一种可控压边力的金属板材拉深成形模具及方法技术

本发明专利技术涉及一种可控压边力的金属板材拉深成形模具及方法，属于金属板材拉深成形领域，包括凹模支架、凹模、压边圈、顶板、凸模以及螺杆，螺杆从凹模支架远离压边圈衬板的一侧穿入，穿过压边圈衬板，从顶板远离压边圈衬板的一侧穿出，螺杆上位于压边圈衬板与顶板之间设有弹簧，并在螺杆远离凹模支架的一端设有螺母以调节压边圈衬板与顶板之间的相对位置，弹簧与顶板之间设有压力传感器。本发明专利技术只需通过调整螺母的松紧即可实现调整压边力的大小，配合设置在弹簧与顶板之间的压力传感器，即可实时反馈压边力的大小，能够更加准确的调整压边力，并且本发明专利技术结构简单，无需额外的动力机构，仅通过机械结构即可实现对金属板材的压边功能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种可控压边力的金属板材拉深成形模具及方法


[0001]本专利技术属于金属板材拉深成形领域，涉及一种可控压边力的金属板材拉深成形模具及方法。

技术介绍

[0002]金属板材目前大量应用在生活的方方面面，拉深成形制品更是随处可见，在金属板材热拉深成形过程中，存在涉及温度、压边力、拉深速度和模具几何尺寸等众多因素交互影响的问题。其中，压边力是影响拉深成形顺利与否的重要工艺参数，压边力过小，在拉深变形过程中容易在凸缘处起皱，而当压边力过大时，容易在金属板材凹模圆角处被拉裂，对压边力进行有效控制可以最大程度地抑制热拉深过程中起皱和破裂等致命缺陷的发生，进而显著提高拉深件的生产效率和产品合格率。因此，如何准确地控制并测量压边力也是拉深模具设计面临的挑战之一。拉深成形包括“拉深”和“压边”两个动作，传统的拉深模具需要安装在具有滑块和顶缸双动的液压机上，才能完成金属板材的拉深实验，对实验设备的要求较高。
[0003]很多的金属板材在室温下塑性变形能力较差，而现有的拉深模具往往并不具有加热系统，导致在室温下塑性变形能力较差的金属无法进行拉深实验，也无法完成金属板材在高温下的拉深实验。
[0004]所以，目前急需一种可控压边力、可加热的金属板材拉深模具，来克服上述问题，以通过简单结构来实现对金属板材压边力的准确调控，并且能够对金属板材在线加热。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可控压边力的金属板材拉深成形模具及方法，优化拉深模具对压边力施加方式和压边力的准确调控以及对金属板材进行在线加热。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种可控压边力的金属板材拉深成形模具，包括凹模支架、凹模、压边圈、顶板、凸模、底座、压边圈衬板以及螺杆，所述凹模支架一端连接底座，另一端连接凹模，所述压边圈位于所述凹模远离所述凹模支架的一侧上，所述压边圈远离所述凹模的一侧上设有压边圈衬板，所述顶板位于所述压边圈衬板远离所述凹模支架的一侧，所述凸模从所述顶板、压边圈衬板以及压边圈远离所述凹模支架的一侧穿入与所述凹模匹配相连；
[0008]所述螺杆从所述凹模支架远离所述压边圈衬板的一侧穿入，穿过所述压边圈衬板，从所述顶板远离所述压边圈衬板的一侧穿出；
[0009]所述螺杆上位于所述压边圈衬板与所述顶板之间设有弹簧，并在所述螺杆远离所述凹模支架的一端设有螺母以调节压边圈衬板与顶板之间的相对位置，所述弹簧与所述顶板之间设有压力传感器。
[0010]进一步，本专利技术还包括加热系统，所述加热系统包括凹模加热槽、热电偶和弹簧杆，所述凹模加热槽将所述凹模包裹在内，并将所述凹模与所述凹模支架相连，在所述凹模
加热槽内设有凹模加热线圈，所述压边圈内设有压边圈加热线圈所述凹模内设有空腔，所述热电偶位于所述凹模的空腔内靠近所述压边圈的一端，所述弹簧杆一端与所述底座相连，另一端与所述热电偶相连，所述凹模加热线圈、压边圈加热线圈以及热电偶均与PID控制器相连。
[0011]进一步，所述螺杆为三根，在所述顶板上呈均匀分布状态。
[0012]一种基于可控压边力的金属板材拉深成形模具的可控压边力的金属板材拉深成形方法，包括如下步骤：
[0013]a、准备待成形的金属板材；
[0014]b、将金属板材放置在凹模和压边圈之间，旋转螺母使压边圈将金属板材压在凹模上，配合压力传感器的实时反馈，调整压边力至预定值；
[0015]c、所述凸模在外加实验设备的作用下配合凹模，进行金属板材的拉深成形，直至拉深结束；
[0016]d、松开所述螺母，取出拉深成形后的金属板材，对拉深成形的金属板材的开裂以及关键部位的微观组织进行分析。
[0017]进一步，本方法还包括加热系统，所述加热系统包括凹模加热槽、热电偶以及弹簧杆，所述凹模加热槽将所述凹模包裹在内，并将所述凹模与所述凹模支架相连，在所述凹模加热槽内设有凹模加热线圈，所述压边圈内设有压边圈加热线圈，所述凹模为中空结构，所述热电偶位于所述凹模的空腔内靠近所述压边圈的一端，所述弹簧杆一端与所述底座相连，另一端与所述热电偶相连，所述凹模加热线圈、压边圈加热线圈以及热电偶均与PID控制器相连，在步骤b中，PID控制器设定加热温度后，通过凹模加热线圈、压边圈加热线圈对金属板材进行在线加热。
