一种双层筒形零件正反拉深成形模具和方法技术

本发明专利技术公开了一种双层筒形零件正反拉深成形模具和方法。该模具下端有凸模和凹模，凹模上有拉深槽，模具上端有背压冲头和凸环，凸环外套有压边圈。正反拉深成形时，将板材放置在模具上，开始时凸模上端与压边圈底端齐平，将板材置于凸模与凸环之间，凸环静止不动，底部凸模上行拉深板材向凸环内流动，板材在背压冲头背压力、凸环向下的压力与凸模向上的压力作用下逐步包覆凸模，当凸模上升至指定行程后开始下降，这时凸环下行拉深板材，在模具内各部件的压力作用下，包覆凸模部位的板材厚度基本不变，而压边圈下面的板材继续补料直至板材与凹模贴模，成形终止。本发明专利技术节省了模具，缩短了工件的加工工序，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双层筒形零件正反拉深成形模具和方法
本专利技术涉及金属板材
，更具体地说，涉及一种双层筒形零件正反拉深成形模具和方法。
技术介绍
在汽车、电子、航空等领域中，所需加工的一些金属零件形状较为复杂，采用旋压工艺一次旋压成形较为困难，需要采用多套模具通过多道次加工成形，并且旋压工艺对工件表面质量要求比较高的零件加工有难度，可先采用冲压成形的方法制造出工件的毛坯。而采用普通冲压方法加工时无法完成对正反拉深结构的一次冲压成形，零件需要多副模具和工序才能成形，这样的加工方法加工成本较高，经济效益差。目前制作曲面类零件或拉深系数较小、拉深变化程度大的零件所采用的正反拉深方法一般是先用直径稍大的凸模或凹模进行正拉深，冲压出直径稍大的筒形坯料，再用直径小的凸模或凹模对坯料进行反拉深，或者先冲孔再加工零件的外圆，这样的方法有的需要采用多套模具对工件进行拉深，有的对工件进行反拉深时，零件靠近正拉深凸模或凹膜倒角与筒壁的相切处的板材易发生破裂，并且对于对法兰边有要求的工件，不易加工。
技术实现思路
针对上述现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、生产效率高的一种双层筒形零件正反拉深成形模具和方法，正反拉深成形方法利于抵消前次拉深残余应力，节省了模具，模具结构简单，提高了生产效率，有利于加工对于圆弧过渡处有尺寸要求的双层筒形零件，有利于避免板材起皱现象。本专利技术提供了以下技术方案：一种双层筒形零件正反拉深成形模具，所述模具包括：上下相对设置且相互匹配的第二部分和第一部分，所述第一部分位于所述第二部分的下端，用于制作双层筒形零件的板材位于所述第一部分和所述第二部分的中间；所述第一部分包括：固定在成形设备或模具固定装置的凸模和凹模；所述凸模为筒形，其直径与所述双层筒形零件的内径相同；所述凸模上端的形状为与所述双层筒形零件的底部结构相匹配的形状；所述凹模为具有第一中心通孔的环形零件，所述第一中心通孔的直径大于或等于所述凸模的外径，所述凹模套在所述凸模的外侧；所述凹模的第一中心通孔上设有与所述双层筒形零件相应部位尺寸相同的环形沟槽；所述第二部分包括：固定在成形设备或模具固定装置的背压冲头和凸环；所述背压冲头为筒形，其下端为与所述凸模上端的形状相对应的凹形，且所述背压冲头下端垫有橡胶；所述背压冲头的直径为所述凸模的直径加上板料的厚度；所述凸环为具有第二中心通孔的筒形零件，第二中心通孔的直径大于所述凸模的外径，所述凸环套在所述背压冲头外侧；所述凸环下端的尺寸与所述双层筒形零件相应部位的尺寸相同；所述凸环的外面套有压边圈；所述压边圈为具有第三中心通孔的环形零件，所述第三中心通孔的直径大于或等于所述凸环的外径；所述第三中心通孔的内径等于所述凸模的外径加上所述环形沟槽的宽度。进一步地，所述模具用于制作带有法兰边的双层筒形零件。