CN116372006B - 一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钣金成型工艺技术领域，具体公开了一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置，包括用于固定板材并防止板材在进行拉伸工艺中起皱的压边圈以及用于拉伸工艺的凹模和凸模，所述压边圈为可上下滑动的圆环状，在压边圈的顶面设置有凸起压延筋，压边圈顶面位于压延筋内侧为平面，凹模的底面外周设有可与压延筋相配合的环槽。本专利的目的在于解决零件在拉伸后，需要使用夹具对零件进行定位切割，夹具成本较高，影响零件切割成本的问题。

Description

一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置

技术领域

本发明涉及钣金成型工艺技术领域，特别涉及一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置。

背景技术

拉深，也称拉延、拉伸、压延等，是指利用模具，将冲裁后得到的一定形状平板毛坯冲压成各种开口空心零件或将开口空心毛坯减小直径，增大高度的一种机械加工工艺。用拉伸工艺可以制造成筒形、阶梯形、锥形、球形、盒型和其他不规则形状的薄壁零件。与翻边、胀形、扩口、缩口等其他冲压成形工艺配合，还能制造形状极为复杂的零件。因此在汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、电子等工业部门的生产过程中，拉伸工艺占有相当重要的地位。

板材在拉伸时凸缘部分的切向压应力大到超出材料的抗失稳能力，凸缘部分材料会失稳而发生隆起现象，这种现象称为起皱，目前为了解决起皱这一现象，通常采用压边圈，通过压边圈的压边力的作用，使毛坯不易拱起而达到防皱的目的。但是板材拉伸过后，通常需要使用定制的定位夹具对拉伸成型的零件进行定位，零件放置在夹具上，切割设备对零件上需要切割的部分进行定位，为了避免切割出现错误，切割设备只需要对零件放置夹具上的定位处进行切割即可，但是定位夹具需要单独根据零件的结构单独设计，进而使得零件的生产成本大幅度提升。

发明内容

针对现有技术不足，本发明是提供一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置，解决零件在拉伸后，需要使用夹具对零件进行定位切割，夹具成本较高，影响零件切割成本的问题。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置，包括用于固定板材并防止板材在进行拉伸工艺中起皱的压边圈以及用于拉伸工艺的凹模和凸模，所述压边圈为可上下滑动的圆环状，在压边圈的顶面设置有凸起的压延筋，压边圈顶面位于压延筋内侧为平面，凹模的底面设有可与压延筋相配合的环槽。

本方案的原理是：

在对板材进行拉伸成型时，将待拉伸的板材放置在凸模和压边圈上，此时凹模向下移动，对板材进行挤压，板材在压延筋和环槽的作用下形成凸起，板材凸起的部分能够牢牢固定在凸模与凹模之间，在板材固定完毕后，然后凸模和压边圈同步向下移动，对固定完毕的板材进行拉伸成型，在对板材挤压成型完毕后，将凹模向上提起，并将压边圈向上提起，此时完成对板材的拉伸。

本方案产生的有益效果是：

在本申请方案中，由于零件的拉伸过程中厚度不断变薄，通过设置压延筋和环槽，能够实现对板材的四周进行固定，使得板材的中部在拉伸时，板材走料能够均匀，进而保证零件壁厚的一致性；其次由于压延筋的存在，使得拉伸过程中的零件法兰边会形成一个凸起，在对零件多余的外周边缘进行切割时，不需要特制夹具对零件进行夹紧定位，只需要手动将切割设备沿着零件凸起的外周切除即可，方便切割设备对零件进行切割，降低了零件的加工成本；最后由于机床在长时间使用的过程中，凸模与板材接触的一面会产生磨损，压边圈与凹模的压紧力难以得到保证，单单使用压边圈来防止零件起皱的效果会降低，而使用压延筋能够实现对板材的外周形成凸起，并在凹模的压力下压紧固定住板材，使得板材在拉伸的过程中始终保持固定状态。

