一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具的制作方法
【专利摘要】一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，包括模具本体、液压控制部分以及电气控制部分，所述模具本体的下模座上还设置有一组变压边力组件，变压边力组件之间通过聚氨酯弹性元件进行连接，并在下模座与变压边力组件之间还设置有液压油缸组；所述液压控制部分包括一个液压回路，而液压油缸组连接在此液压回路中，通过一个三位四通电磁阀进行控制；所述电气控制部分中包括一个行程开关，连接在一个延时控制回路中通过一个时间继电器的线圈和一个延时断开动合触头、一个延时闭合动断触头分别对三位四通电磁换向阀的两个电磁铁进行控制。本实用新型控制精度高，智能化操控，能够实现实时生效，性能稳定，同时降低了相关费用成本。
【专利说明】一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械制造领域中的冷冲压拉深模具领域，具体为一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具。
【背景技术】
[0002]在金属材料的拉深过程中，起皱和拉裂是常见的两种失效形式。起皱的原因是压应力造成的失稳，而拉裂是拉应力过大超过强度所致。在领域内一般认为，防止起皱的最为有效的方式是在拉深过程中施加压边力，合理的压边力对于减小废品率、提高工件质量具有重要意义。由于起皱现象理论上最易发生在拉深完成过程中10%~30%完成度的时刻，此时应给予最大的压边力，其后为了防止拉裂应不断减小压边力，因而在此过程中，压边力的施加应该按照从小到大，之后不断减小的规律进行变化以获得最佳的效果。
[0003]现行工艺方案中，对压边力的处理主要有三种方式:
[0004]1、在单动压力机上，利用弹簧或橡胶作为弹性元件，在压力机滑块向下运动时，压缩弹簧或橡胶，利用其弹性回复力作为压边力压迫工件。这种方式的缺陷在于:压边力的产生与压力机滑块做功同步进行，其压边力随弹性元件的压缩不断增大直到拉深完成。压边力从小到大，与拉深对压边力变化的要求相左。压边力太小容易起皱，太大又容易拉裂。
[0005]2、在单动压力机上，利用系统外提供的具有恒定压力压缩空气作用在工件上产生恒定的压边力。或者在双动压力机上，通过调整滑块与工件间的间隙大小，产生恒定的压边力。该方案产生的压边力优于方案一，但依然没有达到拉深对压边力的要求，起皱和拉裂的根本问题没有解决。同时需要特别提供压缩空气，或者对压力机有特别的要求。
[0006]3、利用多个压力传感器同时测量被拉深工件上有限个点位的压边力，按照拉深过程中压力变化的数学模型，通过计算机对伺服液压阀的适时控制，产生与需有一致的压边力，该方案理论上能完全有效地解决压边力与拉深需要一致的问题，切实防止起皱和拉裂的现象产生，其缺点在于:技术复杂、成本高，同时调试难度大，适应性差。再加上在加工过程中，由于拉深件形状和尺寸上的千差万别，其压边力的要求没有一般性，建立准确的数学模型的难度大，因而在工程上推广使用具有较大难度。
实用新型内容
[0007]本实用新型所解决的技术问题在于提供一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，该模具利用液压技术及电气控制技术对模具本体进行有效控制，使压边力按照从小到大，之后不断减小的规律变化，具有结构简单、调试维护技术要求低、经济适用的特点，能适应不同拉深件防皱抗裂的需要。
[0008]本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0009]一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，包括模具本体、液压控制部分以及电气控制部分，其中:
[0010]所述模具本体包括上模座以及下模座，上模座和下模座中分别设置与待加工的拉深工件相匹配的凸模和凹模，另外，在下模座上还设置有一组变压边力组件，所述变压边力组件包括一块活动板和一块压料板，活动板与压料板中间开孔使得上模座上的凸模能从压料板和活动板上的孔中通过，与下模座上的凹模结合，而活动板与压料板之间在开孔位置外缘通过一圈聚氨酯弹性元件进行胶接，使变压边力组件中的压料板在四边通过固连于下模座上的导柱限位，并能沿导柱方向实现上、下滑移，同时，在下模座与变压边力组件之间还设置有液压油缸组，液压油缸组的液压缸端与下模座固连，而活塞杆端穿过压料板和活动板，并通过固定螺母固连在活动板上。