[0018]进一步，在步骤b和/或c中，通过热电偶实时监测金属板材的温度，反馈至PID控制器以调节凹模加热线圈、压边圈加热线圈的加热温度。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]1、本专利技术利用固定在凹模支架上的螺杆配合压边圈衬板、顶板、弹簧以及螺母的结构为金属板材提供压边力，通过顶板将螺母的压力传递给弹簧，弹簧将压力传递给压边圈衬板，压边圈衬板与压边圈相连，为金属板材提供压边力；并且本专利技术只需通过调整螺母的松紧即可实现调整压边力的大小，配合设置在弹簧与顶板之间的压力传感器，即可实时反馈压边力的大小，能够更加准确的调整压边力，并且本专利技术结构简单，无需额外的动力机构，仅通过机械结构即可实现对金属板材的压边功能，极大的降低了成本，节约资源。
[0021]2、本专利技术利用设置在压边圈和凹模加热槽内的加热线圈，可实现对金属板材的在线快速加热，配合设计在凹模空腔内的热电偶和弹簧杆，能够实现热电偶在拉深变形的过程中一直与金属板材底部直接接触，从而得到金属板材温度的实时反馈。
[0022]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0024]图1为一种可控压边力的金属板材拉深成形模具的结构示意图1；
[0025]图2为一种可控压边力的金属板材拉深成形模具的结构示意图2。
[0026]附图标记：1
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凸模、2
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顶板、3
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螺母、4
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压力传感器、5
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弹簧、6
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螺杆、7压边圈衬板、8
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压边圈加热线圈、9
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热电偶、10
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压边圈、11
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凹模、12
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凹模加热线圈、13
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凹模、14
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弹簧杆、15
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凹模支架、16
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底座。
具体实施方式
[0027]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控压边力的金属板材拉深成形模具，其特征在于：包括凹模支架(15)、凹模(11)、压边圈(10)、顶板(2)、凸模(1)、底座(16)、压边圈衬板(7)以及螺杆(6)，所述凹模支架(15)一端连接底座(16)，另一端连接凹模(11)，所述压边圈(10)位于所述凹模(11)远离所述凹模支架(15)的一侧上，所述压边圈(10)远离所述凹模(11)的一侧上设有压边圈衬板(7)，所述顶板(2)位于所述压边圈衬板(7)远离所述凹模支架(15)的一侧，所述凸模(1)从所述顶板、压边圈衬板以及压边圈(10)远离所述凹模支架(15)的一侧穿入与所述凹模(11)匹配相连；所述螺杆(6)从所述凹模支架(15)远离所述压边圈衬板(7)的一侧穿入，穿过所述压边圈衬板(7)，从所述顶板(2)远离所述压边圈衬板(7)的一侧穿出，所述螺杆(6)上设有弹簧(5)，所述弹簧设置在所述压边圈衬板(7)与所述顶板(2)之间；所述螺杆(6)远离所述凹模支架(15)的一端设有螺母(3)以调节压边圈衬板(7)与顶板(2)之间的相对位置，所述弹簧(5)与所述顶板(2)之间设有压力传感器(4)。2.根据权利要求1所述的一种可控压边力的金属板材拉深成形模具，其特征在于：还包括加热系统，所述加热系统包括凹模加热槽(13)、热电偶(9)以及弹簧杆(14)，所述凹模加热槽(13)将所述凹模(11)包裹在内，并将所述凹模(11)与所述凹模支架(15)相连，在所述凹模加热槽(13)内设有凹模加热线圈(12)，所述压边圈(10)内设有压边圈加热线圈(8)，所述凹模(11)内设有空腔，所述热电偶(9)位于所述凹模(11)的空腔内靠近所述压边圈(10)的一侧，所述弹簧杆(14)一端与所述底座(16)相连，另一端与所述热电偶(9)相连，所述凹模加热线圈(12)、压边圈加热线圈(8)以及热电偶(9)均与PID控制器相连。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：白生文，韦丽萍，张逸冰，董志华，张昂，袁明，高渝阳，杨鸿，蒋斌，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：