本发明专利技术公开了一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，包括下模座以及上滑块；下模座的上端连接有凹模基座；上滑块下端连接有连接板，所述的凹模基座以及连接板之间的中间位置设置有预成形凸模以及预成形凹模；所述的预成形凸模设置在连接板的下端；所述的预成形凹模设置在凹模基座的型腔中；本发明专利技术还公开了一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的方法；通过本方法使得坯料具有一定高度和形状的预凸起或凹陷，预成形所达到的储料效应以及应力分布效应，在最终的筒形件拉深时，起到改善冲压拉深件壁厚分布均匀性的作用；此外，本发明专利技术的方法具有设备简单，不需要多道次的拉深工序以及繁琐的退火工序、生产成本低、过程易于调节和控制等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冲压拉深工艺领域，具体讲是一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置及方法。
技术介绍
拉深实质上就是将毛坯凸缘部分的材料逐渐转移到筒壁的过程，在转移的过程中凸缘的材料由于受到拉深力的作用，在径向产生拉应力，而在周向产生压应力。在拉应力和压应力的共同作用下，凸缘部分的金属产生塑性变形，而不断流入凹模中变成筒形件，由于筒壁材料在拉应力作用下厚度减薄，筒壁材料的厚度呈现出由上而下越来越薄的趋势，且在筒底圆角部位厚度最薄。随着拉深深度逐渐增加，最后在筒底圆角部位出现开裂，使得最终成形的拉深深度受到限制。并且由于局部颈缩，导致了整个筒形件壁厚不均匀，筒底圆角部位较薄从而降低了其使用过程中的强度。为了弥补由于壁厚减薄所带来的强度降低，需要增加整体壁厚，而这所产生的后果就是零件质量增加，这与当今节能减重的工业生产理念相违背，对于需要通过减轻车身重量而达到减少石油消耗以及温室气体排放为目标的汽车行业来说尤为重要，同时，对于航空航天领域来说，零部件的减重一直是科研工作者奋斗的目标。为此，生产工作者们为提高冲压拉深件的壁厚均匀性也做了不少研究。现有的技术中，例如，张渝的专利（CN204135174U）中叙述了一种铝制筒形件局部增厚制坯的方法，运用预拉延模具和局部增厚镦挤模，采用较大的拉深间隙，首先通过拉延模具获得一定深度和形状的预制坯料，而后应用镦挤模具将预制坯料在凸模和顶件块的作用下通过镦挤实现材料的局部增加，因此获得变厚度分布的铝制坯料，即事先在拉深应力大且厚度减薄严重的区域所对应的坯料上将该处材料的厚度局部增加，这样在拉深过程中，该处局部增厚的材料在拉应力作用下变薄后仍然具有足够的料厚，从而避免开裂。此种制坯方法存在的问题是需要严格控制预制坯的深度，若处理不当容易在后续的镦挤过程中由于压缩失稳而导致板料的折叠，并且镦挤过程中凸模与顶件块的配合运动有较高的要求，否则就无法得到变厚度制坯。陈坦和等人的专利（CN103801608A）中叙述了一种小凸缘筒形件不变薄拉深工艺，该专利的特点是首先对拉深的毛坯进行材料的加热软化处理，并且对毛坯件进行特定的酸性溶液洗涤以及表面涂擦润滑油，之后进行多道次的拉深工艺并且每道次的拉深后需要对拉深件进行退火处理。此方法存在前期毛坯件准备工序较为繁琐等缺陷，对于一些不能进行加热处理的材料而言，此工艺不宜使用。陈保国等人的专利（CN105081045A）中叙述了一种均匀化变形的钣金件充液拉深成形方法，该专利的特点是首先从板料的上方充入液体，使板料发生塑性变形，保压一段时间，正胀形出一定高度的预成形件，之后卸除上方液体向凹模型腔内通入具有一定压力的液体，在凸模的作用下使预成形件发生塑性变形，同时排出凹模型腔的液体，从而使钣金均匀化变形。此方法存在的问题是很难通过液体压力精确的控制预成形高度并且在凸模下行的过程中需要精确控制凸模下行量与凹模型腔液体的减少量之间的关系，由于预成形件通过胀形工艺得到，因此预成形件已经有一定量的减薄，并且整个成形过程中对模具的密封性有较高要求，生产成本过高。20世纪80年代在充液拉深基础上，提出了反胀充液拉深工业，该方法是指在充液室流体介质的初始压力作用下，板材发生胀形，并通过模具的约束得到预定形状，之后在一定液室压力下板料随凸模运动进行充液拉深成形方向相反，较大的预胀量易导致凹模口附近材料折叠，导致零件成形失败，从而限制了零件的变形量和性能,同时，在预成形以及终成形过程中对模具的密封有较高要求，这将增加模具加工的制造成本。因此，开发一种新的改善冲压拉深件壁厚均匀性的工艺，能够弥补现有技术中诸如凸模和顶件块运动配合精度较高，工序过于繁琐等缺陷，又能够解决冲压拉深件壁厚减薄严重的问题，突破传统拉深工艺中拉深深度的限制，提高拉深筒形件的使用强度具有深远意义。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术公开了一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置及方法，具体是在减薄最严重的筒底圆角部位所对应的坯料区域作预成形处理，来改善冲压拉深件壁厚均匀性的一种工艺；本专利技术的方法具有设备简单，不需要多道次的拉深工序以及繁琐的退火工序、生产成本低、过程易于调节和控制等优点。本专利技术是这样实现的：一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，包括下模座以及上滑块；下模座的上端连接有凹模基座；上滑块下端连接有连接板；所述的凹模基座以及连接板之间的中间位置设置有预成形凸模以及预成形凹模；所述的预成形凸模设置在连接板的下端；所述的预成形凹模设置在凹模基座的型腔中；通过预成形模具（预成形凸模以及预成形凹模）制备含特定形状，即在对应筒形件圆角位置形成环形凸起，预制坯零件进行筒形件拉深来改善成形筒形件的壁厚均匀性。