专利名称：汽车螺母板类零件的温差成形装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车模具制造技术领域，尤其涉及汽车螺母板类零件的温差成形
>J-U ρ α装直。
背景技术：
当前汽车用螺母板的最常用制造方式是将螺母通过铆接或焊接方式连接在母板上。然而，螺母和母板连接处受汽车行进中的疲劳载荷和振动，易导致上述二者的松脱失效，以致会导致安全隐患发生。后来，有人发明了螺母和母板一体结构的螺母板，初始坯料为厚度都在2mm以上的中厚板，考虑到螺纹结构尺寸，螺母的壁厚与母板厚度之比应大于1.2，采用先冲压拉深后镦压的方式来提高壁厚，以满足强度要求。螺母凸台部分所需体积需要多道次冲压拉深获得，而避免拉深过程中的壁厚减薄，提高板料拉深系数，减少工艺道次，提高生产率则成为螺母板类零件成形领域的一个难点。因此，开发新工艺成为提高汽车用钢板成形能力的主要途径之一。近年来，温差成形方法在镁合金、铝合金以及不锈钢材料成形方面已经成为研究和应用的热点。它不仅可以充分利用材料的机械性能，满足产品质量的同时，大幅度提高生产效率，降低成本，具有环保性。在中国专利公开号为CN 1943899A的发明专利中，公开了一种镁合金板材变压边力差温拉延方法，该专利的特征自述为:它采用具有凸模、压边板、凹模、凹模垫板的模具，先将凹模、压边圈温度加热到200°C 250°C之间；然后将0.8mm厚的镁合金板坯涂上耐高温润滑油后放入模具中，保温时间为5 10分钟；所述的压边板和凹模沿径向分别均布有8个加热孔，内置加热棒。该发明的不足之处:(I)凹模、压边圈加热温度为200°C 250°C之间，仅局限于成形材料为镁合金板材，而对于大量使用的普通汽车用钢材温差拉深的加热温度则没有涉及。(2)镁合金板材多用于成形大而薄的结构件，如上所述使用的镁合金板材 厚度为0.8mm,属于薄板,与中厚板相比拉深成形时厚度方向更容易起皱失稳，而上述发明中采用成形过程中压边力由大到小的变压边力方法解决起皱对成形设备要求高，难以准确控制，没有考虑像汽车螺母板类零件既需要大规模生产又属于中厚板的成形问题。(3)凹模、压边圈径向分布的8个加热孔，内置加热棒加热，在凹模和压边圈沿圆周表面易出现加热棒垂直表面附近温度高于无加热棒的垂直表面，从而沿圆周方向出现温度不均匀现象，从而加剧板料厚向起皱的发生。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种汽车螺母板类零件的温差成形装置。本实用新型是通过对压边圈、凹模加热及凸模冷却形成温差，通过合适的热传导方式设置使坯料各部分处于有利于拉深的温度分布，充分利用汽车用钢的力学性能，提高拉深极限的成形工艺，从而减少螺母板成形的拉深次数。本实用新型提出一种汽车螺母板类零件的温差成形装置，包括压机和模具，所述模具包括凸模、压边圈、凹模，所述凸模连接在压机的下模座上，卸料螺钉穿过所述凸模底座上的孔与压边圈通过顶部螺纹连接；所述凹模和上垫板通过螺钉连接在压机的上模座上；其特征在于，所述压边圈和凹模外围设置有加热装置；所述凸模中心设有通气流道。通过对压边圈、凹模加热以及使凸模冷却形成温差，使坯料各部分处于有利于拉深的温度分布。优选地，所述压边圈和凹模为圆形结构，外圆周设置有带式加热装置。优选地，沿所述压边圈和凹模周向均布有多个测温热电偶孔，由外接温控仪实时精确控制所述压边圈和凹模的温度。优选地，所述压边圈和凹模与坯料接触面设置有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有电热丝。优选地，所述电热丝外接可控电阻，可调节发热功率。优选地，所述电热丝上表面盖有一层黄铜环。优选地，所述凸模底部设有通气垫片，所述通气垫片包括一个中心进气孔和多个带有斜度的通槽。优选地，所述通槽的形状为半月牙形。优选地，所述上模座和上垫板设置有隔热凹槽。本实用新型通过精确控制和调节凸模、凹模和压边圈的温度，实现了汽车螺母板类零件温差拉深。