[实用新型]拉模装置

说明书

技术领域

本公开涉及金属板拉延模具和拉延金属板件的方法。

背景技术

将金属板坯料拉延成立体形状是形成金属件的既定方法，金属件被装配以制造车辆、器械及其他大型产品。拉延操作可通过考虑坯料和模具装置的物理性质来形成。

限定用于拉延圆柱形杯子的径向应力的简化解析式在如下提供：

σ=(σ_yln(R/r)+μQ/(πRt)+σ_yt/(4R_die+2t))exp(μπ/2)

第一项   第二项   第三项   第四项-乘数

其中：

σ_y      —屈服应力

R        —处理初始时平面坯料的半径

r        —进入腔体的入口处模具的半径

μ       —摩擦系数

Q        —凸缘夹紧力

π       —3.14

t        —金属板厚度

R_die     —模具边缘的半径（约为10t）

构成金属板拉延的基础的四个主要要素（被定义为第一项至第四项）包括：

第一项    —凸缘的塑性变形

第二项    —模具凸缘和坯料保持器之间的摩擦

第三项    —弯曲和反弯曲金属板

第四项    —金属板与模具在模具入口半径处的摩擦

第一和第三要素在拉延操作中是固有的并且通常不可避免。

涉及凸缘上摩擦的第二要素可通过使用拉延筋来实现最小化或避免，拉延筋迫使金属板行经拉延筋以产生径向拉伸应力。这项技术现今被广泛的使用，并且在无需将材料夹紧于整个凸缘上的情形下允许金属板拉延。这种方法可使得第二要素的影响最小化。

第四要素是金属板与模具在模具入口半径处的摩擦，并且其对拉延过程具有明显的影响。在模具入口处的摩擦可表现为指数函数。例如，如果第四项摩擦系数假定为0.15，则乘数为1.29。如果摩擦系数等于干摩擦值（0.3…0.5），则乘数为1.57…2.17。因为限定凸缘中材料塑性变形的要素被列出为ln(R/r)，则通过1.29来增加该项的能力意味着R/r的比率可通过exp(1.29)=3.65来增加。因为被拉延的杯子的高度与凸缘的表面(R²-r²)是成比例的，R的增加超过3倍会使得拉延的深度产生巨大不同。这个影响由弯曲-反弯曲项来限定。摩擦的减小会使得拉延操作的效率产生显著差异。第四项在需要深度拉延操作的铝应用（诸如车门内或防护装置的应用）中尤为重要。

摩擦力限制了将金属板拉延进入模具腔的能力。诸如铝合金的轻量材料，需要扩大拉延极限以接近被拉延至低碳钢可能达到的程度的能力。

金属板件生产者正在改进润滑技术以充分减少摩擦系数并增加最大拉延深度。然而，高效的润滑系统通常会在窄温度区中工作。温度升高时，摩擦系数会增加。在大批量生产条件下，尤其是在环境温度高时，模具温度的增加几乎是不可避免的。较高的温度会引起拉延极限的改变，并且还会改变限定拉延后部件起皱和回弹的抑制力。

本实用新型意旨解决上述问题以及会引起拉延操作极限降低的其他问题，总结如下。

实用新型内容

所公开的解决方案是在模具入口半径处使用诸如滚柱或滚珠的滚动元件以减小模具入口半径处的摩擦。该摩擦由产生滚动摩擦而非产生具有润滑静态表面的摩擦的滚动元件显著地降低。

根据本公开的一方面，公开了一种拉模装置，其包括：在模具入口区域中限定出模具腔的拉延模具，模具入口区域限定出至少一个凹穴；将坯料夹紧于拉延模具的捆缚环；以及将坯料拉延进入模具腔的冲头。至少一个滚动元件设置在每个凹穴中，该至少一个滚动元件与坯料接合并减少坯料和模具入口区域之间的摩擦。

根据本公开的另一方面，多个凹穴可由拉延模具限定，并且多个滚珠轴承可设置在凹穴中。可选地，多个凹穴可由拉延模具限定，并且多个滚轴轴承可设置在凹穴中。进一步可选地，多个凹穴可由拉延模具限定，并且多个滚珠轴承和多个滚柱轴承可设置在凹穴中，滚珠轴承位于充分弯曲的区域中并且滚柱位于笔直区域或具有有限弯曲的区域中。其中充分弯曲的曲率大于有限弯曲的曲率，换而言之，在所述多个凹穴中，所述多个滚珠轴承位于弯曲的第一区域并且所述多个滚柱轴承位于弯曲的第二区域中，其中第一区域的曲率大于第二区域的曲率。