[0011]所述液压控制部分包括一个液压回路，所述液压油缸组中的液压缸的有杆腔和无杆腔分别通过相互独立的液压管分别连接在此液压回路中的进液管路以及出液管路上，同时，在此液压回路中还串联有一个溢流阀和一个调速阀，在调速阀和溢流阀之间连接有一个三位四通电磁阀。
[0012]所述电气控制部分中包括一个行程开关，此行程开关位于压力机滑块行进轨迹上，通过滑块的行进进行开启，此行程开关与一个延时断开动合触头并联后并一同串联在一个延时控制回路中，且延时控制回路在行程开关和延时断开动合触头的并联部分的两侧还分别通过一个时间继电器线圈和一个延时断开动合触头与三位四通电磁阀的两个电磁铁相连。
[0013]在本实用新型中，上模座与压力机的滑块部分固连，而下模座上设置有用于固定在压力机上的固定件；而用于固定下模座的所述固定件包括但不限于螺纹固定件、电磁铁和固定座。
[0014]在本实用新型中，所述下模座上设置的液压油缸组中的油缸个数至少为两个，且在下模座的凹模外侧均匀排布。
[0015]在本实用新型中，所述聚氨酯弹性元件包括但不限于呈环状排布的弹性聚氨酯球、弹性聚氨酯圈。
[0016]在本实用新型中，所述调速阀位于液压油缸组侧，通过调整调速阀的阀门开度，可调整进出油缸的压力油流量与活塞杆的运动速度，以适应拉深工艺的不同行程和时间。
[0017]本实用新型的优点及有益效果在于:
[0018]1)、本实用新型使压边力的产生与压力机的做功行程联动，达到压边力按照从小到大，之后不断减小的规律变化、有效解决拉深过程中的起皱和拉裂现象的目的。为提高拉深件质量、减小拉深废品率提供了技术支撑。
[0019]2)、本实用新型结构设计紧凑实用、调试技术简单，元器件通配性好，且使用维护过程简单，配件价格低廉，属经济适用型技术方案，具有较强的推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的较佳实施例的下模座部分示意图。
[0021]图2为本实用新型的较佳实施例的液压控制部分的示意图。
[0022]图3为本实用新型的较佳实施例的电气控制部分的示意图。
[0023]图4为本实用新型的另一实施例的PLC控制部分示意图。
[0024]其中:1、下模座；2、油缸；3、导柱；4、压料板；5、活塞杆；6、固定螺母；7、聚氨酯弹性元件；8、活动板；9、三位四通电磁阀；10、调速阀；11、液压泵；12、溢流阀。
【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0026]参见图1的一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，在本实施例中，图1为本实用新型的较佳实施例的下模座部分示意图。上模座上的凸模从压料板4和活动板8上的中间孔中通过，与下模座上的凹模结合，实现闭模，完成拉深。
[0027]压料板4由通用模架上的导柱3导向，可沿导柱3上、下运动，活塞杆5空套在压料板4上，或与压料板4独立，即活塞杆5不限制压料板4的上、下运动。在本实施例中，选用聚氨酯垫圈作为聚氨酯弹性元件7与压料板4和活动板8胶接连为一体，而固定螺母6与活塞杆5通过螺纹连接。
[0028]在本实施例中，油缸2的数量为两个，两个油缸2在下模座I的凹模外侧均匀排布，当其上腔得压力油时，活塞杆5通过固定螺母6驱动活动板8和压料板4 一起向下运动，当压料板4碰到其下方的板材(工件)时，压料板4停止运动，活动板8继续向下从而压缩聚氨酯弹性元件7，产生由小到大的压边力。油缸2下腔得压力油时，活塞杆5向上运动，聚氨酯弹性元件7逐步释放，压边力不断减小，直至压料板4与板材(工件)分离。
[0029]如图2的液压控制部分的示意图，三位四通电磁阀9电磁铁DT1得电，右油腔接通，液压泵11开始向油缸2的有杆腔(上油腔)送油，推动活塞杆5向下，压缩聚氨酯弹性元件7，产生由小到大的压边力。电磁铁DT2得电，左油腔接通，推动活塞杆5向上，聚氨酯弹性元件7逐步释放，压边力不断减小。
[0030]在实施例中，调整调速阀10的开口，可调整进出油缸2的压力油流量与活塞杆5的运动速度，以适应拉深的不同行程和时间。
[0031]在实施例中，溢流阀12用以控制系统的最大压力，当系统压力超过溢流阀12设定压力时，溢流阀卸荷，达到保护系统、维持压力的作用。
