一種回轉(zhuǎn)體零件拉深成形裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬材料加工成形技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法 及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓力容器作為承載一定壓力的密閉設(shè)備，對(duì)氣密性及耐壓性有嚴(yán)格的要求，常見 的壓力容器包括金屬壓力容器、非金屬壓力容器以及金屬內(nèi)襯復(fù)合材料壓力容器等。金屬 內(nèi)襯復(fù)合材料壓力容器常見的結(jié)構(gòu)為薄壁回轉(zhuǎn)體，薄壁回轉(zhuǎn)體中的厚壁小體積結(jié)構(gòu)主要采 用整體機(jī)械加工半件再焊接成形的方法，薄壁大體積結(jié)構(gòu)主要采用旋壓或者拉深成型再焊 接成形的方法。
[0003] 不銹鋼以其優(yōu)良的抗腐蝕性能、抗高溫氧化性以及高強(qiáng)度而成為金屬內(nèi)襯的常見 材料。但不銹鋼材料彈性模量較大，旋壓成形回彈較大，精度難以保證，因此不銹鋼薄壁大 體積回轉(zhuǎn)體零件主要采用拉深成形的方法。由于不銹鋼材料硬化指數(shù)較高，深拉深過程中 不銹鋼材料加工硬化嚴(yán)重、塑性降低等現(xiàn)象顯著，因此金屬內(nèi)襯復(fù)合材料壓力容器在拉深 過程中極易出現(xiàn)拉裂、起皺以及劃傷等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中 金屬薄壁回轉(zhuǎn)體零件在拉深過程中易出現(xiàn)拉裂、起皺以及劃傷等缺陷的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了 金屬薄壁回轉(zhuǎn)體零件的一次性拉深成形，且成形后的金屬薄壁回轉(zhuǎn)體零件的合格率高。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種回轉(zhuǎn)體零件拉深成形裝置，所述裝置用于將坯料加工為 所述回轉(zhuǎn)體零件，所述裝置包括：上組合模、凸模、凹模、凹?？?、下模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿及頂 料板。所述凸模與所述上組合模的下端固定連接，所述凹模設(shè)置在所述凹?？騼?nèi)，所述下模 設(shè)置在所述凹模的下方，所述凹模與所述下模固定連接；所述凹模設(shè)置在所述凸模的下方， 所述凸模與所述凹模的軸線重合，所述凸模與所述凹模相配合；所述凸模及所述凹模上開 設(shè)有通氣孔，所述通氣孔用于在對(duì)所述坯料進(jìn)行拉深時(shí)，對(duì)所述坯料的上下方進(jìn)行排氣。
[0006] 所述頂桿設(shè)置在所述頂料板的上方，所述頂桿的下端與所述頂料板連接，所述頂 桿的上端穿過所述下模與所述凹?？蚬潭ㄟB接。所述坯料固定在所述凹?？虻纳隙?，所述 坯料的中心設(shè)置在所述凸模及所述凹模的軸線上。
[0007] 所述導(dǎo)套的一端與所述上組合模固定連接，所述導(dǎo)柱的一端與所述下模固定連 接，所述導(dǎo)柱的另一端穿插在所述導(dǎo)套的另一端內(nèi)，所述導(dǎo)柱能夠在所述導(dǎo)套內(nèi)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 所述凸模與所述凹模合模。
[0008] 進(jìn)一步地，所述凸模及所述凹模的熱處理硬度大于HRC60。
[0009] 進(jìn)一步地，所述凸模與所述凹模合模后，所述凸模與所述凹模之間的最小間隙為 k δ + δ _，所述δ為所述坯料的公稱厚度，所述δ _為所述坯料的最大厚度，所述k為所述 坯料的間隙系數(shù)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述凸模及所述凹模表面進(jìn)行拋光處理。
[0011] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法，包括：坯料制作、坯料定 位、坯料拉深、坯料退火、模具保壓及機(jī)械加工。
[0012] 所述坯料制作包括：將所述坯料加工成圓形，在所述坯料的外緣上開設(shè)止皺缺口。
[0013] 所述坯料定位包括：將所述坯料的外側(cè)限定在凹?？虻纳隙?，將所述坯料的中心 設(shè)置在凸模及凹模的軸線上。