进一步，凸模的底端通过螺钉连接有圆盘状的底板，底板的外周竖向开设有贯穿的通孔，通孔均匀分布在底板的外周，通孔内穿束有用于推动压边圈上下滑动的推杆，在板材的边缘形成凸起后，凹模和推杆同步向下移动，对板材进行拉伸成型；并且在零件加工完毕后，零件与凸模贴附得比较紧，此时需要将凹模从零件的上部取下，推杆上升，将压边圈向上顶起，将零件与凹模之间脱离，方便取下零件。

进一步，底板、压边圈与凹模的外周侧面开设有螺纹孔，螺纹孔内连接有吊环螺栓，通过设置吊环螺栓，能够通过安装在桁车上吊装设备将底板、压边圈与凹模提起，便于底板、压边圈与凹模移动。

进一步，凹模的上方设置有用于推动凹模移动的主缸，同时凹模的顶端面中心竖向开设有用于排气的通孔，主缸的输出端与凹模的顶面紧贴，通过主缸的输出端带动凹模进行移动，进而能够控制凹模对零件的挤压力，避免出现挤压力过小，零件成型不到位的情况发生，凹模的顶端面中心竖向开设有用于排气的通孔，凹模顶部的通孔能够在凹模挤压板材时，将受到挤压的气体排出。。

进一步，凸模的圆心处开设有吊装孔，零件在成型完毕后，通过在吊装孔内连接吊装螺钉，能够通过桁车上的吊装设备将凸模吊起，且吊装孔不会在拉伸过程中对零件造成影响。

进一步，底板和凸模的内部设有“T型”的液压槽，液压槽内惯有液压油，液压槽的底端连接副缸，液压槽的内部顶端两侧分别滑动连接诶有滑动组件，滑动组件与液压槽滑动密封连接，滑动组件由两块相对设置的推板组成，两块相对设置的推板之间使用杆件固定连接。

进一步，底板的左右两侧推杆的顶部安装有能够伸缩的定位珠，定位珠的底端安装有用于控制副缸启动的按压开关，在推杆上升推动压边圈移动时，定位珠收缩，在定位珠收缩到推杆内时，定位珠会挤压到按压开关，按压开关启动，副缸启动，将液压槽内的部分液压油推出液压槽内，在液压油将推动滑动装置沿着液压槽向凸模的中部移动。

进一步，压边圈的内部左右两侧分别横向开设有通槽，在通槽内放置有可横向滑动的卡紧块，卡紧块朝向的凸模的一侧为楔形，在卡紧块远离凸模的一侧连接有弹簧，弹簧的一端与卡紧块固定，另一端与压边圈开设通槽的内侧壁固定连接，由于在对板材进行拉伸时需要先将压边圈升起，使得压边圈的顶面与凸模的顶面处在同一平面，此时卡紧块会在弹簧的作用下向推板外侧的液压槽内延伸，此时在卡紧块的作用下，压紧圈与凸模处于连接在一起的状态，此时凹模即可向板材挤压，在压延筋的作用下，压出用于固定板材的环形凸起。

进一步，压边圈的左右两侧安装有U型杆，U型杆的中部通过与压边圈侧壁突出的横杆转动连接，在U型杆的设置扭簧，U型杆的一端卡入压边圈侧面的通槽内，U型杆的一端并与卡紧块远离凸模的一侧相接触，同时U型杆的另一端卡入凹模侧面设置的限位槽内，限位槽分别开设在凹模的底部侧面，在板材的表面挤压出环形凸起后，需要凹模带动压边圈向下移动，完成对板件的拉伸作业，通过U型杆的两端分别卡在凹模侧面限位槽和压边圈侧面，完成凹模与压边圈的连接，使得凹模能够同时与压边圈向下移动，不需要推杆与凹模同步向下移动

