一种级进式拉深模具及其操作方法

1.本技术涉及拉深成形技术领域，尤其涉及一种级进式拉深模具及其操作方法。


背景技术：

2.拉深成形是通过模具对板料施加复杂的外力，引发板内出现复杂的应力状态，促使板料产生理想方向的流动。在拉深成形过程中，需要安装压边装置产生摩擦抗力，以增加板料中的拉应力，控制材料的流动，避免起皱。压边力的大小是板材拉深成形中的重要工艺参数和控制手段。传统的板材拉深成形方式往往通过单动压力机的弹性压边圈和双动压力机的固定压边圈来产生拉深成形所需的压边力。
3.拉深模具是将平板坯料或半成品坯料拉深成开口空心件的一种模具，但对于拉深比过大的工件由于材料本身和模具结构的限制难以一步拉深成形，但是开发多个模具无疑增加了加工成本，而且使工作效率降低。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种级进式拉深模具及其操作方法，旨在解决现有拉深模具针对拉深比过大的工件难以一步拉深成形的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术提供一种级进式拉深模具，包括下模座、凸模组件和电磁铁，下模座内开设有成型型腔，成型型腔包括多层从上到下布置的分型腔，分型腔的横截面积从上到下依次递减，凸模组件包括中心凸模，中心凸模上套设有中间凸模，中间凸模上套设有外层凸模，中心凸模、中间凸模和外层凸模之间可在竖直方向进行相对移动，中心凸模、中间凸模和外层凸模可伸入对应的分型腔内，中心凸模的两侧壁、中间凸模的两侧壁和外层凸模的内侧壁均嵌设有电磁铁，电磁铁可通电和断电。
6.可选地，还包括上模座，上模座连接在中心凸模顶部，上模座用于带动中心凸模上下移动。
7.可选地，上模座包括上模板，上模板底部可拆卸连接有固定板，中心凸模连接在固定板底部。
8.可选地，上模板与固定板之间通过沉头螺钉连接。
9.可选地，中心凸模为圆柱形或椭圆柱形，中间凸模和外层凸模均为与中心凸模配套的圆形套筒或椭圆形套筒。
10.可选地，中心凸模为多面柱形，中间凸模和外层凸模均为与中心凸模配套的多面形套筒。
11.可选地，还包括压边圈，压边圈设置在下模座的顶部，压边圈用于固定坯料。
12.可选地，还包括底座，下模座设置在底座顶部。
13.一种级进式拉深模具的操作方法，包括以下步骤：
14.将坯料放置于下模座顶部对应位置，给定压边圈的压边力以将坯料固定住；
15.凸模组件整体下移，直至凸模组件将坯料压入第一层分型腔内；
16.中间凸模和外层凸模之间的所有电磁铁均断电，中心凸模和中间凸模继续下移将坯料的一部分压入第二层分型腔内，外层凸模留在第一层分型腔内；
17.中心凸模和中间凸模之间的所有电磁铁均断电，中心凸模继续下移将坯料的一部分压入第三层分型腔内，中间凸模留在第二层分型腔内，完成对坯料拉深成形成对应工件。
18.可选地，完成对坯料拉深成形成对应工件的步骤后，还包括以下步骤：
19.中心凸模上移退回至第二层分型腔内，直至中心凸模与中间凸模装配完成，中心凸模和中间凸模之间的所有电磁铁均通电；
20.中心凸模和中间凸模整体上移退回至第一层分型腔内，直至中间凸模与外层凸模装配完成，中间凸模与外层凸模之间的所有电磁铁均通电；
21.凸模组件整体上移退出第一层分型腔，取出工件。
22.本技术所能实现的有益效果如下：
23.本技术通过在各凸模之间设置可通电断电的电磁铁，可形成一套特殊结构的模具，通过对中心凸模、中间凸模和外层凸模之间的电磁铁分别通电或断电，实现凸模组件在各分型腔分别逐级进行拉深成形，仅将中心凸模连接动力源即可，无需每个凸模部分分别连接动力源进行单独空间，更无需通过多个模具分步成形，从而实现一步拉深成形，降低了模具成本，可节约模具制造成本5～20万元不等，也缩短了成型周期，生产效率可提升10％以上，采用本技术的模具，坯料仅需一次定位成型，且可确保在后续成形道次中不会发生窜动，从而避免了传统成形方式因重复定位而产生的累积误差，大大提高了最终成形工件的尺寸精度，实用性高。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
25.图1为本技术一种级进式拉深模具的结构示意图；
26.图2为本技术的实施例中对坯料一级拉深时的结构示意图；
27.图3为本技术的实施例中对坯料二级拉深时的结构示意图；
28.图4为本技术的实施例中对坯料三级拉深时的结构示意图；
29.图5为本技术的实施例中凸模组件一级回程时的结构示意图；
30.图6为本技术的实施例中凸模组件二级回程时的结构示意图；
31.图7为本技术的实施例中凸模组件完全回程时的结构示意图。
32.附图标记：
33.110-下模座，111-成型型腔，120-凸模组件，121-中心凸模，122-中间凸模，123-外层凸模，130-电磁铁，140-上模座，141-上模板，142-固定板，150-沉头螺钉，160-压边圈，170-底座，180-坯料，190-工件。
34.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
37.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
