[发明专利]钛合金板材用单行程拉深高方形盒形件制造装置及工艺

说明书

一种钛合金板材用单行程拉深高方形盒形件制造装置及工艺，通过两段式结构的锥形凹模，用一个工步在各种型式双锥形凹模中一个工步完成。能够用圆形毛坯在无压边圈压边条件下，用方形凸模在双锥形形凹模中成形，凹模上部分是双锥形，下部分是方形。这时锥形表面与方形零件直壁平面相贯线形成双曲线拉深边缘。

技术领域

本发明涉及的是一种金属板材成形领域的技术，具体是一种钛合金板材用单行程拉深高方形盒形件制造装置及工艺。

背景技术

方形零件广泛用于航空航天、汽车、仪表和其它工业部门，甚至用于日常生活商品。获得方盒形零件最有发展前途的工艺是用平面板坯在对应形状的模具中多道拉深成形。现行工艺是在第一个工步模具中获得圆柱形半成品，而随后几道工序成形方形盒形零件。中间还伴随退火、清洗等污染环境工序。生产成本高，效率低下。

发明内容

本发明针对现有模具及工艺需要两道或两道以上拉深，一道切边，且拉伸过程中需要压边圈等限制，提出一种钛合金板材用单行程拉深高方形盒形件制造装置及工艺，能够用一个工步在各种型式双锥形凹模中一个工步完成。能够用圆形毛坯在无压边圈压边条件下，用方形凸模在双锥形凹模中成形，凹模上部分是双锥形，下部分是方形。这时锥形表面与方形零件直壁平面相贯线形成双曲线拉深边缘。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种采用锥形凹模的单行程高方形盒形件制造装置，即两段式结构的锥形凹模，其中：上部分包括：第一锥形、与之相贯的第二锥形、以及位于第一和第二锥形之间的平滑过渡段，下部分为矩形空心柱结构。

本发明不只限用于钛合金板材，可用于常规拉深的任何板材。

技术效果

与现有技术相比，本发明仅需一道拉深，省去污染环境中间退火、清洗工艺，并省去压边、切边工序；相比常规模具中多工步拉深平均应力比锥形凹模中拉深大10％，而本发明在锥形凹模中最大变形程度下危险截面处的应力小16％，即减少了变形不均匀性，降低拉伸力，减少了危险截面应力-应变值，从而显著延长模具寿命。

附图说明

图1为本发明无压边圈两段锥形凹模示意图；

图中：1为凸模、2为毛坯、3为凹模、第一锥形30、平滑过渡段31、第二锥形32、矩形空心柱结构33；

图2为本发明锥形凹模中获得方盒形零件变形过程示意图；

图3为本发明变形过程中力P的变化曲线示意图；

图中：a为现有技术凹模、b为本发明锥形凹模；P为变形力、t为变形/拉伸时间、S为秒。

图4为实施例中方盒形零件拉深破坏标准值的分布示意图；

图中：a为现有技术凹模、b为本发明锥形凹模；

图5为图4中点P平均应力示意图；

图中：a为现有技术凹模、b为本发明锥形凹模；σ_p为平均应力(MPa)；

图6为拉深盒型零件时点P的变形程度示意图；

图中：a为现有技术凹模、b为本发明锥形凹模。ε为变形程度。

具体实施方式

本实施例选用TA1工业纯钛板拉深成方盒形零件：边长45mm，高50mm，由普通冲床下料成圆毛坯选择名义力50MN液压机，滑块速度50mm/s液压机成形。材料接触边界和模具摩擦系数采用μ＝0.15。按照现行冲模设计手册推荐，总的拉深系数m＝0.52和毛坯相对厚度(s/D)×100＝1.36。