[0032]如图3的电气控制部分的示意图，压力机向下运动时，其滑块上的挡块碰撞行程开关JT，使行程开关JT闭合，时间继电器线圈KT与电磁铁DT1得电使得三位四通电磁阀9右油腔接通，推动活塞杆5向下。同时，时间继电器延时断开动合触头!(!^接通并开始延时计时，时间继电器延时闭合动断触头02断开并开始延时计时，行程开关JT断开。在延时计时期间，活塞杆5通过固定螺母6驱动活动板8和压料板4 一起向下运动，当压料板4碰到其下方的板材(工件)时，压料板4停止运动，活动板8继续向下从而压缩聚氨酯弹性元件7，产生由小到大的压边力。若压边力使系统压力超过溢流阀12设定压力，溢流阀12卸荷。
[0033]在实施例中，延时计时的时间可根据拉深的速度和调速阀10设定的流量，调整时间继电器时间获得。
[0034]延时结束后，时间继电器延时断开动合触头KT1断开，延时间继电器线圈KT与电磁铁DT1失电，同时，时间继电器延时闭合动断触头KT 2闭合，电磁铁DT 2得电，三位四通电磁阀9左油腔接通，推动活塞杆5向上运动，聚氨酯弹性元件7逐步释放，压边力不断减小，直至压料板4与板材(工件)分离。
[0035]由于给油缸2的无杆腔(下油腔)和有杆腔(上油腔)输入相同的流量时，活塞杆5向上的移动速度小于向下的移动速度，即压边力增大的速度大于压边力减小的速度，或压边力增大的时间小于压边力减小的时间，与起皱最容易发生在拉深完成10%~30%的时刻，此时应给予最大的压边力，之后70°/『90%时间压边力减小的要求相适应。因此，按照拉深做功的时间，调整行程开关JT与滑块上的挡块碰撞位置，设定调速阀10的流量和时间继电器线圈KT的延时时间是十分方便的。
[0036]在图4所示的另一实施例中，作为替代方案，图3中所示电器控制系统，可以采用可编程序控制器(PLC)实现，采用PLC技术时所用梯形图如图4。PLC系统能提高控制系统的柔性，但对于不熟悉PLC技术的人员维护和使用略显不便。
[0037]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，其特征在于，包括模具本体、液压控制部分以及电气控制部分， 所述模具本体包括上模座以及下模座，上模座和下模座中分别设置于待加工的拉深工件相匹配的凸模和凹模，另外，在下模座上还设置有一组变压边力组件，所述变压边力组件包括一块活动板和一块压料板，活动板与压料板中间开孔使得上模座上的凸模能从压料板和活动板上的孔中通过，与下模座上的凹模结合，而活动板与压料板之间在开孔位置外缘通过一圈聚氨酯弹性元件进行胶接，使变压边力组件中的压料板在四边通过固连于下模座上的导柱限位，并能沿导柱方向实现上、下滑移，同时，在下模座与变压边力组件之间还设置有液压油缸组，液压油缸组的液压缸端与下模座固连，而活塞杆端穿过压料板和活动板，并通过固定螺母固连在活动板上； 所述液压控制部分包括一个液压回路，所述液压油缸组中的液压缸的有杆腔和无杆腔分别通过相互独立的液压管分别连接在此液压回路中的进液管路以及出液管路上，同时，在此液压回路中还串联有一个溢流阀和一个调速阀，在调速阀和溢流阀之间连接有一个三位四通电磁阀； 所述电气控制部分中包括一个行程开关，此行程开关位于压力机滑块行进轨迹上，通过滑块的行进进行开启，此行程开关与一个延时断开动合触头并联后并一同串联在一个延时控制回路中，且延时控制回路在行程开关和延时断开动合触头的并联部分的两侧还分别通过一个时间继电器线圈和一个延时断开动合触头与三位四通电磁阀的两个电磁铁相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，其特征在于，上模座与压力机的滑块部分固连，而下模座上设置有用于固定在压力机上的固定件；而用于固定下模座的所述固定件为螺纹固定件、电磁铁或者固定座。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，其特征在于，所述下模座上设置的液压油缸组中的油缸个数至少为两个，且在下模座的凹模外侧均匀排布。
4.根据权利要求1所述的一种具有自动控制功能的变压边力拉深模具，其特征在于，所述聚氨酯弹性元件为呈环状排布的弹性聚氨酯球或者弹性聚氨酯圈。
【文档编号】B21D37/10GK204247793SQ201420654075
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】周光永 申请人:湖南农业大学