底面倾角小于45制造技术

本发明专利技术公开了底面倾角小于45

【技术实现步骤摘要】
底面倾角小于45
°
的斜底皿摇摆凹模拉深方法及模具


[0001]本专利技术属于机械零件制造工艺
，涉及以厚度t范围为(0.1～10)毫米的塑性金属板为加工对象的冲压成形工艺，特别是拉深方法及其模具，具体涉及底面倾角小于45
°
的斜底皿摇摆凹模拉深方法及模具。

技术介绍

[0002]对于厚度t较小的板料，为保证制件表面质量，一般在室温条件下进行冲压加工(俗称冷冲压)；若t较大，甚至大于10毫米，可以按有关规范将板料加热并预热模具，进行红冲加工，但一般会降低制件表面质量。
[0003]碗、杯、盘、碟、勺、筒、盆、盒(无盖)、罩等等可统称为皿，一般由口沿(通常为平口)、侧壁、底面等部分组成，表面不可展。皿的侧壁无负斜度，即口沿外平行光能照射到口内全部表面，有别于收口(有负斜度)的瓶、罐、坛等容器。根据底面构造不同，皿可以区分为平底皿、斜底皿、复杂底部构造(非平面)皿等。平底皿是指底平面与冲压成形时凸模运行方向垂直(一般与口沿面平行)；斜底皿是指底平面与冲压成形时凸模运行方向不垂直(经查阅文献和调研，多数斜底皿的底平面相对口沿面的倾角小于45
°
)。典型的斜底皿有两类，一类是常见的单面斜底皿，其共同特点是凹(凸)出现在口沿面的一面(上面或下面)，如周边均有侧壁的斜底盒、斜底筒等(以下称之为甲种斜底皿)，局部无侧壁的畚斗状制件(以下称之为乙种斜底皿)等。另一类是不太常见的双面斜底皿(以下称之为丙类斜底皿)，其特点是底面跨越口沿平面，凹(凸)错位而紧邻布排在口沿面的上、下两面。如一种翻面对拼畚斗状制件，所述翻面是指两个畚斗一个斗朝上，另一个斗朝下；所述对拼是指保持口沿共面的前提下两个畚斗入口拼合。若以口沿平面和过对拼线且与口沿平面垂直的两个平面为对称面，则翻面对拼畚斗状制件结构上为反向镜像对称状态，即口沿平面上对拼线两侧相互呈实体与镜中倒影的关系或倒影的镜像与实体的关系。用金属板料制作而成的皿应用十分广泛，各类斜底皿成形之后不能破裂或邻近破裂，即板厚尽量不减薄。
[0004]用金属平板制作斜底皿的方法主要有拼接成形和整体冲压成形。
[0005]拼接成形的过程一般为，先把制件表面区分为可展曲面(含平面)和不可展曲面；沿各组成部分交接处把制件进行分块；再下料和预成形，就是对于可展的各部分(含平面部分)，按所获展平的分块形状下料并按需要进行卷曲，对于不可展的各部分则按预估的形状下料并成形(如压形、冲压、旋压等)和修整；最终将各平面板块、弯曲好的可展曲面板块以及完成预成形的不可展曲面板块按一定次序逐步拼装焊接。如期刊《航空工艺技术》1990年第1期42至43页题为《带斜底凸缘的灯座零件成形工艺分析》的论文中带斜底凸缘的灯座零件的制作步骤是，先用旋压方法做成无凸缘的平底筒，后斜向切割去除部分侧壁成斜底筒，再与凸缘焊接。期刊《工程机械》2009年12期第56至58页题为《成形件的几种有效成形方法》的论文和期刊《建筑机械》2010年10月(上半月刊)第86至87+92页题为《挖掘机铲斗组焊工装设计》的论文介绍了用“钣金+焊接”的方法制作装载机铲斗。期刊《金属加工 热加工》2010年第22期第20至21页题为《挖掘机挖斗实用焊接工艺研究》的论文介绍了用“钣金+焊
接”的方法制作挖掘机挖斗。2009年10月14日公开(公开号CN101554953A)的中国专利申请(申请号200910097823.X)《无底斗组提升机及畚斗制作方法》和2016年1月27日公开(公开号CN105270820A)的中国专利申请(申请号201510873326.X)《畚斗的制作方法》介绍了用“钣金或冲压+焊接”的方法制作斗式提升机畚斗。拼接成形的优点是适应性强，几乎可以制作出任意形状的皿，一般不需专用模具(但可能要用到一些通用工具)，制件壁厚没有减薄或减薄很小；不足之处是整体性差，受人为操作差异和焊后残余应力不均等因素影响，制件形状精度不高、一致性差(若批量生产)，且制作过程繁琐、生产周期长，效率低。
