錐形件充液拉深成形時防止懸空區破裂的裝置制造方法及圖紙

錐形件充液拉深成形時防止懸空區破裂的裝置及成形方法，它涉及錐形件成形裝置及成形方法。它解決了現有成形工藝懸空區脹形破裂的問題。本發明專利技術的裝置的剛性壓邊圈（３）設在凹模（２）上方，剛性壓邊圈（３）內開有凹槽，柔性支撐環（５）設在凹槽內，凹模（２）設置在流體介質腔體（１）的上面，注液孔（９）與液壓系統連接。成形方法為：一、腔體上的注液孔與液壓系統連通；二、在凹模上方放置板材坯料；三、剛性壓邊圈向下移動并施加壓邊力；四、凸模向下移動至板材坯料隨凸模拉入凹模內，即完成錐形件的成形。本發明專利技術實現了一道工序拉深成形高徑比大、半錐角大的錐形件，避免了錐形件充液拉深懸空區破裂，節省工序、降低成本、提高了效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及錐形件充液拉深成形懸空區破裂的裝置及成形方法。技術背景板材成形加工中，對于成形與凸模形狀尺寸一致的高徑比大于1的板材零 件，普通拉深難以一次成形。目前通常采用流體作為傳力介質來輔助成形加工， 其原理是使，材在流體背壓力作用下貼靠凸模，背壓作用增強坯料與凸模的摩 擦效果，形^有益摩擦力，可抵消凸模圓角處坯料的部分拉應力，提高變形坯 料的承載能力，從而避免凸模圓角處材料的破裂，實現板材零件成形。以流體 為傳力介質的板材零件充液拉深成形技術以其工藝柔性高、制模簡單、成形零 件質量好等優點日益得到廣泛的重視，能夠克服常規沖壓成形方式的不足，尤 其適合在一道工序內成形變形量大的復雜板材零件。該工藝問世后，大高徑比、 型面復雜的零件已被應用到航空、汽車、電子產品等制造業中。近年來，隨著 高壓液壓系統和相關控制技術的發展，以流體為傳力介質的板材成形技術在國 內外得到了廣泛應用并得以迅猛發展。由于許多新材料受板材成形性能以及成 形技術本身的約束，對于高徑比大、錐角大的錐形件，采用剛性壓邊裝置的充 液拉深在成形過程中會形成較大的懸空區。在壓邊圈施加一定壓邊力，拉深凸 模以一定速度向下進行拉深，在液室(凹模)內的背壓力的作用下進行充液拉 深成形，形成懸空區。由于沒有任何支撐，懸空區在液壓作用下容易被脹破， 所以施加的背壓力大小受到限制，而錐形件拉深時要克服凸模底部圓角處的破 裂，需要更大的背壓力。所以，為避免懸空區破裂要降低背壓力與為克服凸模 圓角處破裂需要增大背壓力二者產生矛盾，施加的背壓力大小受到限制，在一 道工序仍無法實現較深或者錐角大的零件的成形。而多道次成形不僅造成加工 成本增加、加工周期延長，而且多道成形的累積，影響零件壁厚的均勻性，無 法滿足航空、航天領域特殊使用條件對零件壁厚、氣動力學性能等方面的要求。專利技術內i本專利技術為了解決現有成形技術對于高徑比大、錐角大的錐形件，采用剛性 壓邊裝置的充液拉深在成形過程中會形成較大的懸空區，在壓邊圈施加一定壓 邊力，拉深凸模以一定速度向下進行拉深，在液室(凹模)內的背壓力的作用 下進行充液拉深成形，受懸空區脹形破裂因素的影響，施加的背壓力大小受到 限制，靠一道工序仍無法實現較深或者錐角大的零件的成形，多道次成形增加 成本、加工周期延長，而且多道成形的累積，影響零件壁厚均勻性的問題，提 供了一種，解決上述 問題的具體技術方案如下本專利技術防止懸空區破裂的裝置，它包含流體介質腔體1、凹模2、剛性壓邊圈3、凸模4和柔性支撐環5，凹模2設置在流體介質腔體1的上方，凹模 2的下平面與流體介質腔體1的上平面固定連接，剛性壓邊圈3設在凹模2的 上方，剛性壓邊圈3內環開有凹槽，柔性支撐環5設在凹槽內，板材坯料6 放置在剛性壓邊圈3與凹模2之間，流體介質腔體1的上表面中心處開有口的 介質腔8，流體介質腔體1的左下方設有與介質腔8相通的注液孔9，注液孔 9與液壓系統連通。柔性支撐環5采用橡膠材料。采用本專利技術的裝置進行充液拉深錐形件成形的方法，該方法的步驟如下 步驟一、首先將腔體1上的注液孔9與液壓系統連接，然后向介質腔8 內注入流體介質10;步驟二、然后在凹模2上表面放置預成形板材坯料6;步驟三、通過液壓機的壓邊缸控制剛性壓邊圈3向下移動至與成形板材坯 料6的上平面相接觸，并施加壓邊力，壓邊力的大小為剛性壓邊圈3、凹模2 之間的板材坯料6所受到夾持部分的法蘭區面積與單位壓邊力的乘積；步驟四、通過液壓機的主缸控制凸模4向下移動，施加到凸模4上的力大 于凸模最大截面面積與反向壓力的乘積，凸模4與成形板材坯料6接觸后，繼 續下壓，同時通過液壓系統對腔體1內的流體介質10加壓使其對成形板材坯 料6產生反向壓力，反向壓力控制在15Mpa 25Mpa，直到成形板材坯料6隨 凸模4進入凹模2內，反向壓力卸載，即完成錐形件充液拉深成形。