[发明专利]板料梯温拉深成形方法及设备

说明书

技术领域

本发明的板材梯温拉深成形方法及设备，属于板料温成形技术及专用技术装备。

背景技术

采用温成形是提高铝、镁等轻质合金成形性能的有效途径，将对铝、镁合金的更广泛应用产生积极的影响。采用温成形技术能够大幅度提高铝镁等轻质合金的成形极限。

板料拉深过程中，凸缘部位离凹模圆角距离远的金属是靠离凹模圆角近的金属的拉力逐步进入到凹模内的，这要求从凹模口部圆角到凸缘边缘金属的屈服应力应该是递减的，才能保证变形过程的连续。对于每一种特定的合金材料，温度是影响屈服应力的重要因素。在凸缘部位建立从凹模圆角到凸缘边缘递增的不均匀温度分布，是进一步提高板料温拉深效果的有效途径。

进一步深入研究也证实，采用一定梯度分布的温度场比采用整体均匀温度在成形铝、镁合金中更具有优势。以简单杯形件拉深为例，法兰区域从凹模口到毛坯凸缘外边缘成上升趋势分布的梯度温度更有利于成形；复杂零件的成形更是要求不均匀的温度分布，以和成形过程相协调获得更高的成形极限。当前所采用的加热方式，如图1所示，主要是通过在压料板以及凹模内埋设加热棒或加热板实现对凹模和压料板的加热，通过模具和板料间热传递实现对板料的加热，等到板料达到恒定的温度后进行拉深；采用加热棒或加热板加热模具，再通过热传递加热板料形成的温度场和变形过程相协调的温度场相差甚大，不能充分发挥温度对于板料成形性能提高的潜力；虽然可以通过改变加热棒的大小、数量和埋设位置使模具本身形成一定的温度梯度，但这种方法工艺措施复杂、灵活性差，形成的梯度温度和变形相适应的温度梯度相差比较大，不能充分发挥温度对提高板料成形性能的潜力。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、制造成本低，在板料拉深过程中，凸缘部位能够实现梯温的简单工艺措施和专用技术装备。

本发明所提供的一种板材梯温拉深成形方法包括以下过程：

（1）在模具闭合前加热压料板和凹模使其温度达到设定温度；

（2）将加工好的毛坯放置到模具中，模具闭合，通过模具和板料间的热传导使板料升温；通过在与板料接触的凹模和压料板的表面上加工f1mm~f8mm的小孔，使板料和模具单位内接触面积从凹模圆角至凸缘边缘呈上升趋势分布，通过改变传热接触面改变热传递过程，使毛坯凸缘部位形成从凹模圆角至凸缘边缘呈上升趋势分布的梯度温度；

（3）加热设定时间到后，凸模开始下行，板料冲压成形；开模后取出工件，模具恢复初始状态。

本发明所提供的一种板料梯温拉深成形专用设备，该设备包括凹模、凸模、压料板和模具加热装置；其中在与板料接触的凹模和压料板的表面上加工有f1mm~f8mm的小孔，使板料和模具单位内接触面积从凹模圆角至凸缘边缘呈上升趋势分布，通过改变传热接触面改变热传递过程，使毛坯凸缘部位形成从凹模圆角至凸缘边缘呈上升趋势分布的梯度温度。。

附图说明

图1是本发明板料梯温拉深原理图。

图2是普通板料温热拉深原理图。

图中：1.凸模；2.压料板垫板；3.压料板加热装置；4.板料；5.压料板；6.凹模；7.凹模加热装置；8.凹模垫板；9.隔热板；10.凹模下垫板；11.凹模和压料板上的表面小孔。

具体实施方式

本发明实现板料拉深过程中凸缘部位梯温分布的具体方法是：

本发明的模具基本结构和普通板料温成形模具相同；采用加热棒、加热板或者电磁加热等方式使凹模和压料板温度升高，通过模具和板料之间的热传递来实现对板料的加热；通过在凹模和压料板与板料的接触面上加工f1mm~f8mm的小孔，使板料和模具单位内接触面积从凹模圆角至凸缘边缘呈上升趋势分布，通过改变传热接触面改变热传递过程，使毛坯凸缘部位形成从凹模圆角至凸缘边缘呈上升趋势分布的梯度温度分布。

具体实施方案：

在离凹模圆角部位近的模具表面钻孔密度较大，以降低传热面，在离凹模圆角距离远的模具表面钻孔密度较小，使传热接触面较大，使形成的板料单位面积内和模具接触面面积从凹模口部到毛坯凸缘边缘成递增趋势；加工孔的深度大于一倍孔径，孔径f1mm~f8mm。

本发明中的方法也可作为加热温度场优化的实施工艺措施，在需要降低加热温度的区域根据优化结果加工一定密度的小孔，降低传热面。