进一步地，所述模具用于制作内外圆的圆弧过渡处有复杂尺寸要求的双层筒形零件。进一步地，所述凸模上端为圆台形。进一步地，所述凸模上端为圆台形，且所述圆台形端面中间有一球形凸起，所述球形凸起的尺寸与所述双层筒形零件相应部位的尺寸相同。进一步地，所述凸模上端为圆台形，且所述圆台形断面中间有一圆锥台形凸起，所述圆锥台形凸起的尺寸与所述双层筒形零件相应部位的尺寸相同。本专利技术还提供了一种利用上述双层筒形零件正反拉深成形模具的双层筒形零件正反拉深成形方法，所述方法包括：使模具中的凸模的顶部与凹模的上表面齐平，凸环的底部、背压冲头的底部与压边圈的下表面齐平，将板材放置在压边圈与凹模中间；将凹模顶部与压边圈压住板材边缘，保持凹模顶部与压边圈对板材施加预设强度的压力；向凸模和背压冲头分别施加使凸模和背压冲头上行的外载力；凸环静止不动，凸模与背压冲头上行，凸模在外载力作用下上行拉深板材，板材沿着压边圈下表面向凸环内流动，背压冲头在外载力作用下对板材施加合适的背压力，板材在背压冲头背压力、凸环向下的压力与凸模向上的压力作用下逐步包覆凸模和逐步贴紧凸环内腔，当检测到凸模上升至设定的行程后，停止向凸模和背压冲头施加使凸模和背压冲头上行的外载力，凸模和背压冲头停止上行；向凸模与背压冲头分别施加使凸模和背压冲头下行的外载力，凸模与背压冲头下行，同时，凸环也开始下行，凸环下行拉深板材，在这过程中，背压冲头始终对板材施加合适背压，在背压冲头的背压力与凸环内腔向内及凸模向外的压力作用下，包覆凸模部位的板材厚度基本保持不变，而压边圈下面的金属板材继续补料直至板材与凹模完全贴模，零件最终成形。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：先采用直径较小的凸模进行正拉深成形内圆，再采用内径较大凸环进行反拉深形成外圆，以及进行反拉深成形外圆时，凸模、背压冲头随凸环一起下行，这有利于零件内圆与外圆的圆弧过渡处的补料，有利于避免了双层筒形零件中靠近正拉深凸模倒角与筒壁的相切处的板材发生破裂，并且减少了前次拉深后产生的残余应力，提高成形极限，法兰边与内圆的板材同时补料，利于外圆的成形，有利于加工对于内外圆的圆弧过渡处有复杂尺寸要求或需要带有法兰边的双层筒形零件。在拉深过程中，在背压冲头的背压力与凸环内腔向内及凸模向外的压力作用下，包覆凸模部位的板材厚度基本保持不变，有效的抑制了板材的减薄，有利于避免板材起皱现象。并且，模具装置中的压边作用可以有效避免板材起皱。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中双层筒形零件正反拉深成形模具加工前主视剖面示意图；图2为本专利技术实施例1中双层筒形零件正反拉深成形模具凸模上行结束后主视剖面示意图；图3为本专利技术实施例1中双层筒形零件正反拉深成形模具加工完成后主视剖面示意图；图4为本专利技术实施例1中加工完成后双层筒形零件主剖面示意图；图5为本专利技术实施例2中双层筒形零件正反拉深成形模具加工前主视剖面示意图；图6为本专利技术实施例2中双层筒形零件正反拉深成形模具凸模上行结束后主视剖面示意图；图7为本专利技术实施例2中双层筒形零件正反拉深成形模具加工完成后主视剖面示意图；图8为本专利技术实施例3中双层筒形零件正反拉深成形模具加工前主视剖面示意图；图9为本专利技术实施例3中双层筒形零件正反拉深成形模具凸模上行结束后主视剖面示意图；图10为本专利技术实施例3中双层筒形零件正反拉深成形模具加工完成后主视剖面示意图；图中：1、背压冲头，2、凸环，3、压边圈，4、凹模，5、凸模，6、板材，7、橡胶，8、零件内圆，9、零件法兰边，10、零件外圆。