本專利技術由于柔性支撐環輔助充液拉深成形，在柔性支撐環5的支撐作用 下，允許施加更大的背壓力進行充液拉深，更大的背壓力使得坯料法蘭區下表 面形成潤滑油膜，減小坯料與凹模2間的摩擦，使坯料表面得到充分保護，成 形零件不易劃傷，提高零件表面質量；坯料法蘭區的流體潤滑降低變形坯料的 徑向拉應力，避免拉深零件底部圓角處的破裂，提高了成形極限、改善零件壁 厚的均勻性；本專利技術對鋁合金AL1100材料進行錐形件成形，反向壓力可由 15Mpa提高到25Mpa，直徑為100mm，錐形件半錐角由8°提高到了 15°，零件貼 模性、形狀穩定性好，反向壓力卸載后回彈小，成形零件精度高。實現了一道 工序拉深成形高徑比大、半錐角大的錐形件，顯著節省工序、降低成本，提高 了生產效率。 附圖說明圖1是本專利技術成形軸對稱錐形件的示意圖，圖2是具體實施方式五成形非 軸對稱的半錐形件的示意圖。具體實施方式具體實施方式一結合圖1描述本實施方式。本實施方式由流體介質腔體 1、凹模2、剛性壓邊圈3、凸模4和柔性支撐環5組成，凹模2設置在流體介 質腔體1的上方，凹模2的下平面與流體介質腔體1的上平面固定連接，剛性 壓邊圈3設在凹模2的上方，剛性壓邊圈3內環開有凹槽，柔性支撐環5設在 凹槽內，柔性支撐環5采用聚氨酯橡膠材料，板材坯料6放置在剛性壓邊圈3 與凹模2之間，流體介質腔體l的上表面中心處開有口的介質腔8，流體介質 腔體1的左下方設有與介質腔8相通的注液孔9，注液孔9與液壓系統相連通。柔性支撐環5的形狀根據錐形件的形狀設計。具體實施方式二結合圖1描述本實施方式。本實施方式的凹模2及柔性 支撐環5上都設有供凸模4通過的內孔，所述凸模4的最大外徑小于剛性壓邊 圈3和凹模2的內孔徑。保證凸模4的上下移動進行拉深。具體實施方式三結合圖1描述本實施方式。本實施方式的凹模2內孔徑 與凸模4最大外徑的尺寸差大于成形板材坯料6的厚度。使板材坯料6壓入凹 模2內時而不破裂。具體實施方式四結合圖l描述本實施方式。本實施方式的柔性支撐環'5 的內錐孔與凸模4的錐度相同。凸模4通過時對其進行均勻徑向壓縮，使其向 剛性壓邊圈3內凹槽中移動。實際操作中，只需控制凸模4外徑與凹模2內孔徑的尺寸差是欲成形板件 厚度的l. l倍即可，當然此數值也可以略大或略小，都能實現本專利技術的目的。具體實施方式五結合圖1描述本實施方式。本實施方式還含有密封圈7， 密封圈7設在凹模2的下平面與流體介質腔體1上端內側。具體實施方式六結合圖2描述本實施方式。本實施方式的柔性支撐環5 的內孔為非軸對稱的半錐形件。具體實施方式七本實施方式成形方法的步驟如下步驟一、首先將腔體1上的注液孔9與液壓系統連通，然后向介質腔8 內注入流體介質10;步驟二、然后在凹模2上表面放置預成形板材坯料6;步驟三、通過液壓機的壓邊缸控制剛性壓邊圈3和凹槽內的柔性支撐環5 共同向下移動至與成形板材坯料6的上平面相接觸，并施加壓邊力F,壓邊力 F的大小為剛性壓邊圈3、凹模2之間的坯料6所受到夾持部分的面積與單位 壓邊力的乘積(如鋁合金單位壓邊力為1 1.5Mpa);施加壓邊力的目的在于 避免板材坯料法蘭區拉深時起皺。剛性壓邊圈3的凹槽內設置柔性支撐環5起到壓邊和支撐剛性壓邊圈3 與凸模4之間的坯料懸空區的作用，避免起皺和破裂；步驟四、通過液壓機的主缸控制凸模4向下移動，施加到凸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
防止錐形件充液拉深懸空區破裂的裝置，它包含流體介質腔體（１）、凹模（２）、剛性壓邊圈（３）、凸模（４）和柔性支撐環（５），其特征在于凹模（２）設置在流體介質腔體（１）的上方，凹模（２）的下平面與流體介質腔體（１）的上平面固定連接，剛性壓邊圈（３）設在凹模（２）的上方，剛性壓邊圈（３）內環開有凹槽，柔性支撐環（５）設在凹槽內，板材坯料（６）放置在剛性壓邊圈（３）與凹模（２）之間，流體介質腔體（１）的上表面中心處開有口的介質腔（８），流體介質腔體（１）的左下方設有與介質腔（８）相通的注液孔（９），注液孔（９）與液壓系統連通。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：苑世劍，徐永超，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93[中國|哈爾濱]