[0006]整体冲压成形是指在压力机上利用模具或一些工具迫使板坯料(以下简称为坯料)发生塑性变形，成为预期形状的制件。制作斜底皿可能采用的整体(广义)冲压成形方法有拉深、胀形、渐进成形、多点成形等。
[0007]拉深要用到拉深模，多数常规拉深模的主要工作零件有凸模、凹模、压边圈(深度不大即拉深系数较大的制件可不用压边圈)。在单动压力机上，压边动作由专门安装的气垫/液压垫提供，或由模具上的弹顶装置提供；在双动压力机上，压边动作由外滑块提供；若因条件限制(如没有双动压力机，单动压力机装模空间不足或吨位不足，欲降低模具制作成本等)，则可用螺栓连接压边圈与凹模，通过拧螺栓实现压边。压边的理想状态是，允许被压住部分坯料相对压边圈和凹模发生流动和面内变形，尽量不发生起伏。拉深过程为，凸模相对凹模和压边圈作轴向(直线)运动，将坯料边缘(部分或全部)拉入凹模(凸模带动工件进入凹模到预定深度)；随后，凸模回程，分开压边圈与凹模，推/顶出制件。拉深成形的结果是坯料周边(部分或全部)面积转移到皿的侧壁，即拉深发生的变形主要在坯料周边。能够正常拉深(拉深系数不太小)的情况下，可近似认为拉深后的制件表面积等于拉深前坯料的面积，也就是忽略制件壁厚减薄(或增厚)问题。
[0008]一般将凸模和压边圈在上、凹模(始终静止不动)在下的模具称为正装式模具；凹模在上、压边圈和凸模(始终静止不动)在下的模具则称为倒装式模具。这两种结构各有优缺点，具体选用正装还是倒装，要从是否便于工序复合、是否便于与设备配合、是否便于操作等方面综合考量而定。所述与设备配合是指压力机种类不同、是否有气垫，即使成形同样的制件，模具结构是有差异的。但无论正装或倒装，常规拉深模具上，凹模工作平面一般呈与压力机滑块运行方向正交的水平状态，且工作过程中这种方位是不变的。还有，查阅现有文献，同一副拉深模具上(多工位模具的同一工位上)只有一套“凸模
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压边圈
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凹模”系统，没有两套(或多套)系统同体(错位)并列的安排，没有凹模向上、向下同步工作的模式。
[0009]皿的形状千差万别，其形状差异会造成冲压成形过程中坯料发生变形的区域不同，变形区各变形单元体的变形性质(受拉还是受压，发生伸长变形还是压缩变形)出现明显差异甚至是本质不同。对于直壁平底皿，自始至终，坯料中央部分几乎全部范围(圆角部分除外)与凸模端面接触，不容易发生厚度减薄，当然也不容易破裂，还不容易发生侧壁(环坯料与凸模初始接触区域)起皱。为简化描述和突出重点，本专利技术列举的皿口沿形状以圆形为主，部分涉及口沿形状为方形(直边之间有较大圆角过渡)。
[0010]现有冲压专业设计手册和教科书虽然没有专门论述斜底皿的成形方法，但其中的锥形皿与甲、乙种斜底皿有较大的相似度。可以推论，对于甲、乙种斜底皿，拉深成形的起始阶段，坯料只有较小范围与凸模的顶点接触，这个小范围的接触区要承受(传递)全部拉深力，处于较大的双向受拉的应力状态(就是胀形)，容易引起局部严重变薄而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底面倾角小于45
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的斜底皿摇摆凹模拉深模具，其特征在于：所述拉深模具包括凸模、凹模组件和摇摆轴，所述凹模组件包括凹模、压边圈，所述凹模与所述压边圈通过螺栓连接；所述摇摆轴位于所述凹模组件外侧边缘的恰当位置，所述摇摆轴通过最少两个摇摆轴支座与下模座铰接，所述恰当位置是指皿底部斜面与口沿平面的相交位置或两个平面延伸后的相交位置；所述凹模组件夹住板坯料，所述凹模组件可带着坯料相对于静止不动的构件绕摇摆轴线MN旋转，摇摆轴线MN为斜底皿底部斜面与口沿平面的交线或两个平面延伸后的交线，且位于水平面内；所述凹模组件下方适当位置设置弹顶装置，所述适当位置是指偏离摇摆轴、能托住摇摆凹模组件的位置；所述斜底皿包括两类：(1)单面斜底皿，其共同特点是凹或凸出现在口沿面的上面或下面，其中周边均有侧壁的斜底盒、斜底筒为甲种斜底皿，局部无侧壁的畚斗状制件为乙种斜底皿；(2)双面斜底皿为丙类斜底皿，其底面跨越口沿平面，凹或凸错位而紧邻布排在口沿面的上、下两面。2.根据权利要求1所述的一种底面倾角小于45