进一步，所述的预成形凹模为刚性材质的预成形凹模或者柔性材质的预成形凹模。进一步，所述的预成形凸模是可拆卸的，并与连接板过渡配合。进一步，所述的凹模基座的上端连接有预成形压边圈。进一步，所述的预成形压边圈通过内六角螺钉与凹模基座连接。进一步，所述的凹模基座以及连接板之间的两侧位置还连接有导柱。进一步，所述的所述的导柱的上端与连接板中的导套相连接；所述的导柱的下端固定在凹模基座。本专利技术还公开了一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的方法，具体步骤如下：（1）根据最终筒形件的几何尺寸，计算出合适大小的坯料，并且在坯料与模具接触的表面涂抹润滑油；（2）采用预成形凹模置于凹模基座中，将坯料置于预成形凹模中，通过内六角螺钉将预成形压边圈与凹模基座连接；（3）启动液压机，在预成形凸模以及预成形凹模的作用下，使得坯料形成预凸起；达到预成形高度时，预成形凸模行程结束，制得预成形坯料；通过预成形凹模成形出具有储料效应和改善应力分布效应的预成形坯料；（4）采用终成形模具，即更换预成形凸模、预成形凹模以及预成形压边圈，换成终成形凸模、终成形凹模以及终成形压边圈，将预成形坯料的预凸起朝上或预凸起朝下安装于终成形凹模中，并且通过限位圆环起限位作用。（5）在终成形压边圈均匀分布矩形弹簧，通过与凹模基座螺纹孔相连的螺栓，旋入螺母；旋入螺母而产生一定的预压量进而产生弹簧力，从而提供合适的板料压边力；通过均布在终成形压边圈上的矩形弹簧产生一定的压缩量来提供板料压边力；（6）重新启动在液压机，终成形凸模下行，使预成形板料发生塑性变形，在终成形凸模下行达到设定的高度时，终成形结束，取出壁厚均匀的冲压拉深件。进一步，所述的预成形凹模为刚性材质的预成形凹模或者柔性材质的预成形凹模。本专利技术所构思的技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术所采用的是传统的冲压拉深模具，不需要其他辅助的高精密仪器，减少了设备投资以及生产成本。(2)不需要预先制备出变厚度的坯料以及制备过程中需要严格限制预制坯的深度和镦挤过程中由于挤压失稳而导致板料的折叠等问题。而且不需要较高的配合运动精度。(3)本专利技术只需要预成形和终成形两道拉深工序，不需要多道次的拉深工序以及繁琐的退火工序，避免了由此所产生的加工成本过高等问题，而且，本专利技术也适用一些不能进行加热处理的材料。(4)本专利技术预成形所得到的具有储料效应以及应力分布效应的预成形板料，在终成形时能够起到补料以及改变减薄严重区域应力状态的作用，能有效改善冲压拉深件壁厚分布的均匀性。附图说明图1是本专利技术实施例1中采用刚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，包括下模座（1）以及上滑块（7）；下模座（1）的上端连接有凹模基座（2）；上滑块（7）下端连接有连接板（6），其特征在于，所述的凹模基座（2）以及连接板（6）之间的中间位置设置有预成形凸模（8）以及预成形凹模（10）；所述的预成形凸模（8）设置在连接板（6）的下端；所述的预成形凹模（10）设置在凹模基座（2）的型腔中。
【技术特征摘要】
1.一种改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，包括下模座（1）以及上滑块（7）；下模座（1）的上端连接有凹模基座（2）；上滑块（7）下端连接有连接板（6），其特征在于，所述的凹模基座（2）以及连接板（6）之间的中间位置设置有预成形凸模（8）以及预成形凹模（10）；所述的预成形凸模（8）设置在连接板（6）的下端；所述的预成形凹模（10）设置在凹模基座（2）的型腔中。2.根据权利要求1所述的改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，其特征在于，所述的预成形凹模（10）为刚性材质的预成形凹模或者柔性材质的预成形凹模。3.根据权利要求1所述的改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，其特征在于，所述的预成形凸模（8）是可拆卸的，并与连接板（6）过渡配合。4.根据权利要求1所述的改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，其特征在于，所述的凹模基座（2）的上端连接有预成形压边圈（4）。5.根据权利要求4所述的改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，其特征在于，所述的预成形压边圈（4）通过内六角螺钉与凹模基座（2）连接。6.根据权利要求1所述的改善冲压拉深件壁厚均匀性的装置，其特征在于，所述的凹模基（2）以及连接板（6）之间的两侧位置还连接有导柱（3）。7.根据权利要求6所述的改善冲压拉深件...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤泽军，杜浩，陶克梅，江双双，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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