专利名称：金属板料刚性颗粒或可压缩粉末半模成形工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属精密成形技术领域，特别是涉及一种金属板料刚 性颗粒或可压縮粉末半模成形工艺
背景技术：
金属板料成形在汽车、航空、航天和电子等工业中占有重要的地位，对 板料成形件的尺寸精度、表面质量、形状复杂程度以及成形极限的要求也 越来越高。研究能克服常规工艺的不足，且具有制模简单、周期短、成本 低，能提高板料成形性能的新工艺，己成为目前板料成形研究的主要研究 方向。
板料软模成形技术为解决这些技术难题提供了有效途径。在板料半模 成形工艺中，冷态的半模成形有以水(乳化液)或油为传力介质的液压成 形，以固态弹性体为传力介质的半模成形，以粘性材料为传力介质的半模 成形等。这些工艺的出现促进了板料成形技术的发展，但亦存在着许多不 足。液压成形其特点是压力分布均匀，但均匀分布的压力并不利于对成形 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。同时，液压成形过程中由于密封控制困难，必须采取强制密封， 使材料流动受到限制，大大制约了板料成形极限的发挥。当成形失败时， 油液飞溅，污染环境，危及操作工人。此外，零件表面粘附的油液，需增 加去油工序。以粘性材料作为传力介质的半模成形，虽然克服了橡胶不能 方便地实现压力控制和难于对零件精确成形的缺点，但也存在着粘性介质 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。
固体颗粒介质成形新工艺是近些年来新发展起来的板料半模成形工 艺。赵长财等采用固体颗粒代替刚性凸模的作用对板料进行半模成形，采
用直径4)《4 mm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，已成功地 中报了专利保护，其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。但该工艺存在如下问题刚性颗粒代替 凸模使板料成形后，需要连同板料和颗粒同时脱模，然后再进行下一道工 序的成形，放置板料，加入颗粒，从而大大提高了生产周期和劳动强度， 同时也不利于该工艺的自动化工业生产；同时由于凹模较凸模难于加工， 复杂形状的零件凹模仍需进行型腔加工，从而模具加工成本的降低也受到 一定限制。
发明内容
为了克服固体颗粒或粉末代替凸模半模成形技术存在的不足，本发明 提出一种金属板料刚性颗粒或可压縮粉末半模成形新工艺，采用固体颗粒 或可压縮粉末作为凹模型腔来进行板料成形，既无需加工形状复杂的凹模 型腔，又无需每成形- 次都重新加入颗粒或粉末，有利于降低生产成本和 提高劳动生产率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这种金属板料刚性颗 粒或可压縮粉末半模成形新工艺，其成型工艺如下
(1) 根据成形板料零件的形状和尺寸，设计加工制造出模具凸模l;
(2) 设计一个箱体4，将刚性固体颗粒5或可压縮粉末6放入箱体4 中，可压缩粉末6可预加10 30MPa的压力；
(3) 将板料3放在箱体4上，用压边圈2压住板料3，防止板料3起
皱；
(4) 凸模1在压力P的作用下向下运动，刚性固体颗粒4通过运动得 到凹模形状，或可压缩粉末6被压縮得到凹模形状，从而使板料成形。
(5) 凸模1回程，凸模1上的顶出机构顶出零件或直接从箱体4上取 下零件，再进行下一个零件的成形。
(6) 如果箱体4中装的是刚性固体颗粒5，则凸模l回程后，颗粒自 动复位；如果是可压缩粉末6，则可通过再次添加一定量粉末的方法进行下 一个零件的成形，或者是采用搅动或震动装置使粉末散开。
本发明的有益效果是，可以提高板料的成形极限，有利于复杂形状零 件的加工成形，降低了模具加工的成本，提高了生产效率，有利于实现自 动化生产。
