铝合金薄板高盒形件拉伸成形工艺的制作方法

本发明涉及冲压加工领域，具体涉及一种铝合金薄板高盒形件拉伸成形工艺。

背景技术：

铝合金油箱具有重量轻、耐腐蚀性良好等优点，在装甲车辆上得到了广泛应用。铝合金油箱主要由箱体、端板、隔板及法兰等零部件组成，其中两端的端板为高盒形拉伸件，材料为5A06铝合金，铝板厚度为3mm，与箱体采用对接接头及搭接接头，焊接后进行压力试验，用水或空气在0.075MPa压力下将油箱进行5mins静压试验，不允许有漏水漏气现象，在使用过程中不允许存在渗漏现象。

目前工厂铝合金油箱焊接方法采用手工焊接，焊接过程完全依靠手工操作，对操作工人的技能要求非常高，在焊接过程中容易产生未焊透、过烧及产生密集气孔等焊接缺陷，焊接质量不稳定，导致焊缝疲劳极限降低，在跑车震动和焊接应力的共同作用下造成焊缝开裂失效出现漏油现象，同时铝合金油箱焊接劳动强度大，焊接生产率低。为提高铝合金油箱的焊接质量，减少焊缝数量，降低工人的劳动强度，提高焊接生产效率，达到适应油箱的机器人自动化焊接的目的，因此，将油箱端板高度由原来的25mm提高到60mm。

故本领域需要一种可以解决以上问题的铝合金薄板高盒形件拉伸成形工艺。

技术实现要素：

为克服现有技术中拉伸成形工艺的不足，本发明提供一种成形好、延伸率高、节省成本、劳动强度低的铝合金薄板高盒形件拉伸成形工艺。具体方案如下：

一种铝合金薄板高盒形件拉伸成形工艺，包括如下步骤：

S1、毛坯料尺寸计算；

S2、铝合金板料检查：退火状态，表面平整、光滑，无划伤、裂纹、锈蚀等缺陷，周边无毛刺；

S3、模具安装及设置：将模具安装在冲床上，控制好拉伸模工作部分的凸模和凹模间隙、压料装置的压边力及闭合高度，以后每次拉伸都要调整好压边力和闭合高度，保证零件的拉伸高度；

S4、模具润滑：铝合金材料具有较强的粘模性，且在拉深过程中，材料与模具表面直接接触，相互间作用的压力很大，材料在凹模表面滑动时，产生很大的摩擦，易使工件破裂，因此，将凸模与凹模周边涂上润滑油，便于零件拉伸；

S5、零件拉伸。

根据本发明的一个优选实施例，

S1包括如下步骤：

S11、按压弯计算壁部展开长度L无凸缘L＝h+0.57r底；

S12、按拉伸计算角部毛坯半径R；

无凸缘

S13、从ab线段的中心向半径为R的圆弧引切线；

S14、在直线与切线的交接处，用半径为R的圆弧光滑连接，得到毛坯外形。

根据本发明的一个优选实施例，S5包括如下步骤：

S51、模具安装在冲床上，加工零件时，将铝合金材料的毛坯料放在压料板平面上，模具上部分在压力机气缸作用下向下运动，随着模具上部分向下运行，模具上、下部分逐渐贴合，随后，在凹模、凸模、压料板的共同作用下完成零件拉伸工序；在打料杆的作用下零件退出凹模，将零件从模具中拿出，第一次拉伸工序完成；

S52、第一次拉伸工序完成后零件进行第一次热处理，温度为310℃～330℃，冷却介质为空气，保温时间1.5小时；

S53、调整冲床闭合高度，进行零件第二次拉伸，拉伸工序与第一次的相同，

S54、第二次拉伸工序完成后零件进行第二次热处理，温度为370℃～390℃，冷却介质为空气，保温时间1.5小时；

S55、调整冲床闭合高度，进行零件第三次拉伸，拉伸工序与第一次的相同；

S56、第三次拉伸工序完成后零件进行第三次热处理，温度为440℃～460℃，冷却介质为空气，保温时间1.5小时；

S57、调整冲床闭合高度，进行零件第四次拉伸，拉伸工序与第一次的相同；

S58、第四次拉伸工序完成后零件进行第四次热处理，温度为460℃～480℃，冷却介质为空气，保温时间1小时。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1、本技术方案采用四次拉伸、四次热处理的加工方式，将铝合金端板拉伸至需要的高度和形状，在每次拉伸的基础上，进行一次热处理，拉伸和热处理交叉进行，逐渐将材料加工至需要的性能，使材料拉伸后的成形效果良好，且油箱端板高度由原来的25mm提高到60mm，因此材料在拉伸后的成形效果会进一步优良，从而满足生产需要。

2、本技术方案对材料进行四次拉伸、四次热处理，拉伸和热处理交叉进行，最终将材料的延伸率由13％延伸至29％，大大提高了材料的机械性能，从而可以达到适应油箱的机器人自动化焊接的目的，大大提高了生产效率。

3、本工艺仅用普通冲压设备冲压出符合要求的高盒形件，通过改善工艺达到了提高产品质量的目的，相比更新设备等方式，从整体上节约了生产成本，减轻了企业负担。

4、采用自动化焊接，提高了焊接质量，节约了生产时间，减轻了工人的劳动强度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为盒形件的毛坯的视图一；