39.实施例1
40.参照图1-图7，本实施例提供一种级进式拉深模具，包括下模座110、凸模组件120和电磁铁130，下模座110内开设有成型型腔111，成型型腔111包括多层从上到下布置的分型腔，分型腔的横截面积从上到下依次递减，凸模组件120包括中心凸模121，中心凸模121上套设有中间凸模122，中间凸模122上套设有外层凸模123，中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123之间可在竖直方向进行相对移动，中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123可伸入对应的分型腔内，中心凸模121的两侧壁、中间凸模122的两侧壁和外层凸模123的内侧壁均嵌设有电磁铁130，电磁铁130可通电和断电。
41.现有技术中，针对拉深比较大的工件，需要进行多次拉深，且每次拉深后工件都发生一定形变，因此一般配备出多个不同型腔的拉深成形模具，以用于每次拉深后发生不同形变的工件，但是这样无疑增加了模具的使用成本，且后续成形道次中更换新的模具时容易发生窜动，这个过程也会因重复定位而产生累积误差，导致最终成形工件的尺寸精度比较低。若采用分级模具，即拆分成多个凸模分别控制其行程，每个凸模需要单独连接动力源，无疑会增加设备制造成本和制造难度，操作也麻烦复杂，实用性不高。
42.因此，在本实施例中，通过在各凸模之间设置可通电断电的电磁铁130，可形成一套特殊结构的模具，具体操作时，使凸模组件120整体下移，直至凸模组件120将坯料180压入第一层分型腔(即最上层分型腔)内，然后使中间凸模122和外层凸模123之间的所有电磁铁130均断电，中心凸模121和中间凸模122继续下移将坯料180的一部分压入第二层分型腔内，外层凸模123留在第一层分型腔内，再使中心凸模121和中间凸模122之间的所有电磁铁130均断电，中心凸模121继续下移将坯料180的一部分压入第三层分型腔内，中间凸模122留在第二层分型腔内，完成对坯料180拉深成形成对应工件190，操作方便快捷，简单有效。
本实施例通过对中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123之间的电磁铁130分别通电或断电，实现凸模组件120在各分型腔分别逐级进行拉深成形，仅将中心凸模121连接动力源(如液压机)即可，即仅需一组动力源即可，无需每个凸模部分分别连接动力源进行单独空间，更无需通过多个模具分步成形，从而实现一步拉深成形，降低了模具成本，可节约模具制造成本5～20万元不等，也缩短了成型周期，生产效率可提升10％以上，采用本实施例的模具，坯料180仅需一次定位成型，且可确保在后续成形道次中不会发生窜动，从而避免了传统成形方式因重复定位而产生的累积误差，大大提高了最终成形工件190的尺寸精度，实用性高。
43.另外，本实施例巧妙利用电磁铁130的通电得磁、断电失磁的功能，将其结合在模具中可达到意想不到的效果，可完全适应多级拉深方式的模具，其结构特征优势可易于实现机械化和自动化。而且本实施例选择电磁铁130而不是永久磁铁，是因为对于要求改变磁力或需要遥控的用途来说，电磁铁130是比较有益的，从而实现遥控和自动化的使用要求。
44.需要说明的是，根据成形工件190的拉深比，拉深比较小时，本实施例中的中间凸模122可取消设置，若拉深比较大时，本实施例中的中间凸模122可设置多组，以适应多级拉深，因此本实施例中的凸模组件120可进行灵活组装，可适用于各种拉深比的模具，具备通用性，无需单独配置对应规格的凸模组件120，进一步降低了模具成本。
45.另外需说明的是，中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123的边缘倒角在5～10mm之间，以保证中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123互相之间滑移时可顺利装配组合，且中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123之间的接触面应当粗糙设计，以增大凸模之间的摩擦力，提高装配时结构稳定性。
46.作为一种可选的实施方式，还包括上模座140，上模座140连接在中心凸模121顶部，上模座140用于带动中心凸模121上下移动。上模座140用于连接动力源，从而对中心凸模121施加可上下移动的机械动力。
47.作为一种可选的实施方式，上模座140包括上模板141，上模板141底部可拆卸连接有固定板142，中心凸模121连接在固定板142底部，上模板141与固定板142之间通过沉头螺钉150连接。
48.在本实施例中，可在固定板142上开设安装孔，安装孔顶部为台阶孔，中心凸模121可穿过安装孔，且中心凸模121顶部设置与台阶孔配合的台阶槽，完成中心凸模121在固定板142上的装配后，再通过沉头螺钉150将上模板141固定在固定板142上，即可完成对中心凸模121牢固装配，使其与上模座140形成一个整体进行运动，同时采用沉头螺钉150组装后，上模板141与固定板142表面无凸起，满足使用要求。
