)·V₁·dt；當S_t·V₀·dt＝(S_t‐S_b)·V₁·dt，且S_t、(S_t‐S_b)為固定比例，因此只要速度保持固定比例，型腔體積理想狀態下是保持不變的。

技術效果

與現有技術相比，本發明中采用了沖頭和凹模兩個主動元件，通過對下行速度的調節以及下行位置的控制，將整體鐓鍛分解為小區域鐓鍛的漸進累積，在此過程中無需更換沖頭和凹模，減小了單次鐓鍛的坯件高度，能夠防止鐓鍛過程發生屈曲、填充不滿等缺陷，實現無缺陷鐓鍛。

附圖說明

圖1為典型壁厚差零件及薄壁齒形件示意圖；

圖2為本發明中裝置結構示意圖；