图2为盒形件的毛坯的视图二；

图3为拉伸盒形件的拉伸模具的结构示意图；

图4为合格工件的立体图；

图5为试验样件的立体图；

图中：1、上模板，2、打料板，3、打料杆，4、凸模，5、凹模，6、压料板，7、顶杆，8、下模板，9、销钉，10、内六角螺钉，11、起重销。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1～图5，本发明设计、制造出深拉伸模具，为了提高材料的延伸率，确定了5A06板材进行拉深前的热处理工艺参数，形成整套技术文件，采用普通冲压设备一套模具多次拉伸,实现铝合金油箱冷拉深成形相对高度H/B由0.13提高到0.32。

将不适宜于冷深拉伸成形的材料5A06扩展至冷深拉伸成形。5A06铝板是AL-Mg系防锈铝，抗拉强度为32kgf/mm²,延伸率为13％，具有较高强度和耐腐蚀稳定性，在退火和挤压状态下塑性尚好，油箱端板采用专用的优质铝合金5A06，能够满足中轻型车辆总体减重的要求，具有重量轻、强度高，耐蚀性、焊接性能、机械加工性能良好等优点，在冷作硬化塑性低的状态，将延伸率从13％提高到29％，采用科学合理的工艺手段拉伸成形。

为了提高材料的延伸率，对5A06板材进行拉深前的热处理。

5A06的热处理工艺方案见表1。

表1

5A06热处理后的机械性能见表2。

表2

对比表1、表2可以得出，通过对材料5A06进行热处理，5A06的延伸率显著提高，延伸率由13％提高到29％。且拉伸使用的模具为普通冲压设备。

通过实践与优化，摸索出适宜的热处理方法——拉伸后第一次热处理，温度为310℃～330℃，冷却介质为空气，保温时间1.5小时；第二次热处理，温度为370℃～390℃，冷却介质为空气，保温时间1.5小时；第三次热处理，温度为440℃～460℃，冷却介质为空气，保温时间1.5小时；第四次热处理，温度为460℃～480℃，冷却介质为空气，保温时间1小时。

这种热处理的有效性在实际拉伸成形过程中得到了验证，油箱端板拉伸高度得以达到，外观质量好，无起皱、拉裂等缺陷。

工艺流程：

下料→一次拉伸→热处理→二次拉伸→热处理→三次拉伸→热处理→四次拉伸(具体参数见表3)

准备工作：

S1、铝合金5A06材料：毛坯料的计算

根据确定的拉深样件图纸，对每一轮工艺毛坯的形状、尺寸作出调整，由常规的长方形或圆形改为长圆形，即长方形尖角倒圆，并对毛坯圆角进行了优化，具体计算如下：

S11、按压弯计算壁部展开长度L无凸缘L＝h+0.57r底

S12、按拉伸计算角部毛坯半径R

无凸缘

S13、从ab线段的中心向半径为R的圆弧引切线；

S14、在直线与切线的交接处，用半径为R的圆弧光滑连接，可得毛坯外形。

S2、铝合金5A06板料：退火状态，表面平整、光滑，无划伤、裂纹、锈蚀等缺陷，周边无毛刺。

S3、模具安装及设置：请参阅图3，将模具安装在冲床上，控制好拉伸模工作部分凸模4和凹模5的间隙、压料装置的压边力及闭合高度，以后每次拉伸都要调整好压边力和闭合高度，保证零件的拉伸高度。

S4、模具润滑：5A06材料具有较强的粘模性，且在拉深过程中，材料与模具表面直接接触，相互间作用的压力很大，材料在凹模表面滑动时，产生很大的摩擦，易使工件破裂，因此需将凸凹模模具周边涂上润滑油，便于零件拉伸。

S5、零件拉伸：

请继续参阅图3，模具安装在冲床上，加工零件时，将材料5A06毛坯料放在压料板6平面上，由上模板1、打料板2、打料杆3和凹模5等组成的模具上部分在压力机气缸作用下向模具下部分运动，模具下部分由凸模4、压料板6、顶杆7、下模板8和起连接作用的销钉9、内六角螺钉10和起重销11等组成，随着模具上部分向下运行，模具上、下部分逐渐贴合，零件被压紧，随后，在凹模5、凸模4、压料板6的共同作用下完成零件拉伸工序。在打料杆3的作用下零件退出凹模5，将零件从模具中拿出，第一次拉伸工序完成。第一次拉伸工序完成后零件进行第一次热处理，在310℃～330℃冷却介质空气，保温时间1.5小时。

随后，调整冲床闭合高度，进行零件第二次拉伸，拉伸工序与第一次的相同，第二次拉伸工序完成后零件进行第二次热处理，在370℃～390℃冷却介质空气，保温时间1.5小时。

然后调整冲床闭合高度，再进行第三次、第四次拉伸，拉伸工序均与第一次相同，两次拉伸工序之间为第三次热处理。第三次热处理，温度为440℃～460℃，冷却介质为空气，保温时间1.5小时；第四次热处理在第四次拉伸后进行，温度为460℃～480℃，冷却介质为空气，保温时间1小时。铝合金盒形件经过多次拉伸后，完全可以达到产品设计要求。

铝合金盒形件多次拉伸高度极限值见表3。

表3铝合金盒形件多次拉伸高度极限值

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。