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果(I)在本实用新型中相应的工艺参数范围内，与传统的拉深相比，板料的拉深极限能提高15%以上。(2)相对于薄板类镁合金而言，本实用新型增加了温差拉深在钢材和中厚板方面的应用。(3)针对螺母板类零件多道次拉深可以显著减少2 4道拉深工序，实现了工序简化，效率提高，成本降低。(4)操作简便、易于实现控制和调节各个工作部件的温度。(5)通过合适的加热装置设置方式以及补偿内外温度梯度方式，使坯料各部分处于有利于拉深的温度分布；有效克服了现有技术加热装置设置不当导致的沿压边圈和凹模的圆周方向出现温度不均匀现象，从而加剧板料厚向起皱的发生等问题。
关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及所附图式得到进一步的了解。图1为本实用新型汽车螺母板类零件的温差成形装置结构示意图；图2和图3为本实用新型汽车螺母板类零件的温差成形装置中通气垫片结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。本实用新型的汽车螺母板类零件的温差成形装置如图1所示，包括下模座1，凸模2，导柱3，导套4，上垫板5，打料钉6，弹簧7，上模座8，凹模9，黄铜环10，带式加热装置11，压边圈12，卸料螺钉13，通气垫片14。下模座I和凸模2用螺钉连接在一起，其中凸模2通过销钉过盈配合定位。卸料螺钉13穿过凸模底座上的孔与压边圈12通过顶部螺纹连接，压机顶杆上升推动卸料螺钉13从而带动压边圈12运动。凹模9和上垫板5通过螺钉连接在上模座8上，由销钉过盈定位，上模座8和上垫板5同时开有布置隔热材料的凹槽。弹簧7和打料钉6 —起固定在上垫板5阶梯孔中，形成凹模里的顶料装置。整套模具由导柱3和导套4导向和定位。所述压边圈12和凹模9为圆形结构，外表面套有定制的具有一定功率的带式加热装置11。沿周向均布有四个测温热电偶孔，由外接温控仪实时精确控制压边圈12和凹模9的温度。由于上模座8和上垫板5均设置了隔热保温槽，因此，该带式加热装置可较快地一体化加热压边圈12和凹模9。然而，由于是从外部加热，压边圈12和凹模9的外部和内部会存在一定的温度梯度，为解决这一问题，在压边圈12和凹模9与坯料接触面均设置有位置错开的环形凹槽，该环形凹槽的横截面为半圆形，该半圆形槽内置加有陶瓷管的电热丝，该电热丝外接可控电阻，可以调节发热功率，补偿上述的温度梯度，同时电热丝上表面盖有一层黄铜环10,提闻传热效率。所述的凸模2在中心开有通气流道，所述凸模2底部设有通气垫片14，如图2和3所示，通气垫片14内部有一个中心进气孔15和八个带有斜度的通槽16，通槽16的形状为半月牙形。通气垫片14的中心进气孔15与设置于所述通气流道内的软管相连通，构成压缩空气的进气通道，通气垫片14的通槽16与通气流道以及环境空气相连通，构成排气通道。压缩空气经过软管、通气垫片14的中心进气孔15和内置软管进气，内置软管将凸模2的通气流道自然分为进气通道和排气通道，压缩空气然后利用底部通气垫片14的八个带有斜度的均布半月牙形通槽16形成排气通道，最后通过凹模底座对应均布的八个半圆槽与环境空气相连，完成进气一排气循环，达到对凸模的冷却效果，使凸模保持在一定的温度。本实施例工作时，具体实施步骤及参数如下1、设定压机工作运行速度为60mm/min和压边力16KN。2、利用带状加热装置对模具中的凹模和压边圈加热，调节温控仪使二者温度处于250°C 300°C之间。3、同时由软管连接车间高压空气压缩机产生的高压空气通入凸模，通过调节阀门控制压强使凸模温度保持在25°C 50°C。4、将2. 5mm厚的10号钢坯料涂上石磨基润滑油后放入压边圈定位圈中，启动液压系统，使压边圈和凹模闭合，对坯料进行预热2 5min。5、当坯料温度达到钢材温差成形预定温度的范围，上模部分向下运行完成预定成形高度(完成行程15 25mm),运行速度为60mm/min。6、当行程到达预定行程后，主缸卸压，上模按一定返回速度回退，由打料装置打料。