一种金属板料拉深杯形件的模具及成型工艺制造技术

一种金属板料拉深杯形件的模具及成型工艺，包括上模座和下模座，上模座和下模座上分别设置有相互对应的凸模和凹模，凸模的外侧设置有与上模座相连接的卸料螺钉及套装在卸料螺钉上的压边弹簧，在卸料螺钉的下端设置有压边圈，在凹模的外侧设置有与下模座固定连接的容框，容框内自上而下依次设置有锥形推块和橡胶垫，锥形推块内还设置有与凸模相配合的锥形抱紧件，在下模座的下端设置有弹簧座，且在弹簧座内设置有顶料弹簧，在顶料弹簧上端设置有贯穿橡胶垫、锥形推块和锥形夹紧件的顶杆，在项杆外套有弹簧。本发明专利技术在杯形件拉深过程中在侧壁方向实施抱紧，灵活主动改变材料流动趋势，使壁厚变化均匀；减小拉深过程中危险截面处的最大变薄量，防止拉裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料成形及模具领域，尤其涉及一种金属板料拉深杯形件 的模具及成型工艺。
技术介绍
金属板料冲压成形已被广泛的应用于许多领域。如何充分利用和发挥 材料的成形性能、发掘新的成形工艺与方法，提高成形效率与质量是整个 行业面临的一个重要课题，也是国内外塑性加工界研究的热点。杯形件拉 深成形是一种在金属板料冲压成型领域应用最广泛的成型工艺，在杯形件 拉深成型过程中，目前主要通过优化组合工艺参数和模具结构参数来提高 板料的拉深成形效率和质量，尤其是对压边力、凸模圆角、凹模圆角、润 滑条件等工艺参数和模具结构的研究。然而就现在取得的技术和成果而 言，迄今仍停留在感性认识阶段，工艺参数与模具结构的确定与优化往往 需要长时间的反复试验，总结归纳而获得，提高杯形件拉深效率及质量的 效果并不明显。由于杯形件拉深过程中，拉深件变形不均匀，壁厚分布不 均，其拉深破裂总是在壁厚最大变薄处最先产生从而导致整个拉深成形失 败，而且拉裂缺陷的产生与拉深过程中金属的流动趋势有很大的关系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过主动控制金属流动趋势从而有效提 高拉深成形效率和质量的金属板料拉深杯形件的模具及成型工艺。为达到上述目的，本专利技术的模具是包括上模座和下模座，上模座与下模座通过导柱相连接，在上模座和下模座上分别设置有相互对应的凸模 和凹模，凸模的外侧设置有与上模座相连接的卸料螺钉及套装在卸料螺钉 上的压边弹簧，在卸料螺钉的下端设置有压边圈，在凹模的外侧设置有与 下模座固定连接的容框，容框内自上而下依次设置有锥形推块和橡胶垫， 锥形推块内还设置有与凸模相配合的锥形抱紧件，在卞模座的下端设置有 弹簧座，且在弹簧座内设置有顶料弹簧，在顶料弹簧上端设置有贯穿橡胶 垫、锥形推块和锥形抱紧件的顶杆，在项杆外套有弹簧。本专利技术的凸模及卸料螺钉均通过上模固定块与上模座相连接；导柱上 还套装有导套；锥形抱紧件为三瓣大小、形状相同的抱紧块构成，该抱紧 块沿周向均匀分布；顶杆为一上端的直径小于下端直径的台阶状圆柱体， 大径与小径之间通过锥面过渡；锥形抱紧件(6)外侧的锥面角为28° 35° ;锥形抱紧件抱紧深度为杯形件拉深后的高度40% 45%。本专利技术采用的工艺为上模座下行，压边弹簧和压边圈将板料压紧开 始拉深，开始拉深时，在顶料弹簧及弹簧共同作用，顶杆的大直径部位处 在锥形抱紧件的中心小孔内，抱紧块向外张开着，上模座继续下行，材料 逐渐被拉入凹模内，此时顶杆随之后退，顶料弹簧及弹簧被压縮，随着凸 模继续下行，凸模带动工件压到锥形抱紧件的底部，推动锥形抱紧件下移， 此时顶杆的小直径部位进入锥形抱紧件的孔内，橡胶垫的夹紧，锥形推块 下移，三瓣抱紧块同时径向靠拢，将工件抱紧，凸模继续下行，橡胶垫的 压縮，工件底部及侧壁在抱紧状态下随着顶杆、锥形抱紧件、锥形推块同 时刚性下移进行拉深，直至拉深至下死点位置，当上模座向上返程时，橡 胶垫、顶料弹簧、弹簧的共同作用，顶杆、锥形抱紧件及锥形推块同时上 移，橡胶垫处于正常状态时锥形推块停止运动，顶杆、锥形抱紧件相对锥形推块继续向上运动，凸模向上拉，将工件逐渐顶出锥形抱紧件和凹模， 同时锥形抱紧件依次在顶杆大直径部分的作用下，向外张开，为下次拉深 做好准备。由于本专利技术在拉深过程中给工件的侧壁部位施加一定抱紧力，使工件 能够抱紧凸模，增加凸模与工件间的摩擦力，改变侧壁的金属流动趋势， 防止变薄区材料尤其是危险断面的进一步变薄，使壁厚变厚处更多地参与 变形，拉深件壁厚分布趋向均匀，从而推迟了开裂的产生。提高了材料的 拉深变形均匀程度，减少拉深次数，成形效率也将大大提高。附图说明.