一種矩形容器的拉伸模及拉伸方法
2023-06-05 05:08:36
專利名稱：一種矩形容器的拉伸模及拉伸方法
技術領域：
本發明屬於拉伸模技術領域，具體涉及一種矩形容器的拉伸模及應用該拉伸模進行矩形容器的拉伸方法。
背景技術：
現有技術的矩形容器拉伸，尤其是有凸緣的矩形容器拉伸，模具結構及工藝流程都很複雜，由於材料的各向異性，拉伸時金屬流動條件的差異，凸、凹模之間的間隙不均以及摩擦阻力不等等原因，使得製件形狀及尺寸精度、表面質量相差極大，而且模具磨損快，甚至存在製件局部皺紋、破裂和斷裂等缺陷。矩形容器拉伸，一般都需要應用壓邊圈，並分多道工序衝壓，例如有一種矩形容器，總拉伸係數為0.42，現有技術需要分三次拉伸，各次拉伸係數分別為0.65,0.75,0.86，分別採用方形方形方形的工藝分三次完成。顯然，拉伸次數多，則模具數量多，拉伸時間長，效率低且成本高，因此，合理設計拉伸模具和拉伸工藝是非常重要的工作。中國專利號ZL 201020683361.8,名稱為「封頭拉伸模」的實用新型專利，公開了一種拉伸模，包括凸模與凹模，凸模與傳動裝置連接，凹模上設置有凸臺，由於設置了一個凸階，所以壓邊板沒有壓到工件上，當工件完全拉出模具時，壓邊板還在原先位置。該專利所說的「壓邊板沒有壓到工件上」，是指壓邊圈與工件表面統一地保留一定的間隙，這對於圓形坯件或許有某些作用，但對於有凸緣的矩形容器的拉伸則不具有積極意義。在矩形容器的拉伸過程中，凸緣部位處於徑向拉伸和切向壓縮狀態，徑向拉伸使凸緣材料變薄，切向壓縮使凸緣厚度變大，越靠近凸緣外側，徑向拉應力越小，切向壓應力越大，使得凸緣外側厚度增加，這種變化對於矩形各邊的中部和頂角部位差別尤其大，而這種差別還與壓邊圈的壓力大小密切相關，所以說使壓邊圈與工件表面統一地保留一定的間隙的措施是不適宜的。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是，克服現有技術的拉伸模不能有針對性地壓邊易造成製件質量差的缺陷，提供一種針對製件的結構差異選擇性地壓邊而且選擇性地施加大小不同的壓力的拉伸模具，以提高製件質量和簡化拉伸工藝、提高工效並降低成本。本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的:一種矩形容器的拉伸模，包括初拉伸模和整形模，初拉伸模包括凹模、凸模和壓料圈，其中，(I)、凸模的斷面形狀為擬矩形結構，所述擬矩形結構是指與製件相同的矩形的頂角部位由大圓弧過渡構成，大圓弧的半徑等於矩形短邊長度的1/3 2/3 ;凸模的下段為四稜台結構而且四稜台的側稜部位為圓弧過渡連接；(2)、壓料圈的內孔與凸模間隙配合，壓料圈的外形為相似於凸模的斷面形狀的擬矩形結構，壓料圈底部各邊的中間部位有漸進的倒角，所述漸進的倒角指倒角的角度從與壓料圈頂角有一定距離的部位開始向各邊的中間部位逐漸增大；(3)、壓料圈底面的高度自頂角部位向各邊的中間部位逐漸升高，呈線性或弧形的拱起結構。
衝壓矩形容器的第一步先將坯件衝壓拉伸成為擬矩形形狀，而不是一步到位成為矩形件，使坯件與擬矩形各邊中部的材料流動量相對加大而各頂角部位的材料流動量相對降低，達到定向拉伸、準確變形、避免起皺和防止斷裂的目的；應用壓料圈底面的高度自頂角部位向各邊的中間部位呈線性或弧形的拱起逐漸升高，可以達到對製件坯料自頂角至中部施加由大到小的漸變的壓邊力，這種漸變的壓邊力恰與製件的形變和應力相匹配，保證製件不起皺、不斷裂。作為優選，線性或弧形的拱起結構其高度差為0.1 1mm。作為優選，具有倒角部位的長度少於或等於邊長的1/2。作為優選，具有倒角部位的長度少於或等於邊長的1/4 1/5。作為優選，倒角的角度為5 20°。 作為優選，上模座的下表面設有環形下凹槽，壓料圈的上表面設有環形上凹槽，環形下凹槽與環形上凹槽對應設置，環形下凹槽與環形上凹槽之間嵌有彈簧圈。作為優選，彈簧圈由環狀橡膠圈構成。本發明的另一個目的在於應用所述的一種矩形容器的拉伸模的拉伸方法，該方法包括以下步驟:
應用如上所述的一種矩形容器的拉伸模加工製品，其方法是對製品坯料進行二次拉伸工藝，第一次拉伸應用初拉伸模，所成的半成品呈擬矩形結構，第二次拉伸應用整形模，製件達到成品要求；總拉伸係數為0.426，其中第一次拉伸的拉伸係數為0.646，第二次拉伸的拉伸係數為0.66。作為優選，製件毛坯為與凸模上段的斷面形狀相似的擬矩形結構，而且製件毛坯的總面積等於或略大於製件的總面積。
本發明的有益效果是:
1、初拉伸模的壓料圈底部各邊的中間部位有漸進的倒角，針對製件的結構差異選擇性地壓邊，防止皺紋、破裂；
2、壓料圈底面高度從與壓料圈頂角部位有一定距離的部位開始向各邊的中間部位逐漸增大，達到壓邊力漸進變化、定向拉伸和準確變形的效果；
3、應用擬矩形一矩形拉伸工藝，僅需二次拉伸即可達標；
4、模具結構緊湊，製件質量好，成本低；
5、拉伸工藝簡單，節省工時，提高效率。
圖1是本發明一種實施例的初拉伸模結構示意 圖2是壓料圈剖視示意 圖3是製件坯料形狀示意圖。圖中，凹模I ;凸模2 ;壓料圈3 ;倒角31 ;線性拱起結構32 ;環形上凹槽33 ;上模座4;環形下凹槽41 ;彈簧圈5;製件坯料6;大圓弧61 ;下模座7;臺階71 ;頂板8;頂杆81 ;凹模墊座9。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方案對本發明作進一步描述。實施例:如圖1、2所不,一種矩形容器的拉伸模,包括初拉伸模和整形模,初拉伸模包括凹模1、凸模2和壓料圈3，凸模2固定在上模中，壓料圈3套在凸模2的外面並通過拉杆與上模座4活動連接，壓料圈3與上模座4之間頂著彈簧圈5，凸模2上段的斷面形狀為與製件還料6相似的擬矩形結構,擬矩形結構為矩形的頂角由大圓弧61過渡構成,大圓弧61的半徑等於矩形短邊長度的3/5 ;凸模2的下段為四稜台結構，四稜台的側稜部位為圓弧過渡連接；壓料圈3的內孔與凸模2間隙配合，壓料圈3的外形為相似於凸模的斷面形狀的擬矩形結構，壓料圈3底部各邊的中間部位有漸進的倒角31，倒角31的角度從與壓料圈頂角有一定距離的部位開始向各邊的中間部位逐漸增大；壓料圈3底面的高度自相鄰兩頂角向各邊的中間部位逐漸升高，呈線性拱起結構32，線性拱起結構32其高度差為0.5mm,具有倒角部位的長度等於邊長的3/5 ;倒角31的角度為15° ;凹模I固定在下模座7中，下模座7上側面設有臺階71，臺階71用於製件坯料6定位；上模座4的下表面設有環形下凹槽41，壓料圈3的上表面設有環形上凹槽33，環形下凹槽41與環形上凹槽33對應設置，彈簧圈5的上下兩端分別嵌在環形下凹槽41與環形上凹槽33中，彈簧圈5由環狀橡膠圈構成。圖1中所示為上模下行至壓料圈3及凸模2剛剛接觸製件坯料6的狀況。衝壓矩形容器的第一步先將製件坯料6衝壓拉伸成為擬矩形形狀，而不是一步到位成為矩形件,使製件坯料6處於擬矩形各邊中部的材料流動量加大而各頂角部位的材料流動量相對降低，以避免起皺、斷裂的風險；應用壓料圈3底面的高度自頂角部位向各邊的中間部位呈線性拱起逐漸升高，可以達到對製件坯料6自頂角至中部施加由大到小的漸變的壓邊力，這種漸變的壓邊力恰與製件的形變和應力相匹配，達到定向拉伸、準確變形的效果，保證製件不起皺、不斷裂。凹模I內部設有活動的頂板8，頂板8下端面連接有頂杆81，頂杆81與凹模墊座9活動配合。應用本發明所述的一種矩形容器的拉伸模對製品應用二次拉伸工藝，第一次拉伸應用初拉伸模加工，半成品呈擬矩形結構，第二次拉伸應用整形模，製件達到成品要求，總拉伸係數為0.426，其中初拉伸係數為0.646，整形係數為0.66。製件坯料6與凸模2上段的斷面形狀相似的擬矩形結構，使拉伸過程材料按預定要求流動，而且製件坯料的總面積略大於製件的總面積，製件坯料留有一點餘量，以備拉伸完成後再對邊緣不整齊部分切平。