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层筒形零件正反拉深成形模具，其特征在于，所述模具包括：/n上下相对设置且相互匹配的第二部分和第一部分，所述第一部分位于所述第二部分的下端，用于制作双层筒形零件的板材位于所述第一部分和所述第二部分的中间；/n所述第一部分包括：固定在成形设备或模具固定装置的凸模和凹模；所述凸模为筒形，其直径与所述双层筒形零件的内径相同；所述凸模上端的形状为与所述双层筒形零件的底部结构相匹配的形状；所述凹模为具有第一中心通孔的环形零件，所述第一中心通孔的直径大于或等于所述凸模的外径，所述凹模套在所述凸模的外侧；所述凹模的第一中心通孔上设有与所述双层筒形零件相应部位尺寸相同的环形沟槽；/n所述第二部分包括：固定在成形设备或模具固定装置的背压冲头和凸环；所述背压冲头为筒形，其下端为与所述凸模上端的形状相对应的凹形，且所述背压冲头下端垫有橡胶；所述背压冲头的直径为所述凸模的直径加上板料的厚度；所述凸环为具有第二中心通孔的筒形零件，第二中心通孔的直径大于所述凸模的外径，所述凸环套在所述背压冲头外侧；所述凸环下端的尺寸与所述双层筒形零件相应部位的尺寸相同；/n所述凸环的外面套有压边圈；所述压边圈为具有第三中心通孔的环形零件，所述第三中心通孔的直径大于或等于所述凸环的外径；所述第三中心通孔的内径等于所述凸模的外径加上所述环形沟槽的宽度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双层筒形零件正反拉深成形模具，其特征在于，所述模具包括：
上下相对设置且相互匹配的第二部分和第一部分，所述第一部分位于所述第二部分的下端，用于制作双层筒形零件的板材位于所述第一部分和所述第二部分的中间；
所述第一部分包括：固定在成形设备或模具固定装置的凸模和凹模；所述凸模为筒形，其直径与所述双层筒形零件的内径相同；所述凸模上端的形状为与所述双层筒形零件的底部结构相匹配的形状；所述凹模为具有第一中心通孔的环形零件，所述第一中心通孔的直径大于或等于所述凸模的外径，所述凹模套在所述凸模的外侧；所述凹模的第一中心通孔上设有与所述双层筒形零件相应部位尺寸相同的环形沟槽；
所述第二部分包括：固定在成形设备或模具固定装置的背压冲头和凸环；所述背压冲头为筒形，其下端为与所述凸模上端的形状相对应的凹形，且所述背压冲头下端垫有橡胶；所述背压冲头的直径为所述凸模的直径加上板料的厚度；所述凸环为具有第二中心通孔的筒形零件，第二中心通孔的直径大于所述凸模的外径，所述凸环套在所述背压冲头外侧；所述凸环下端的尺寸与所述双层筒形零件相应部位的尺寸相同；
所述凸环的外面套有压边圈；所述压边圈为具有第三中心通孔的环形零件，所述第三中心通孔的直径大于或等于所述凸环的外径；所述第三中心通孔的内径等于所述凸模的外径加上所述环形沟槽的宽度。


2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具用于制作带有法兰边的双层筒形零件。


3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具用于制作内外圆的圆弧过渡处有复杂尺寸要求的双层筒形零件。


4.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述凸模上端为圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹秒艳，庞世缘，胡晗，姚盼亮，韩旭斌，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13