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的斜底皿摇摆凹模拉深模具，其特征在于：所述凸模端面倾角小于+25
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，倾角是指凸模端面相对于摇摆轴线MN所在水平面形成的角，凸模端面外法线与摇摆轴线MN空间正交。3.根据权利要求1所述的一种底面倾角小于45
°
的斜底皿摇摆凹模拉深模具，其特征在于：所述摇摆轴与所述压边圈构成整体；所述凹模及所述压边圈上不与坯料接触区域做出避让斜度；所述凹模与所述压边圈之间用小导柱导向定位。4.一种底面倾角小于45
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的斜底皿摇摆凹模拉深方法，其特征在于：采用权利要求1～3任一所述的拉深模具，该模具的拉深方法包括如下步骤：(1)所述凹模组件夹住板坯料，并带着其随凸模端面倾斜至相互夹角为0
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，使得凸模端面与坯料平面形成大面积的接触；此时，凹模组件一边高、一边低，高于摇摆轴线MN所在水平面的状态可称之为上昂，低于摇摆轴线MN所在水平面的状态可称之下俯；(2)压力机滑块向凹模组件的着力点施加铅垂方向的作用力P，使得凹模组件带着坯料相对于静止不动的构件绕摇摆轴线摆动或旋转，凹模口周边的坯料同步开始拉深变形；(3)凹模组件与凸模端面之间的夹角不断增大，方位不断改变，按相对运动的说法，凸模带动坯料中央部分跨越凹模工作面，沿弧线进入凹模，实现对坯料的拉深；(4)凹模组件摇摆至预定角度，凹模口周边的拉深变形同步结束；(5)压力机滑块上行并停留在较高位置，借助于弹顶装置，凹模组件带着制件绕摇摆轴线反向摇摆复位，松开凹模与压边圈的接合螺栓，取下凹模，获得斜底皿制件。5.根据权利要求4所述的一种底面倾角小于45
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的斜底皿摇摆凹模拉深方法，其特征在于：所述步骤(4)中预定角度为相对于摇摆轴线MN所在水平面的角度，其跨越水平面且最大至
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25
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。6.根据权利要求4所述的一种底面倾角小于45
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的斜底皿摇摆凹模拉深方法，其特征在于：所述步骤(2)中压力机施加作用力P时配置专用施力撑杆并采取防滑脱措施，所述防滑脱措施包括在着力点设置防滑脱凹窝；所述步骤(2)中凹模组件摆动的摇摆角相对水平面上、下对称分配，且着力点设于凹模工作面与压边圈工作面之间的平面上。7.根据权利要求4所述的一种底面倾角小于45
°
的斜底皿摇摆凹模拉深方法，其特征在
于：甲、乙种斜底皿的拉深模具，其压边圈与下模座铰接，拉深过程中凹模组件相对于凸模端面发生相对摆动或旋转，方位不断改变；拉深模具工作时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张如华，曹吉平，欧阳经政，曹传亮，金革成，王彪，许钟斌，王明凯，胡跃明，黄青华，王华，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：