[0014] 所述坯料拉深包括：采用10~15t的頂起力向上頂起頂料板，使上組合模及所述 凹?？驃A緊所述坯料；采用20~25t的下壓力推動(dòng)所述上組合模向下運(yùn)動(dòng)，控制所述上組 合模的運(yùn)動(dòng)速度為5~lOmm/s，對(duì)所述坯料進(jìn)行拉深。每進(jìn)行一次所述坯料拉深過程將所 述坯料拉深30~50mm，每次所述坯料拉深過程結(jié)束后，控制所述上組合模抬起，使所述凸 模與所述凹模分離，卸載所述下壓力，然后對(duì)所述坯料進(jìn)行下一次所述坯料拉深過程。
[0015] 所述坯料退火包括：當(dāng)所述坯料的拉深高度達(dá)到0. 5H。時(shí)，取出所述坯料并對(duì)所述 坯料進(jìn)行退火處理，所述H。為所述回轉(zhuǎn)體零件的設(shè)計(jì)高度Η與所述坯料的直段高度余量h 之和。
[0016] 所述模具保壓包括：對(duì)已完成退火處理的所述坯料再進(jìn)行所述坯料拉深過程，直 至將所述坯料拉深為回轉(zhuǎn)體零件時(shí)，控制所述凸模與所述凹模合模，保壓2~3min后取出 所述回轉(zhuǎn)體零件；經(jīng)過所述模具保壓過程后取出的所述回轉(zhuǎn)體零件具有防皺法蘭邊及直段 高度余量h。
[0017] 所述機(jī)械加工包括：檢測(cè)所述回轉(zhuǎn)體零件的垂直度及輪廓度，控制所述回轉(zhuǎn)體零 件的垂直度及輪廓度小于〇. 3,采用機(jī)械加工的方法去除所述防皺法蘭邊及所述直段高度 余量h。
[0018] 進(jìn)一步地，所述坯料定位過程中，采用圓柱銷對(duì)所述坯料進(jìn)行定位。
[0019] 進(jìn)一步地，所述坯料制作過程中，控制所述止皺缺口沿所述坯料的外緣均勻分布。
[0020] 進(jìn)一步地，在所述坯料定位過程前，還包括：涂潤(rùn)滑劑，在所述凸模及所述凹模的 表面均勻涂抹所述潤(rùn)滑劑。
[0021 ] 進(jìn)一步地，所述潤(rùn)滑劑為機(jī)油或氯化石蠟油。
[0022] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種或多種技術(shù)方案，至少具備以下有益效果或優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 1、本發(fā)明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件拉深成形裝置，凹模設(shè)置在凸模的下方，可保 證坯料的壓邊力均勻分布，防止坯料在拉深的過程中起皺。凸模及凹模上開設(shè)有通氣孔，通 氣孔用于在對(duì)坯料進(jìn)行拉深時(shí)，對(duì)坯料的上下方進(jìn)行排氣，防止拉深過程中氣壓增大而影 響拉深質(zhì)量。頂料板不僅是在回轉(zhuǎn)體零件成形時(shí)使用，在卸料時(shí)相當(dāng)于卸料裝置，用于成形 后取出回轉(zhuǎn)體零件。本發(fā)明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件拉深成形裝置，凸模及凹模的表面進(jìn) 行拋光處理，減小了摩擦阻力，熱處理提高了凸模及凹模的耐磨性。
[0024] 2、本發(fā)明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法，將坯料加工成圓形，圓形坯料 在拉深過程中收縮均勻，避免局部起皺，保證了坯料的周向余量均勻。坯料留有一定的直段 高度余量h及壓邊量，防止拉深過程中邊部產(chǎn)生缺陷，保證了回轉(zhuǎn)體零件的成形質(zhì)量。在坯 料的外緣開設(shè)止皺缺口，可保證拉深時(shí)坯料收縮不干涉，防止擠壓形成褶皺而劃傷回轉(zhuǎn)體 零件及模具表面。本發(fā)明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法，每次坯料拉升過程結(jié)束 后，控制上組合模抬起，使凸模與凹模分離，卸載下壓力，然后進(jìn)行進(jìn)行下一次坯料拉升過 程，分次進(jìn)行坯料拉深過程，能夠釋放坯料在拉深過程中產(chǎn)生的局部應(yīng)力及能量，防止坯料 褶皺或拉裂。本發(fā)明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法，當(dāng)坯料的拉深高度達(dá)到0. 