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明俯视示意图；

图3为本发明图2中(A-A)剖面示意图；

图4为本发明底板示意图；

图5为本发明凸模示意图；

图6为本发明压边圈示意图；

图7为本发明凹模示意图；

图8为本发明压模的环槽示意图；

图9为本发明板材拉伸成型状态示意图；

图10为本发明零件最终状态示意图；

图11为本发明实施例二示意图；

图12为本发明图11中A处放大示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

底板1、压边圈2、压延筋2-1、凸模3、吊装孔3-1、凹模4、环槽4-1、推杆5、定位珠5-1、按压开关5-2、液压槽6、推板7、杆件7-1、卡紧块8、弹簧9、U型杆10、扭簧11、限位槽12。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

以附图1为例，附图中底板1设置在凸模3的底部，以此为方向基准。

实施例一基本如附图1～10所示：

在飞机中有一种零件是通过拉伸工艺成型的，将钛合金材质的板材放置在温度为730℃的环境中进行拉伸成型。板材放置在圆筒状的凸模3的顶面上，凸模3如附图5所示，在凸模3的底部通过M16*40型号的内六角圆柱头螺钉连接有圆盘状的底板1，底板1如附图4所示，底板1的表面竖向开设有贯穿的孔洞，孔洞沿底板1的圆心均匀周向分布，底板1放置在机床上，同时在机床上竖向设置有多个能够向上伸出的推杆5，推杆5穿过均匀分布在底板1表面的通孔内。

凸模3的外周套有可上下滑动的压边圈2，压边圈2为圆环状，压边圈2如附图6所示，压边圈2的顶面设有环状的压延筋2-1，压边圈2的顶部为平面，在对板材进行拉伸时，推杆5将压边圈2顶起，将压边圈2的顶面与凸模3的顶面处于同一平面，然后板材放置在凸模3和压边圈2上，凹模4向下移动，板材受到凹模4的挤压并在压延筋2-1的作用下形成凸起，此时完成对板材的固定；后续板材在完成固定后，凸模3和推杆5同步向下移动，对板材进行拉伸，压延筋2-1两侧的平面能够保证板材拉伸的过程中不会出现起皱的现象，其次凸起的压延筋2-1能够保证板材在拉伸过程中走料均匀，避免出现拉伸后的零件壁厚不一致的情况发生。

在零件拉伸成型后，零件紧紧与凸模3贴合在一起，此时推杆5升起，将压边圈2顶起，将零件与凸模3进行分离，方便取下拉伸完毕的零件。

凸模3的上部放置有凹模4，凹模4如附图7～8所示，凹模4的底端面与凸模3的顶面相配合，在凹模4的底面开设有可与压延筋2-1相配合的环槽4-1，通过设置环槽4-1和压延筋2-1，能够让板材的外周形成向上隆起的环状结构，此时板材在凹模4与凸模3间处于固定状态，在零件拉伸完毕后需要经过切割工艺，此时拉伸完毕的零件不需要使用专门定制的夹具进行定位，通过切割工具直接将隆起部分内侧平面部分直接切除，零件拉伸成型的状态如附图9所示，零件的外周切割完毕后，将零件放置在五轴激光切割设备内，对零件的顶面进行开孔切割，零件切割后的状态如附图10所示。

凹模4的顶面圆心处开设有沿径向贯穿的通孔，该通孔用于挤压零件的过程中排气，同时在凹模4的上方连接有主缸，主缸为液压缸，主缸的输出端与凹模4的顶面相抵，通过主缸和推杆5同步带动凹模4向底板1移动，对放置在凸模3顶面的板材进行拉伸成型。

底板1、压边圈2和凹模4的外周侧壁开设有孔洞，在孔内可放置型号为M12的吊环螺栓，在拉伸工艺的场地环境中安装有桁车，在桁车上安装有吊装工具，吊装工具通过吊环螺栓能够将底板1、压边圈2和凹模4吊起，进行位置转移，方便在不同的场地对板材进行拉伸；其次在凸模3的顶面圆心处开设有吊装孔3-1，在吊装时，可以在吊装孔3-1内安装吊装螺栓，能够对凸模3进行吊装拆卸。

