一种覆盖件成形模具及其设计和使用方法技术

本发明专利技术提供一种覆盖件成形模具及其设计和使用方法，涉及柔性模具领域。所述覆盖件成形模具，包括凸模座、安装在所述凸模座上的凸模，所述模具还包括口部设有挡料块的凹模，该凹模内设有顶件板和凹模通气孔，所述模具还包括压料圈，所述凸模上设有凸模通气孔，该凸模通气孔与大气相通处设有单向压力控制阀，冲压时关闭。本发明专利技术模具具有凸模结构设计、制造简单，通用性强，模具的使用寿命大大提高，模具材料为工程塑料。制成的覆盖件精度高，成本低，制造周期短。本发明专利技术成形覆盖件的方法，精度高，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模具领域，具体涉及。
技术介绍
汽车或拖拉机车身上的大型覆盖件或其他形状类似于覆盖件的制品应用广泛，其形状理论上是由多个浅拉深变形或(及)局部胀形变形联合牵制而成，各变形区比较复杂，因而覆盖件的形状一般都有复杂的空间曲面，现常用刚性成形模具冲压成形，成形变形过程比较复杂，各处应力不均匀，容易产生较多的不合格品，而且生产成本较高，所以要改善模具的设计的难度以减少由于成形复杂而造成制品的破损；另一方面，加工制造过程中，上模与下模加工要求很高以保证冲压合模定位精度及制品质量，这也增加了模具各方面的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、冲压成形精度高、成本低的覆盖件成形模具及其设计和使用方法，模具材料为工程塑料尼龙66具有较好的强度、耐磨性、自润滑性等，模具本身制造周期大大缩短，使用寿命延长。覆盖件成形的方法，不需要凸、凹表面间的尺寸、形状的公母配合，只需要凹模精度而凸模表面设计、制造及其精度要求简单。该方法制品精度高，表面无痕迹，同时模具材料为性能良好的以塑代钢工程塑料制造使用成本相当低。本专利技术的目的采用下述技术方案来实现。一种覆盖件成形模具，包括凸模座、安装在所述凸模座上的凸模、压料圈、口部设有挡料块的凹模，该凹模内设有顶件板和凹模通气孔，所述凸模上设有凸模通气孔，该凸模通气孔与大气相通处设有单向压力控制阀；所述压料圈与凸模之间具有完全的密封配合，且在压料过程中无松脱现象；在凹模外侧设有背靠块式导向板和行程控制块。所述凸模和凹模的材料为工程塑料。所述凸模和凹模的材料为尼龙66(或其他能够满足使用要求的工程塑料)。该材料具有突出的耐磨性它的摩擦系数通常为0. 1-0. 3，约为酚醛塑料的1/4。巴氏合金的1/3，因此它是一种自润滑性材料。良好的机械性能它的表面硬度大，并具有较高的抗张性，抗弯曲强度和冲击强度及较高的延性，它的抗压强度与金属不相上下，它的疲劳强度与铸铁和铝合金等金属材料同等水平。优异的化学稳定性它对化学物无论是弱碱、醇、酯、铜、碳氢化合物油脂均不受影响。广泛的耐寒耐热性它在-60° C情况下能保持一定的机械强度，耐热温度在80-100° C。比重轻它的比重在 I. 05-1. 15 之间。 一种所述覆盖件成形模具的设计方法，包括如下内容 I)根据冲压件的形状、尺寸、材料得到变形抗力，并根据变形抗力确定如下参数凸模、压料圈结构及其参数；冲压行程、冲压气压力大小、密闭空间尺寸；首先要确保气压力能达到变形要求，即气压力要大于变形抗力； A)变形应力分析、计算；对所需成形件作应力性质分析及其大小计算，求得在此条件下压力值PI，即气压力应达到的最小要求； B)气压力计算和工作行程的确定；由等温气体方程确定冲压行程大小、压料圈的密闭高度； 气压力具体计算步骤如下(i)初步计算出气压力的大小；设按常规方法所设计的模具凹模与凸模间所能形成的密闭空间最大体积为V0、压力为I个标准大气压PO，压缩后所能压缩的最终或最小体积为VI、压力为PI，PI即所需的拉深力时所需的气压力，则有PI*VI= PO*VO，由此可得PI= PO*VO/VI ^ HO/ (HO-HI)，其中HO是自密闭空间凸模所能达到的行程、HI是实际所确定的凸模工作行程；为了减少行程长度HI及保证PI值尽可能大，则尽可能使凸模行程HI接近冲压行程极限HO ;(ii)初步计算后进行适当的调整由于密封能力的问题PI是不可能达到计算值的；由于行程控制的问题VI不可能达到太小的程 度，适当加一个调整系数K，取为K=O. 85 0. 