[发明专利]薄壁件渐进镦锻成形模具及成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属材料塑性成形领域的技术，具体是一种薄壁件渐进镦锻成形模具及成形方法。

背景技术

随着汽车轻量化要求的不断提高，汽车零部件的功能不断集成，如图1所示的薄壁齿形件及壁厚不同的复杂盘类件，其结构形状复杂度不断提高，应用也愈加广泛，因此，提高该类零件的加工精度和生产效率具有重要意义。薄壁齿形件一般具有筒形件的基体，在周向具有均布或局部的功能齿形，齿形的大小相对于零件的整体尺寸小得多，若采用整体镦锻，容易产生折叠等缺陷，且成形载荷较大；若采用机加工等方式，成形效率较低。

目前最常用的加工方法是旋压，通过旋压筒形件侧壁，从而将材料挤入凹模型腔。但采用旋压生产工艺，除了设备成本高，技术要求较高外，同时还会伴随齿顶不平、填充不满、表面压痕等缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术中工艺复杂，涉及模芯种类较多等缺陷，提出了一种薄壁件渐进镦锻成形模具及成形方法，通过渐进镦锻，减小了单次镦锻的坯件高度，能够有效防止板料屈曲现象的发生。

本发明是通过以下技术方案实现的，

本发明涉及一种薄壁件渐进镦锻成形模具，包括：冲头、芯棒、反顶支撑件和凹模，其中：凹模设有上下两个连通的圆柱形空腔，反顶支撑件设置在下圆柱形空腔内且两者间隙配合，芯棒设置在上圆柱形空腔内且两者之间设有冲头，冲头与芯棒、凹模之间均为间隙配合，芯棒与反顶支撑件上下对应设置；

所述的下圆柱形空腔的内径小于冲头的外径、大于芯棒的外径；

所述的芯棒、反顶支撑件、冲头和凹模构成封闭型腔。

所述的冲头周向均布有齿牙，所述的上圆柱形空腔对应设有齿槽，齿牙与齿槽间隙配合。

所述的冲头和凹模分别通过各自独立的液压设备实现下行速度与下行位置的控制，冲头和凹模在单次镦锻下行停止时，封闭型腔高度减小、体积保持不变。

本发明涉及一种薄壁件渐进镦锻的成形方法，首先根据需成形薄壁件的尺寸拉深坯料得到坯件，并将坯件置于下圆柱形空腔中，坯件开口方向朝着上圆柱形空腔；然后反顶支撑件上推坯件至坯件顶部与上圆柱形空腔底部齐平；接着将芯棒从上圆柱形空腔顶部下压至坯件底部，在芯棒与上圆柱形空腔之间压入冲头至上圆柱形空腔底部，将坯件固定于封闭型腔内；最后保持芯棒与反顶支撑件之间的间距不变，控制冲头与凹模以不同的速度匀速下行对坯件进行渐进镦锻，在坯件底部与上圆柱形空腔底部齐平时，完成镦锻。

所述的薄壁件侧壁壁面横截面积为S_t、高度为I_t，坯件侧壁壁面的横截面积为S_b、高度为I_b，I_b×S_b＝S_t×I_t。

所述的冲头的下行速度为v₀、下行位移量为I_b-I_t，凹模的下行速度为v₁、下行位移量为I_b；二者均为匀速下行，且

理想情况下，所述封闭型腔和坯件在渐进镦锻中单次镦锻下行停止时两者体积相等，即在任一极短时间dt内，冲头下行的速度为V₀，冲头所对应的面积为S_t，则冲头下行造成的型腔体积减小量为S_t·V₀·dt，凹模的下行速度为V₁，凹模所对应的面积为(S_t‐S_b)，则凹模下行造成的型腔体积的增加量为(S_t‐S_b)·V₁·dt；当S_t·V₀·dt＝(S_t‐S_b)·V₁·dt，且S_t、(S_t‐S_b)为固定比例，因此只要速度保持固定比例，型腔体积理想状态下是保持不变的。

技术效果

与现有技术相比，本发明中采用了冲头和凹模两个主动元件，通过对下行速度的调节以及下行位置的控制，将整体镦锻分解为小区域镦锻的渐进累积，在此过程中无需更换冲头和凹模，减小了单次镦锻的坯件高度，能够防止镦锻过程发生屈曲、填充不满等缺陷，实现无缺陷镦锻。

附图说明

图1为典型壁厚差零件及薄壁齿形件示意图；

图2为本发明中装置结构示意图；