5H。 時(shí)，對(duì)坯料進(jìn)行退火處理，此時(shí)退火處理效果最佳，既能滿足退火要求，又能滿足后續(xù)工藝 要求。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的坯料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的的回轉(zhuǎn)體零件拉深成形裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的頂桿及頂料板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種回轉(zhuǎn)體零件拉深成形方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中 金屬薄壁回轉(zhuǎn)體零件在拉深過程中易出現(xiàn)拉裂、起皺以及劃傷等缺陷的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了 金屬薄壁回轉(zhuǎn)體零件的一次性拉深成形，且成形后的金屬薄壁回轉(zhuǎn)體零件的合格率高。
[0031] 參見圖1~圖4,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種回轉(zhuǎn)體零件拉深成形裝置，該裝置用于 將還料2加工為回轉(zhuǎn)體零件1，加工成形的回轉(zhuǎn)體零件1的最薄壁厚要求大于0. 8_。本發(fā) 明實(shí)施例提供的回轉(zhuǎn)體零件拉深裝置包括：上組合模4、凸模7、凹模8、凹?？?1、下模9、 導(dǎo)柱5、導(dǎo)套6、頂桿12及頂料板13。
[0032] 參見圖1~圖4,坯料2 (如不銹鋼坯料）在拉深過程中，坯料2與拉深模（包括 凸模7及凹模8)之間易產(chǎn)生粘接瘤，因此拉深模需要選擇抗粘合性強(qiáng)且耐磨的材料；本發(fā) 明實(shí)施例中，上組合模4、凹?？?1及下模9采用普通鋼材，凸模7及凹模8采用合金或 Crl2M〇V，凸模7及凹模8的表面進(jìn)行滲氮及拋光處理，且凸模7及凹模8的熱處理硬度大 于 HRC60。
[0033] 參見圖1~圖4,凸模7與上組合模4的下端固定連接，凹模8設(shè)置在凹?？?1內(nèi)， 下模9設(shè)置在凹模8的下方，凹模8的下端與下模9的上端固定連接，凹模8設(shè)置在凸模7 的下方，凸模7與凹模8的軸線重合，凸模7與凹模8相配合，凹模8設(shè)置在凸模7的下方 可保證坯料2的壓邊力均勻分布，防止坯料2在拉深的過程中起皺。頂桿12設(shè)置在頂料板 13的上方，頂桿12的下端與頂料板13連接，頂桿12的上端穿過下模9與凹?？?1固定連 接，頂料板13用于與設(shè)置在下端的頂起機(jī)構(gòu)連接。頂料板13向上頂升時(shí)，帶動(dòng)頂桿12向 上頂升，頂桿12帶動(dòng)凹模框11向上頂升，凹模8固定不動(dòng)。參見圖1~圖4,坯料2的外 緣通過壓邊結(jié)構(gòu)固定在凹?？?1的上端。坯料2的中心設(shè)置在凸模7及凹模8的軸線上。 凸模7及凹模8上開設(shè)有通氣孔，通氣孔用于在對(duì)坯料2進(jìn)行拉深時(shí)，對(duì)坯料2的上下方進(jìn) 行排氣。導(dǎo)套6的一端與上組合模4固定連接，導(dǎo)柱5的一端與下模9固定連接，導(dǎo)柱5的 另一端穿插在導(dǎo)套6的另一端內(nèi)，導(dǎo)柱5能夠在導(dǎo)套6內(nèi)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)凸模7與凹模8合模。 凸模7與凹模8合模后，凸模7與凹模8之間的最小間隙為1?δ + δ_，其中δ為坯料2的 公稱厚度，S _為坯料2的最大厚度，k為坯料2的間隙系數(shù)；在制造過程中以凹模8尺寸 為準(zhǔn)，減小凸模7尺寸以取得最小間隙。由于不銹鋼坯料2的塑性高、彈性模量大，拉深模 設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮回彈量，回轉(zhuǎn)體零件1的實(shí)際直徑為D:h mm，D為回轉(zhuǎn)體零件1的目標(biāo)直 徑。
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