7、下模顶出缸启动，使压机顶杆上升推动卸料螺钉从而带动压边圈运动，完成卸料。8、取出拉深件，完成一次温差拉深过程，即可获得拉深系数小于普通拉深的螺母板制件。综上所述，本实用新型的汽车螺母板类零件的温差成形系统的原理为采用温差拉深法，一边使凹模和压边圈加热，使热量传递到坯料法兰区，一方面使拉深成形的凸模冷却；由于凸模被冷却，使凸模圆角的坯料的断裂抗力保持较高的值，由于法兰部分被加热，这个部位的材料的变形抗力因而降低，故能提高拉深性能。本实用新型的汽车螺母板类零件的温差成形系统通过在压边圈和凹模的外圆周设带式加热装置，以及在与坯料接触面设环形凹槽，内置电热丝，外接可控电阻，通过调节发热功率，补偿外部加热产生的温度梯度等方式，使坯料各部分处于有利于拉深的温度分布，充分利用汽车用钢的力学性能，提高拉深极限的成形工艺，从而减少螺母板成形的拉深次数。本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。
权利要求1.一种汽车螺母板类零件的温差成形装置，包括压机和模具，所述模具包括凸模、压边圈、凹模，所述凸模连接在压机的下模座上，卸料螺钉穿过所述凸模底座上的孔与压边圈通过顶部螺纹连接；所述凹模和上垫板通过螺钉连接在压机的上模座上；其特征在于，所述压边圈和凹模外围设置有加热装置；所述凸模中心设有通气流道。
2.如权利要求1所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于所述压边圈和凹模为圆形结构，外圆周设置有带式加热装置。
3.如权利要求2所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于沿所述压边圈和凹模周向均布有多个测温热电偶孔。
4.如权利要求1所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于所述压边圈和凹模与坯料接触面设置有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有电热丝。
5.如权利要求4所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于所述电热丝外接可控电阻。
6.如权利要求4所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于所述电热丝上表面盖有一层黄铜环。
7.如权利要求1所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于所述凸模底部设有通气垫片，所述通气垫片包括一个中心进气孔和多个带有斜度的通槽。
8.如权利要求7所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于所述通槽的形状为半月牙形。
9.如权利要求1所述的汽车螺母板类零件的温差成形装置，其特征在于所述上模座和上垫板设置有隔热凹槽。
专利摘要本实用新型提出一种汽车螺母板类零件的温差成形装置，包括压机和模具，所述模具包括凸模、压边圈、凹模，所述凸模连接在压机的下模座上，卸料螺钉穿过所述凸模底座上的孔与压边圈通过顶部螺纹连接；所述凹模和上垫板通过螺钉连接在压机的上模座上；其特征在于，所述压边圈和凹模外围设置有加热装置；所述凸模中心设有通气流道。通过对压边圈、凹模加热以及使凸模冷却形成温差，使坯料各部分处于有利于拉深的温度分布。本实用新型通过合适的热传导方式设置使坯料各部分处于有利于拉深的温度分布，充分利用汽车用钢的力学性能，提高拉深极限的成形工艺，从而减少螺母板成形的拉深次数。
文档编号B21D22/20GK202910140SQ20122045412
公开日2013年5月1日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者王芳芳, 孔飞, 颜震, 张壮志, 梁建光, 申昱, 孔啸 申请人:江苏申模数字化制造技术有限公司