图1是本专利技术的整体结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1，包括上模座8和下模座1，上模座8与下模座1通过导柱2 相连接，导柱2上还套装有导套10，在上模座8和下模座1上分别设置有 相互对应的凸模12和凹模7，凸模12的外侧设置有与上模座8相连接的 卸料螺钉11及套装在卸料螺钉11上的压边弹簧13，在卸料螺钉11的下 端设置有压边圈14，凸模12及卸料螺钉11均通过上模固定块9与上模座 8相连接，在凹模7的外侧设置有与下模座1固定连接的容框3，容框3 内自上而下依次设置有锥形推块5和橡胶垫4，锥形推块5内还设置有与 凸模12相配合的锥形抱紧件6，锥形抱紧件6为三瓣大小、形状相同的抱 紧块构成，该抱紧块沿周向均匀分布，在下模座1的下端设置有弹簧座17， 且在弹簧座17内设置有顶料弹簧18，在顶料弹簧18上端设置有贯穿橡胶 垫4、锥形推块5和锥形抱紧件6的上端的直径小于下端直径的台阶状圆柱体顶杆15，在项杆15外套有弹簧16。本专利技术的成型工艺如下上模座8下行，在压边弹簧13和压边圈14 的作用下将板料压紧开始拉深，开始拉深时，在顶料弹簧18及弹簧16的 共同作用下，顶杆15的大直径部位处在锥形抱紧件6的中心小孔内，抱 紧块向外张开着。上模座8继续下行，材料逐渐被拉入凹模7内，此时顶 杆15随之后退，顶料弹簧18及弹簧16被压縮。随着凸模12继续下行， 凸模12带动工件压到锥形抱紧件6的底部，推动锥形抱紧件6下移。此 时顶杆15的小直径部位进入锥形抱紧件6的孔内，由于橡胶垫4的夹紧 力较大，锥形推块5下移量小，在其内锥面的作用下，三瓣抱紧块同时径 向靠拢，将工件抱紧。凸模12继续下行，由于橡胶垫4的压縮作用，抱 紧力进一步增大，工件底部及侧壁在抱紧状态下随着顶杆15、锥形抱紧件 6、锥形推块5同时刚性下移进行拉深，直至拉深至下死点位置。当上模 座8向上返程时，在橡胶垫4、顶料弹簧18、弹簧16的共同作用下，顶 杆15、锥形抱紧件6及锥形推块5同时上移，当橡胶垫4处于正常状态时 锥形推块5停止运动，顶杆15、锥形抱紧件6相对锥形推块5继续向上运 动，再加上凸模12上的向上拉力(摩擦力)作用，将工件逐渐顶出锥形 抱紧件6和凹模7。同时锥形抱紧件6依次在顶杆15大直径部分的作用下， 向外张开，为下次拉深做好准备。本专利技术在下模容框内有一套抱紧机构，主要由锥形抱紧件6、锥形推 块5、顶杆15、橡胶垫4、弹簧16组成。锥形抱紧件6为三瓣大小、形状 相同的抱紧块构成，该抱紧块沿周向均匀分布，当合拢在一起时，其外形 构成一个完整的锥面，与锥形推块5内形相配合，而其内形构成了一个带 底的圆柱孔，与拉深零件外形配合对拉深零件进行抱紧。以下为专利技术要点为保证有效抱紧，对锥形抱紧件6的内形尺寸应有一定的精度要求， 根据凸模外形尺寸及材料厚度取为W +《A, d为凸模直径，t为料厚。△ 取值应适当，取值太大，使板料在厚度方向产生塑性变薄，影响工件壁厚 尺寸要求；取值太小，抱紧不可靠，一般取厶=(1% 2%) t。锥形抱紧件6外形构成的锥面角度设计时，要防止锥形推块5与锥形 抱紧件6之间产生自锁，同时要考虑到竖直位移与水平位移之间及抱紧力 与拉深力之间的关系。此处经过计算取28。 35°为宜。锥形推块5下设置有橡胶垫4，以提供足够大的抱紧力。通过在橡胶 垫4下面放入不同厚度的垫板，可调节橡胶垫4的预压缩量，从而调节预 抱紧力的大小。顶杆15用于拉深结束后将工件从锥形抱紧件6及凹模7内顶出，其 上细下粗并有锥面过渡，以便上模回程时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属板料拉深杯形件的模具，包括上模座（８）和下模座（１），上模座（８）与下模座（１）通过导柱（２）相连接，在上模座（８）和下模座（１）上分别设置有相互对应的凸模（１２）和凹模（７），其特征在于：凸模（１２）的外侧设置有与上模座（８）相连接的卸料螺钉（１１）及套装在卸料螺钉（１１）上的压边弹簧（１３），在卸料螺钉（１１）的下端设置有压边圈（１４），在凹模（７）的外侧设置有与下模座（１）固定连接的容框（３），容框（３）内自上而下依次设置有锥形推块（５）和橡胶垫（４），锥形推块（５）内还设置有与凸模（１２）相配合的锥形抱紧件（６），在下模座（１）的下端设置有弹簧座（１７），且在弹簧座（１７）内设置有顶料弹簧（１８），在顶料弹簧（１８）上端设置有贯穿橡胶垫（４）、锥形推块（５）和锥形抱紧件（６）的顶杆（１５），在项杆（１５）外套有弹簧（１６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，党新安，张昌松，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]