本發明可在矩形容器拉伸模及工藝中使用，具有選擇性地壓邊和壓邊力漸進變化、定向拉伸和準確變形的效果，防止製件皺紋、破裂，模具結構緊湊，製件質量好，僅需二次拉伸即可達標的優點，本領域的技術人員如果對上述發明內容作簡單的修改或替換，這樣的改變不能認為是脫離本發明的範圍，所有這樣對所屬領域的技術人員顯而易見的修改將包括在本發明的權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種矩形容器的拉伸模,包括初拉伸模和整形模，其特徵是，初拉伸模包括凹模、凸模和壓料圈，其中，(I)、凸模的斷面形狀為擬矩形結構，所述擬矩形結構是指與製件相同的矩形的頂角部位由大圓弧過渡構成，大圓弧的半徑等於矩形短邊長度的1/3 2/3 ;凸模的下段為四稜台結構而且四稜台的側稜部位為圓弧過渡連接； (2)、壓料圈的內孔與凸模間隙配合，壓料圈的外形為相似於凸模的斷面形狀的擬矩形結構，壓料圈底部各邊的中間部位有漸進的倒角，所述漸進的倒角指倒角的角度從與壓料圈頂角有一定距離的部位開始向各邊的中間部位逐漸增大；(3)、壓料圈底面的高度自頂角部位向各邊的中間部位逐漸升高，呈線性或弧形的拱起結構。
2.根據權利要求1所述的一種矩形容器的拉伸模，其特徵是，線性或弧形的拱起結構其高度差為0.1 1mm。
3.根據權利要求1或2所述的一種矩形容器的拉伸模，其特徵是，具有倒角部位的長度少於或等於邊長的1/2。
4.根據權利要求3所述的一種矩形容器的拉伸模，其特徵是，具有倒角部位的長度少於或等於邊長的1/4 1/5。
5.根據權利要求3所述的一種矩形容器的拉伸模，其特徵是，倒角的角度為5 20°。
6.根據權利要求1或2所述的一種矩形容器的拉伸模，其特徵是，上模座的下表面有環形下凹槽，壓料圈的上表面有環形上凹槽，環形下凹槽與環形上凹槽對應設置，環形下凹槽與環形上凹槽之間嵌有彈簧圈。
7.根據權利要求6所述的一種矩形容器的拉伸模，其特徵是，彈簧圈由環狀橡膠圈構成。
8.—種如權利要求1所述的一種矩形容器的拉伸模的拉伸方法，其特徵是，應用如權利要求I所述的拉伸模對製品坯料應用二次拉伸工藝，第一次拉伸應用初拉伸模，所成的半成品呈擬矩形結構，第二次拉伸應用整形模，製件達到成品要求；總拉伸係數為0.426，其中第一次拉伸的拉伸係數為0.646，第二次拉伸的拉伸係數為0.66。
9.根據權利要求8所述的一種矩形容器的拉伸模的拉伸方法，其特徵是，製件毛坯為與凸模上段的斷面形狀相似的擬矩形結構，而且製件毛坯的總面積等於或略大於製件的總面積。
全文摘要
本發明公開一種矩形容器的拉伸模及拉伸方法，包括初拉伸模和整形模，初拉伸模包括凹模、凸模和壓料圈，凸模上段斷面為擬矩形結構，其與製件相同的矩形的頂角由半徑等於矩形短邊長度的1/3～2/3的大圓弧過渡；凸模下段為四稜台且側稜為圓弧過渡；壓料圈內孔與凸模間隙配合，壓料圈外形與凸模斷面形狀相似，壓料圈底部各邊中間部位有倒角，倒角角度從壓料圈頂角一定距離處開始向各邊中間逐漸增大；壓料圈底面高度自頂角向各邊中間逐漸升高，呈線性或弧形的拱起結構；應用本拉伸模對製品應用二次拉伸工藝，先用初拉伸模再用整形模拉伸，初拉伸係數為0.646，整形拉伸係數為0.66，總拉伸係數為0.426。本發明有選擇性地壓邊，防止製件皺紋、破裂，僅需二次拉伸。
文檔編號B21D51/02GK103111521SQ20131004552
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者黃和欽, 王景學, 黃孟波, 黃立波 申請人:寧波五穀金屬製品有限公司