專利名稱：一種提高板材充液拉深成形極限的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬板材充液拉深成形裝置及方法。
技術(shù)背景板材充液拉深是采用液體作為傳力介質(zhì)代替剛性凹模，使板材在液體壓力 作用下貼靠凸模以實(shí)現(xiàn)金屬板材零件成形的制造技術(shù)，作為一種先進(jìn)的柔性成 形技術(shù)，具有成形極限高、尺寸精度高和表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，特別適合成形加 工結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件及低塑性材料，如鋁合金、鎂合金、高溫合金以及復(fù)雜 結(jié)構(gòu)拼焊板等。與深沖鋼等材料相比，鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)材料的硬化指數(shù)值和異性指 數(shù)值小、成形性能差、塑性指標(biāo)低成為其成形加工的瓶頸，因此，提高零件成 形極限、減少成形道次的充液拉深技術(shù)是鋁合金、鎂合金等低塑性、難成形輕 質(zhì)材料板材零件成形的有效途經(jīng)之一，許多薄壁拉深件由于拉深比大、坯料法 蘭部分變形造成拉深件底部因拉應(yīng)力過(guò)大而破裂，利用充液拉深技術(shù)成形仍然 受到限制。為了提高零件的成形極限，提出了許多充液拉深成形新技術(shù)，周向 加壓充液拉深技術(shù)中過(guò)大的液室壓力會(huì)導(dǎo)致曲面零件成形初期懸空區(qū)的破裂；通過(guò)高壓液體在毛坯變形區(qū)的四周施加徑向壓力可以提高零件成形極 限，但所用模具和設(shè)備都較復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種提高板材充液拉深成形極限的裝置及方法，以解 決鋁鎂合金等板類拉深件因拉深比大、板料法蘭部位變形造成拉深件底部由于 拉應(yīng)力過(guò)大而引起破裂和成形極限受到限制的問(wèn)題。 一種提高板材充液拉深成 形極限的裝置由壓邊圈、凹模、凸模、傳力桿和彈簧組成；壓邊圈置于凹模的 上部，壓邊圈的型腔與凹模的凹模型腔同軸且孔徑相同，凸模的一端置于型腔 內(nèi)，傳力桿的一端置于壓邊圈和凹模之間，傳力桿的另一端與彈簧固接。一種提高板材充液拉深成形極限的方法由以下步驟完成 一、將液體注入到凹模型腔內(nèi)；二、將板料置于凹模上；三、將壓邊圈置于板料上，并施加壓 邊力；四、將傳力桿的一端放置在板料的外端；五、將傳力桿的另一端與彈簧 固接；六、凸模向下移動(dòng)，板料變形并流入凹模型腔內(nèi)。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了板類件外側(cè)變形區(qū)處徑向壓力的 施加及可控性，避免了通過(guò)高壓液體施加徑向壓力難于實(shí)施，有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 形狀板類件的拉深成形，本發(fā)明簡(jiǎn)單可靠、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，且能顯著地 提高板類件的拉深成形極限。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖視圖，圖2是本發(fā)明成形過(guò)程終了狀態(tài)的示意 圖。 '具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由壓邊圈1、凹模3、凸模4、傳力桿5和彈簧6組成；壓邊圈1置于凹模3的上部，壓 邊圈1的型腔1-1與凹模3的凹模型腔3-1同軸且孔徑相同，凸模4的一端置 于型腔l-l內(nèi)，傳力桿5的一端置于壓邊圈l和凹模3之間，傳力桿5的另一 端與彈簧6固接。將板料放在凹模和壓邊圈之間，且使板料的外端與傳立桿固 接，傳力桿沿板料的周向布置，傳力桿的數(shù)量可以根據(jù)板料的形狀和材料具體 確定，根據(jù)板料成形材料的不同，可以選擇不同剛度和長(zhǎng)度的彈簧，通過(guò)傳力 桿對(duì)板料法蘭部位變形區(qū)的四周施加徑向壓力，使變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變 化，法蘭的部分區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而減小板料拉深變形區(qū)的徑向拉應(yīng)力，提 高成形極限。