实施例一具体实施过程如下：

在需要对板材进行拉伸成零件时，此时启动主缸，主缸带动凹模4向上移动，露出凸模3；然后启动推杆5，推杆5升起将压边圈2顶起，此时压边圈2和凸模3的顶面处在同一平面，然后将待加工的板材放置在凸模3与压边圈2上；启动主缸，主缸带动凹模4向下移动，将板材外周位于压延筋2-1处挤压形成凸起，并进行固定；主缸和推杆5同步向下移动，对板材的中部进行拉伸，待压边圈2的底面与底板1剪贴时，完成对板材的加工形成产品；最后，主缸带动凹模4向上移动，推杆5向上将压边圈2顶起，即可将加工完毕的零件取出。

实施例二如附图11～12所示，实施例二与上述实施例一有所区别的是，底板1和和凸模3的中部开设有用于存放液压油的“T型”的液压槽6，液压槽6的底端连接副缸，副缸为液压缸，副缸未在附图中绘制出，在液压槽6内顶部的左右两侧分别放置有能够水平滑动的滑动组件，滑动组件与液压槽6的内壁滑动密封连接；滑动组件由两块相对设置的推板7组成，两块相对设置的推板7之间使用杆件7-1进行连接。

底板1的左右两侧推杆5的顶部安装有能够伸缩的定位珠5-1，定位珠5-1的底端安装有用于控制副缸启动的按压开关5-2，在推杆5上升推动压边圈2移动时，定位珠5-1收缩，在定位珠5-1收缩到推杆5内时，定位珠5-1会挤压到按压开关5-2，按压开关5-2启动，副缸启动，将液压槽6内的部分液压油推出液压槽6内，在液压油将推动滑动装置沿着液压槽6向凸模3的中部移动。

压边圈2的左右两侧分别横向开设有通槽，在通槽内放置有可横向滑动的卡紧块8，卡紧块8朝向的凸模3的一侧为楔形，在卡紧块8远离凸模3的一侧连接有弹簧9，弹簧9的一端与卡紧块8固定，另一端与压边圈2开设通槽的内侧壁固定连接。由于在对板材进行拉伸时需要先将压边圈2升起，使得压边圈2的顶面与凸模3的顶面处在同一平面，此时卡紧块8会在弹簧9的作用下向推板7外侧的液压槽6内延伸，此时在卡紧块8的作用下，压边圈2与凸模3处于连接在一起的状态，此时凹模4即可向板材挤压，在压延筋2-1的作用下，压出用于固定板材的环形凸起。

压边圈2的左右两侧安装有U型杆10，U型杆10的中部通过与压边圈2侧壁突出的横杆转动连接，在U型杆10的设置扭簧11，U型杆10的一端卡入压边圈2侧面的通槽内，U型杆10的一端并与卡紧块8远离凸模3的一侧相接触，同时U型杆10的另一端卡入凹模4侧面设置的限位槽12内，限位槽12分别开设在凹模4的底部侧面；在板材的表面挤压出环形凸起后，需要凹模4带动压边圈2向下移动，完成对板件的拉伸作业，此时推杆5向下移动，定位珠5-1弹出，按压开关5-2在定位珠5-1的作用下释放，副缸启动，副缸向液压槽6内供入液压油，副缸向液压槽6内灌入液压油，在液压油的推动下，推板7推动卡紧块8的一侧向外推动，但是锁紧块并不会完全推出液压槽6，锁紧块的楔形部分还处在液压槽6内，卡紧块8的楔形部能够支撑住凹模4向下挤压压边圈2所产生的压力，由于主缸不断推动凹模4向下移动，此时卡紧块8的楔形部分会在强大的压力作用下被压进压边圈2的通槽内，卡紧块8在移动到压边圈2的通槽内时，卡紧块8会推动U型杆10向外移动，由于卡紧块8的中部安装有扭簧11，U型杆10的另一端卡在凹模4侧面限位槽12内，完成凹模4与压边圈2的连接，使得凹模4能够同时与压边圈2向下移动，不需要推杆5与凹模4同步向下移动。

