专利名称：金属板料半模成形工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄板成形技术领域，特别是涉及一种金属板料半模成形工艺。
背景技术：
传统刚性凸凹模拉深工艺对大拉深比的深拉深零件的成形需要多次拉深成形，成形质量较差。对于低塑性、大变形件的拉深甚至无法成形。为此，人们提出了半模成形工艺(亦称板料软模成形)。
板料半模成形是利用某种传力介质作为凸模(或凹模)，再用一刚性凹模(或凸模)，在传压介质的压力作用下，使板料按刚性模具的形状成形的工艺。
在板料半模成形工艺中，冷态的半模成形有以水或油为传力介质的液态成形，以粘性材料作为传力介质的半模成形，以弹性体橡胶为传力介质的半模成形，以气体作为传力介质的超塑胀形和爆炸成形以及以熔融状态的玻璃作为传力介质的热半模成形。这些工艺的出现，促进了板料成形技术的发展，特别是以油或水(乳化液)为传力介质的半模成形最具有代表性。
以油或水(乳化液)为传力介质的半模成形，其特点是压力分布均匀。然而，均匀分布的压力并不利于成形件厚度的控制，成形过程中一旦某处材料出现局部变薄，将极易在变薄区产生破裂。此外，液压成形过程由于密封控制困难，必须使用密封圈强制密封，使材料流动受到限制，导致板料靠变薄来变形，这就大大制约了板材成形极限的发挥。在这种情况下，为成形出合格产品往往需要增大板材厚度，使材料重量提高。另外，由于密封困难，易产生泄漏且泄漏控制较难，经常导致成形失败。当成形失败时，油液飞溅，污染环境，危及操作工人。因此，液压成型的应用受到了限制。
以粘性材料作为传力介质的半模成形主要工艺特点是粘性介质不仅克服了橡胶不能方便的实现压力控制和难于对零件精确成形的特点，又弥补了充液成形对生产造成污染和难以保持长时间良好密封的缺陷。但也存在着由于粘性介质仍然需要较好的密封环境，需要比较复杂的控制系统、粘性介质和模具系统成本高等不足。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种金属板料半模成形工艺，本发明具有液压成形工艺的优点，对于需多次拉深的大拉深比的深拉深零件成形，本工艺可以一次成形。该发明为解决形状复杂、大拉深比的深拉深零件成形方法提供了一条新的有效途径。
这种金属板料半模成形成形工艺，采用固体颗粒传压介质5的传力作用对板料4进行半模成形，其工艺步骤是a.根据被加工零件外形形状制造凹模1的型腔和压头7，压头7的参数为压头7的锥角30°≤α≤180°；压头7与盛料筒6之间配合属间隙配合，其直径比被加工件的直径小1-5mm；b.板料4放置在上压边圈3与下压边圈2之间，并在盛料筒6中充满固体颗粒传压介质5；通过压力机对上压边圈3施加一压力F，压紧板料4，防止板料起皱；c.通过压力机对压头7施加一压力P，使固体颗粒传压介质5产生成形压力，板料4在固体颗粒传压介质5的成形压力作用下，产生塑性变形，当板料4变形完全与凹模紧贴时，成形完毕。
固体颗粒传压介质5是天然沙或高硬度钢球，高硬度钢球的直径φ≤4mm，硬度HRC≥50。
本发明采用了固体颗粒代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行半模成形。由于固体颗粒具有液体的某些特点，如具有良好的流动性及体积近似不可压缩性，因此本工艺具有液压成形工艺的优点，克服了液压成形密封困难、需一套专门的液压系统，模具成本高的缺点。就传统刚性凸凹模拉深工艺而言，对于大拉深比的深拉深零件成形需多次拉深，而本新工艺可以一次成形。本新工艺的提出为解决形状复杂、大拉深比的深拉深零件成形提供了一条有效途径。
本发明克服了液压成形密封困难、油液污染的缺点，提供一种适合金属板料一次成形的深拉深工艺。具有零件成形质量好、模具结构简单、模具成本低、能源消耗低、利于绿色环保的板料成形工艺及其模具。
本发明的有益效果是，通过调节压力分布就可以对成形中材料的流动实现有效控制，达到控制材料变薄的目的，从而可以提高板材成形极限和提高板材的成形性能。对于深拉深零件的板材成形可以取代传统凸凹模多次拉深，实现一次成形。在固体颗粒介质半模成形过程中不需要密封。可用于生产表面质量、精度要求较高、难于变形的简单或复杂零件。
图1是本成形新工艺成形前状态示意图；图2是本成形新工艺成形后状态示意图。
在图1、图2中，中1.凹模，2.下压边圈，3.上压边圈4.板料，5.固体颗粒传压介质，6.盛料筒，7.压头。
具体实施例方式
图1是成形模具准备阶段，在此阶段，根据被加工零件外形形状制造凹模1的型腔。压头7的参数为压头7的锥角α＝70°，压头7与盛料筒6之间配合属间隙配合，压头7的直径比被加工件的直径小2mm。采用的固体颗粒传压介质5是天然沙。板料4放置在上压边圈3与下压边圈2之间，并在盛料筒6中充满固体颗粒传压介质5，通过压力机对上压圈3施加一压力F，压紧板料4，防止板料起皱，然后对通过压力机对压头7施加一压力P，使固体颗粒传压介质5产生成形压力，板料4在固体颗粒传压介质5的成形压力作用下，产生塑性变形。当板料4变形完全与凹模紧贴时，成形完毕，进入图2最终成形阶段。
本发明所需设备为机械压力机或液压机。
权利要求
1.一种金属板料半模成形成形工艺，采用固体颗粒传压介质(5)的传力作用对板料(4)进行半模成形，其特征是a.根据被加工零件外形形状制造凹模(1)的型腔和压头(7)，压头(7)的参数为压头(7)的锥角30°≤α≤180°；压头(7)与盛料筒(6)之间配合属间隙配合，其直径比被加工件的直径小1-5mm；b.板料(4)放置在上压边圈(3)与下压边圈(2)之间，并在盛料筒(6)中充满固体颗粒传压介质(5)；通过压力机对上压边圈(3)施加一压力F，压紧板料(4)，防止板料(4)起皱；c.通过压力机对压头(7)施加一压力P，使固体颗粒传压介质(5)产生成形压力，板料(4)在固体颗粒传压介质(5)的成形压力作用下，产生塑性变形，当板料(4)变形完全与凹模紧贴时，成形完毕。
2.根据权利要求1所述的金属板料半模成形工艺，其特征在于固体颗粒传压介质(5)是天然沙。
3.根据权利要求1所述的金属板料半模成形工艺，其特征在于固体颗粒传压介质(5)是高硬度钢球，其直径φ≤4mm，硬度HRC≥50。
全文摘要
本发明属于一种金属板材半模成形的制造方法。该发明采用固体颗粒代替刚性凸模的作用对板料进行半模成形。其技术特征是采用直径φ≤4mm高硬度钢球或天然沙等固体颗粒作为传力介质；根据被加工零件的外形形状制成凹模型腔；采用压头对固体颗粒传压介质加压，使固体颗粒传压介质产生成形压力，使金属板料产生塑性变形。本发明优点在于零件成形质量好、模具结构简单、模具成本低、能源消耗低、利于绿色环保。
文档编号B21D26/00GK1644262SQ20051000716
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月24日 优先权日2005年1月24日
发明者赵长财 申请人:燕山大学