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中在凹模 3上水平設(shè)置有注液孔3-2，注液孔3-2與凹模型腔3-l相通。如此設(shè)置是為 了對(duì)凹模型腔注入液體，實(shí)現(xiàn)板料的充液拉深成形。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由以下步驟完成 一、將液體注入到凹模型腔3-1內(nèi)；二、將板料2置于凹模3上；三、 將壓邊圈1置于板料2上，并施加壓邊力；四、將傳力桿5的一端放置在板料 2的外端；五、將傳力桿5的另一端與彈簧6固接；六、凸模4向下移動(dòng)，板料2變形并流入凹模型腔3-1內(nèi)。初始拉深時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，施加于板料的彈力較大，隨著拉深的進(jìn)行，彈簧逐漸伸長(zhǎng)，彈力逐漸降低，直到拉深結(jié) 束，彈力降低為零，施加于板料的這種彈力變化規(guī)律，與板料變形區(qū)徑向拉應(yīng) 力在拉深過(guò)程中的變化規(guī)律相符。本實(shí)施方式中板料在徑向壓力的作用下抑制 了板料變形區(qū)產(chǎn)生的徑向拉應(yīng)力，減輕了板料傳力區(qū)的負(fù)擔(dān)，所以極限變形程 度得到顯著提高。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式中板料2為鋁及鋁合金、鎂合金、鈦合金。
權(quán)利要求
1、一種提高板材充液拉深成形極限的裝置，它由壓邊圈(1)、凹模(3)、凸模(4)、傳力桿(5)和彈簧(6)組成；其特征在于壓邊圈(1)置于凹模(3)的上部，壓邊圈(1)的型腔(1-1)與凹模(3)的凹模型腔(3-1)同軸且孔徑相同，凸模(4)的一端置于型腔(1-1)內(nèi)，傳力桿(5)的一端置于壓邊圈(1)和凹模(3)之間，傳力桿(5)的另一端與彈簧(6)固接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高板材充液拉深成形極限的裝置，其特 征在于在凹模(3)上水平設(shè)置有注液孔(3-2)，注液孔(3-2)與凹模型腔(3-1) 相通。
3、 用權(quán)利要求1所述的裝置進(jìn)行提高板材充液拉深成形極限的方法，其 特征在于它由以下步驟完成 一、將液體注入到凹模型腔(3-1)內(nèi)；二、將 板料(2)置于凹模(3)上；三、將壓邊圈(1)置于板料(2)上，并施加壓 邊力；四、將傳力桿(5)的一端放置在板料(2)的外端；五、將傳力桿(5) 的另一端與彈簧(6)固接；六、凸模(4)向下移動(dòng)，板料(2)變形并流入 凹模型腔(3-1)內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高板材充液拉深成形極限的方法，其特 征在于在步驟二中所述的板料(2)為鋁及鋁合金、鎂合金、鈦合金。
全文摘要
一種提高板材充液拉深成形極限的裝置及方法，涉及一種金屬板材充液拉深成形裝置及方法。本發(fā)明解決了鋁鎂合金等板類拉深件因拉深比大、板料法蘭部位變形造成拉深件底部由于拉應(yīng)力過(guò)大而引起破裂和成形極限受到限制的問(wèn)題。壓邊圈(1)置于凹模(3)的上部，壓邊圈(1)的型腔(1-1)與凹模(3)的凹模型腔(3-1)同軸且孔徑相同，凸模(4)的一端置于型腔(1-1)內(nèi)，傳力桿(5)的一端置于壓邊圈(1)和凹模(3)之間，傳力桿(5)的另一端與彈簧(6)固接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了板類件外側(cè)變形區(qū)處徑向壓力的施加及可控性，有利于復(fù)雜形狀板類件的拉深成形，本發(fā)明簡(jiǎn)單可靠、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，能顯著地提高板類件的拉深成形極限。
文檔編號(hào)B21D26/031GK101274343SQ20081006453
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者劉曉晶, 峰 李, 超 李 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)