95，即将HO向上调整6 17%，以保证冲压力超过拉深力； 根据所需的气压力确定出所需的压缩体积，由此根据材料相应的应变速率计算出相应的保压时间和冲压速率，制作出行程-时间曲线 2)确定模具结构尺寸；凸模部分以简单平面组成，同时能最大程度地达到自密封最大冲压行程；凸模总长度L应达到保证HI、凸模与压料圈上下间结构要求的垂直距离h及其安装于上模座的尺寸；压料圈总高度高于冲压行程极限H)，以使其口部可做成一定的倒角；凹模、顶件板尺寸仍按传统方法确定。一种使用所述模具成形覆盖件的气压成形方法，包括如下过程 (1)将毛坯放在凹模口上并定位； (2)双动压力机先将压料圈压紧毛坯； (3)压力机继续运动凸模下行冲压，由于凸模上的单向压力控制阀处于关闭状态，使凸模、毛坯及压料圈之间形成密闭空间，且该空间内的空气随凸模的下行被压缩，产生的气压使毛坯发生逐步变形贴合于凹模，最终完全压紧在凹模表面形成覆盖件； (5)脱模。脱模过程中，当所述密闭空间内的气压力小于0. 9 I. I个标准大气压时，所述单向压力控制阀是打开状态。采用本专利技术模具成形覆盖件的原理利用自密闭气压成形原理。汽车或拖拉机甚至飞机以及其他类似车身机身上的大型覆盖件实质上可认为是由多个浅拉深件或局部胀形件所组成的，其相互间联合牵制形成一个整体，从结构上来说比较复杂，其制造常用刚性凸模成形模具冲压成形，考察一下该刚性凸模冲压成形的设计有如下特征在冲压时由于动模、毛坯及压料圈等之间会形成一个比较封闭的空间，凸模的运动类似于液压缸的活塞运动，该空间随着冲压凸模的下行进一步减小而气压力却相应地线性增加，这样冲压就不能进行，为了保证泄压顺利，因此在凸模上都开有多个通气小孔；另一方面，在脱模时，由于凸模、制品、压料圈间处于无空气间隙真空状态不能脱模，所以该小孔也是保证回程时能够顺利脱模的必要结构。本专利技术的核心思想就是充分利用对该通气小孔的通断控制来实现自密闭空间的气压力控制，达到成形目的。该原理可与其他设计或制造方法、原理相互融合应用，如与超塑性气压成形原理形成新型的超塑性自密闭式气压成形原理等。本专利技术所述的原理具体到设计汽车覆盖件模具方法及过程，主要的问题实质上是冲压气压力及其冲压行程是否合适的问题或如何使之合适的问题，因此对具体的情况应具体分析并作一定的分类解决。即气压力如果要满足所冲压拉深的覆盖件所需的应力大小或变形程度要求时，凸模采用什么样的结构最好以及行程大小是否在工作机的允许范围内；如果不在范围内是否可以通过改进设计来达到要求。现将其设计计算过程说明如下A)变形应力分析、计算。应对所需成形件作详细的定性及定量分析。主要是应力性质分析及其大小计算，可以采用相关的计算机分析软件CAE完成，也可按照常规经验公式求得。进一步求得在此条件下压力值PI，这是气压力应达到 的最小要求。B)气压力计算和工作行程的确定由等温气体方程可知密闭容器气压力的大小与所密封的空间成反比(用标准大气压为单位)。其依据是常温气体方程/质量守恒定律，即空气被压缩前后其压力与体积的乘积为常数(气压力单位为标准大气压)；另一方面，气压力所作用的面积在压缩前后不变，由此可确定冲压行程大小、压边压料圈的密闭高度。气压力具体计算步骤如下(i)初步计算出气压力的大小。设按常规方法所设计的模具凹模与凸模间所能形成的密闭空间最大(初始)体积为V0、压力为PO (I个标准大气压)，压缩后所能压缩的最终或最小体积为VI、压力为PLPI即所需的拉深力时所需的气压力，则有PI*VI= P0*V0，由此可得PI= P0*V0/VI= VO/VI (标准大气压) HI/ (H0-H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种覆盖件成形模具，包括凸模座、安装在所述凸模座上的凸模、压料圈、口部设有挡料块的凹模，该凹模内设有顶件板和凹模通气孔，其特征在于：所述凸模上设有凸模通气孔，该凸模通气孔与大气相通处设有单向压力控制阀；所述压料圈与凸模之间具有完全的密封配合，且在压料过程中无松脱现象；在凹模外侧设有背靠块式导向板和行程控制块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张石平，
申请(专利权)人：淮海工学院，
类型：发明
国别省市：