[发明专利]一种可控介质冷冲压成形工艺方法及其模具结构

权利要求书

1.一种可控介质冷冲压成形工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:模具准备阶段，上模通过螺栓固定在压机的上滑块上，上模为凹模，下模由压料圈和可变形的类聚氨酯凸模构成，在凸模上设置有凹槽，下模通过螺栓固定在压机的工作台上；

其中，凸模上的凹槽轮廓比需要成形的凹模凹槽轮廓大，并且凸模上的凹槽完全覆盖住凹模上的凹槽；

步骤S2：准备阶段，压料圈被托杆顶起到工作高度，压料圈和凸模支撑住成形用板料；

步骤S3：下压阶段，上滑块向下运动，上模和压料圈将板料压紧，以提供足够的压料力，板料被压紧在类聚氨酯凸模和压料圈上，随着上滑块的继续下行，压料圈在上模的作用下开始下行；

板料在上模与压料圈和凸模的作用下开始变形；

步骤S4：变形开始阶段，由于类聚氨酯凸模具有可变形性，随着压力的继续增大，变形首先在类聚氨酯凸模与板料接触的内边缘部分开始，凸模的材料从凹槽圆角部分开始由外到内逐渐产生变形，并往内侧扩展，凸模上的凹槽逐渐被填平并凸起，类聚氨酯凸模的边缘位置比内部先接触到板料；

聚氨酯凸模逐步变形并压紧板料，并逐渐到达凹模的凹槽圆角边缘部分；

步骤S5：变形发展阶段，当通过变形后的类聚氨酯凸模传递的力较大时，板料就会沿着凹模的圆角开始变形并逐渐贴紧凹模的圆角，由于类聚氨酯凸模传递的力始终在料厚方向上压紧板料，不存在径向的拉应力，因此凹模凹槽圆角外的板料不会流入要成形的封闭式凹槽；

步骤S6：后期成型阶段，随着类聚氨酯凸模的逐渐变形，类聚氨酯凸模变形后的区域成为压料区，随着成形的不断进行，压料区不断变大，待成形的封闭式凹槽圆角外的板料在压料力和圆角阻力的作用下难流入封闭式凹槽内，凹模凹槽内的板料在类聚氨酯凸模的作用下沿着凹模边缘慢慢贴靠内壁；

步骤S7：变形结束阶段，类聚氨酯凸模的凹槽被自身变形的材料填平并凸起成凹模凹槽的形状，在整个成形过程中，凹模凹槽内待变形的板料总是处于平面双向拉应力的状态，已经成形的板料完全贴紧在凹模的内壁上，最终在板料上成形出封闭式凹槽的形状。

2.根据权利要求1所述的可控介质冷冲压成形工艺方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述上模设置有反成形凹槽的形状，与产品的形状一致；

所述凸模上设置有反成形凹槽形状所用的凹槽形状，其凹槽轮廓比产品凹槽轮廓要大。

3.根据权利要求2所述的可控介质冷冲压成形工艺方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述凹槽内的板料处于自由状态，上模和压料圈提供的压料力仅把板料压紧。

4.一种可控介质冷冲压成形的模具结构，包括上模和下模，其特征在于，所述下模上设置有可变形的类聚氨酯凸模，所述类聚氨酯凸模在朝向待成形板料的一侧设置有用于引导变形的凹槽形状；

所述上模为刚性凹模，所述凹模上具有与产品形状一致的凹槽，所述类聚氨酯凸模上凹槽的外轮廓尺寸大于所述凹模上凹槽的外轮廓尺寸。

5.根据权利要求4所述的可控介质冷冲压成形的模具结构，其特征在于，所述类聚氨酯凸模采用聚氨酯材料类可变形的材料；

所述类聚氨酯凸模的外框设置有压料圈。

6.根据权利要求5所述的可控介质冷冲压成形的模具结构，其特征在于，所述聚氨酯的硬度为肖氏硬度80-95。

7.根据权利要求6所述的可控介质冷冲压成形的模具结构，其特征在于，所述类聚氨酯凸模的厚度大于或者等于80mm。

8.根据权利要求7所述的可控介质冷冲压成形的模具结构，其特征在于，所述类聚氨酯凸模上凹槽呈圆弧状，所述凹槽无棱边且设置倒圆。

9.根据权利要求8所述的可控介质冷冲压成形的模具结构，其特征在于，所述凹模上的凹槽在其底部具有排气孔，所述排气孔的直径为4mm-6mm。

10.根据权利要求9所述的可控介质冷冲压成形的模具结构，其特征在于，所述类聚氨酯凸模与压料圈的搭接面为平面或者曲面。