49.作为一种可选的实施方式，中心凸模121为圆柱形或椭圆柱形，中间凸模122和外层凸模123均为与中心凸模121配套的圆形套筒或椭圆形套筒。
50.作为另一种可选的实施方式，中心凸模121为多面柱形，中间凸模122和外层凸模123均为与中心凸模121配套的多面形套筒。
51.根据成形工件190的形状，凸模组件120形状结构应当对应配置，工件190的形状一般为圆筒形、椭圆筒形或多面套筒形，因此中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123设置成对应形状即可，满足成型外观要求。
52.需要说明的是，中心凸模121为圆柱形或椭圆柱形时，电磁铁130应当为对应弧度
的弧形块，以嵌入到中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123的侧壁内部，保证各凸模内外壁表面无凸起，互相之间可滑移。
53.作为一种可选的实施方式，还包括压边圈160，压边圈160设置在下模座110的顶部，压边圈160用于固定坯料180。压边圈160用于将初始坯料180施加压边力，从而将坯料180固定在下模座110的顶部，防止偏移，当坯料180被压入成型型腔111内后，即可撤销压边圈160。
54.作为一种可选的实施方式，还包括底座170，下模座110设置在底座170顶部。下模座110可通过若干螺钉连接在底座170上，底座170用于增加模具底部稳定性。
55.实施例2
56.参照图1-图7，本实施例提供一种级进式拉深模具的操作方法，包括以下步骤：
57.将坯料180放置于下模座110顶部对应位置，给定压边圈160的压边力以将坯料180固定住；
58.凸模组件120整体下移，直至凸模组件120将坯料180压入第一层分型腔内；
59.中间凸模122和外层凸模123之间的所有电磁铁130均断电，中心凸模121和中间凸模122继续下移将坯料180的一部分压入第二层分型腔内，外层凸模123留在第一层分型腔内；
60.中心凸模121和中间凸模122之间的所有电磁铁130均断电，中心凸模121继续下移将坯料180的一部分压入第三层分型腔内，中间凸模122留在第二层分型腔内，完成对坯料180拉深成形成对应工件190。
61.在本实施例中，基于级进式拉深模具，通过对中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123之间的电磁铁130分别通电或断电，可实现凸模组件120在各分型腔分别逐级进行拉深成形，仅将中心凸模121连接动力源，仅需一组动力源即可，无需每个凸模部分分别连接动力源进行单独空间，更无需通过多个模具分步成形，从而实现一步拉深成形，降低了模具成本，也缩短了成型周期，且可确保在后续成形道次中不会发生窜动，从而避免了传统成形方式因重复定位而产生的累积误差，大大提高了最终成形工件190的尺寸精度，实用性高。
62.实施例3
63.参照图1-图7，本实施例将级进式拉深模具中的中间凸模122设置两组，分别为中间凸模a和中间凸模b，中间凸模a套设在中心凸模121上，中间凸模b套设在中间凸模a上，外层凸模123套设在中间凸模b上，各凸模之间同样嵌设对应电磁铁130，则分型腔应当设置有四层，因此本实施例提供一种级进式拉深模具的操作方法，包括以下步骤：
64.将坯料180放置于下模座110顶部对应位置，给定压边圈160的压边力以将坯料180固定住；
65.凸模组件120整体下移，直至凸模组件120将坯料180压入第一层分型腔内；
66.中间凸模b和外层凸模123之间的所有电磁铁130均断电，中心凸模121、中间凸模a和中间凸模b继续下移将坯料180的一部分压入第二层分型腔内，外层凸模123留在第一层分型腔内；
67.中间凸模a和中间凸模b之间的所有电磁铁130均断电，中心凸模121和中间凸模a继续下移将坯料180的一部分压入第三层分型腔内，中间凸模b留在第二层分型腔内；
68.中心凸模121和中间凸模a之间的所有电磁铁130均断电，中心凸模121继续下移将
坯料180的一部分压入第四层分型腔内，中间凸模a留在第三层分型腔内，完成对坯料180拉深成形成对应工件190。
69.实施例4
70.参照图1-图7，本实施例在实施例2的基础上，完成对坯料180拉深成形成对应工件190的步骤后，还包括以下步骤：
71.中心凸模121上移退回至第二层分型腔内，直至中心凸模121与中间凸模122装配完成，中心凸模121和中间凸模122之间的所有电磁铁130均通电；
72.中心凸模121和中间凸模122整体上移退回至第一层分型腔内，直至中间凸模122与外层凸模123装配完成，中间凸模122与外层凸模123之间的所有电磁铁130均通电；
73.凸模组件120整体上移退出第一层分型腔，取出工件190。
74.本实施例为对坯料180拉深成形成对应工件190后，对中心凸模121、中间凸模122和外层凸模123回程控制方法，直到凸模组件120整体退出后，即可取出工件190。
75.以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。