实施例二具体实施方式：

推杆5向上升起推动压边圈2，推杆5上的定位珠5-1与压边圈2相抵时，按压开关5-2受到挤压，按压开关5-2控制副缸将液压槽6内的部分液压油抽出，推板7在液压油的作用下向凸模3的中部移动；压边圈2的顶面与凸模3的顶面处于同一平面时，推杆5向下移动回复至初始位置，按压开关5-2控制副缸将液压槽6内灌入液压油，推板7在液压油的作用下向凸模3的外侧移动；卡紧块8在弹簧9的作用下卡入凸模3设置的液压槽6内，此时压边圈2与凸模3连接为一体；将板材放置在凸模3的顶面上，主缸带动凹模4向板材挤压，形成环状的凸起；副缸启动，在液压油的作用下，推板7向卡紧块8一侧移动，将卡紧块8的部分推出液压槽6，由于卡紧块8还有部分卡在液压槽6内，压边圈2和凸模3不会产生脱离；主缸推动凹模4持续向下挤压，卡紧块8的楔形部分在压力的作用下被挤进压边圈2内；然后卡紧块8推动U型杆10，在扭簧11的作用力下，U型杆10的另一端凹模4的限位槽12内，完成压边圈2与凹模4的连接，使得凹模4和压边圈2能够同步向下移动，实现对板材的拉伸。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置，包括用于固定板材并防止板材在进行拉伸工艺中起皱的压边圈以及用于拉伸工艺的凹模和凸模，其特征在于：所述压边圈为可上下滑动圆环状，在压边圈的顶面设置有凸起压延筋，压边圈顶面位于压延筋内侧为平面，所述凹模的底面设有可与压延筋相配合的环槽；所述凸模的底端通过螺钉连接有圆盘状的底板，底板的外周竖向开设有贯穿的通孔，通孔均匀分布在底板的外周，通孔内穿设有用于推动压边圈移动的推杆；所述底板和凸模的内部设有“T型”的液压槽，液压槽内灌有液压油，液压槽的底端连接副缸，液压槽的内部顶端两侧分别滑动连接有滑动组件，滑动组件与液压槽滑动密封连接，滑动组件由两块相对设置的推板组成，两块相对设置的推板之间使用杆件固定连接；所述底板的左右两侧推杆的顶部安装有能够伸缩的定位珠，定位珠的底端安装有用于控制副缸启动的按压开关；所述压边圈的内部左右两侧分别横向开设有通槽，在通槽内放置有可横向滑动的卡紧块，卡紧块朝向的凸模的一侧为楔形，在卡紧块远离凸模的一侧连接有弹簧，弹簧的一端与卡紧块固定，另一端与压边圈开设通槽的内侧壁固定连接，板材进行拉伸时先将压边圈升起，使得压边圈的顶面与凸模的顶面处于同一平面，卡紧块在弹簧的作用下向推板外侧的液压槽内延伸，在卡紧块的作用下，压边圈与凸模连接在一起，凹模向板材挤压，在压延筋的作用下，压出用于固定板材的环形凸起；所述压边圈的左右两侧安装有U型杆，U型杆的中部与压边圈侧壁突出的横杆转动连接，在U型杆的中部设置扭簧，U型杆的一端卡入压边圈侧面的通槽内并与卡紧块远离凸模的一侧相接触，同时U型杆的另一端能够卡入凹模侧面设置的限位槽内，限位槽分别开设在凹模的底部侧面。

2.根据权利要求1所述的一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置，其特征在于：所述底板、压边圈与凹模的外周侧面开设有螺纹孔，螺纹孔内连接有吊环螺栓。

3.根据权利要求1所述的一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置，其特征在于：所述凹模的上方设置有用于推动凹模上下移动的主缸，凹模的顶端面中心竖向开设有用于排气的通孔。

4.根据权利要求1所述的一种适用于平板成形球面的热拉伸成形装置，其特征在于：所述凸模的圆心处开设有吊装孔。