图1是加压前刚性固体颗粒代替凹模成形工艺的示意图；图2是加压后刚性固体颗粒代替凹模成形工艺的示意图； 图3是加压前可压縮粉末代替模具凹模成形工艺的示意图； 图4是加压后可压縮粉末代替模具凹模成形工艺的示意图。 在图l、图2中，l.模具凸模，2.压边圈，3.板料，4.箱体，5.刚性固体颗 粒，6.可压縮粉末。
具体实施方式
实施例l
3.设计一个直径为050111111，高度为100mm的。圆柱形模具凸模l;设计一 个内径为062mm，外径为O200mm，高度为100mm的装入刚性固体颗粒的 箱体4;压边圈2内径为052mm，外径为O150mm，厚度为30mm。
b. 箱体4中加入直径为2mm的刚性固体颗粒5(钢球)，装入高度为40mm。
c. 将直径为O200mm、厚度为0.8mm的08钢板，放在装入刚性固体颗粒5 (钢球)的箱体4上，给压边圈2加载2MPa的压边力。
di合模具凸模l加载5000 10000N，当刚性固体颗粒5充满整个凹模型腔
时，筒形件拉深完成。
e.模具凸模l回程后，顶出零件，冈附固体颗粒5自动复位，进行下一
个零件成形。 实施例2
a. 设计一个直径为O50mm，高度为100mm的圆柱形模具凸模l;设计一 个内径为①62mm，外径为O200mm，高度为100mm的装入可压縮粉末6的箱 体4;压边圈2内径为052mm，外径为(D150mm，厚度为30mm。
b. 向箱体4中加入可压縮粉末6，可压縮粉末6预加15MPa的压力，装入高 度为40mm。
c. 将直径为O200mm、厚度为0.8mm的08钢板3，放在装入可压縮粉末6 的箱体4上，给压边圈2加载2MPa的压边力。
d. 给模具凸模l加载5000 10000N，当可压縮粉末6充满整个凹模型腔 时，筒形件拉深完成。
e. 顶出零件，再次添加一定量可压縮粉末6的方法进行下一个零件的成 形，或者是采用搅动或震动装置使可压縮粉末6散开，再预加压力，进行 下一个零件成形。
权利要求
1.一种金属板料刚性颗粒或可压缩粉末半模成形工艺，其特征是所述金属板料半模成形工艺步骤如下a.根据成形板料零件的形状和尺寸，设计加工制造出模具凸模(1)；b.设计一个箱体(4)，将刚性固体颗粒(5)或可压缩粉末(6)放入箱体(4)中；c.将板料(3)放在箱体(4)上，用压边圈(2)压住板料(3)以防止板料(3)起皱；d.模具凸模(1)在压力P的作用下向下运动，刚性固体颗粒(5)通过运动得到凹模形状；或者可压缩粉末(6)被压缩得到凹模形状，从而使板料(3)成形；e.模具凸模(1)回程，模具凸模(1)上的顶出机构顶出零件或直接从箱体(4)中取出零件，再进行下一个零件的成形。
2. 根据权利要求1所述的金属板料刚性颗粒或可压縮粉末半模成形工 艺，其特征是箱体(4)中加入可压縮粉末(6)，要预加10 30MPa的压力。
3. 根据权利要求1或2所述的金属板料刚性颗粒或可压縮粉末半模成形 工艺，其特征是箱体(4)中装入可压縮粉末(6)，再次添加一定量可压 縮粉末(6)进行下一个零件的成形，或者采用搅动或震动装置使可压縮粉 末(6)散开。
全文摘要
本发明公开一种金属板料刚性颗粒或可压缩粉末半模成形工艺，其特征是a.根据成形板料零件的形状和尺寸，设计加工制造出模具凸模(1)；b.设计箱体(4)，将固体颗粒或可压缩粉末放入箱体(4)中；c.将板料(3)放在箱体(4)上，用压边圈(2)压住板料(3)；d.模具凸模(1)在压力P的作用下向下运动，刚性固体颗粒(4)通过运动得到凹模形状，或可压缩粉末(6)被压缩得到凹模形状，从而使板料成形；e.模具凸模(1)回程，顶出零件或直接从箱体(4)中取下零件，再进行下一个零件的成形。f.如果箱体(4)中装的是刚性固体颗粒(4)，则模具凸模1回程后，颗粒自动复位；如果是可压缩粉末(6)，则再次添加一定量粉末进行下一个零件的成形，或者采用搅动或震动装置使粉末散开。本发明可提高板料的成形极限，有利于复杂形状零件的加工成形，降低模具加工的成本，提高劳动生产效率，有利于自动化的实现。
文档编号B21D22/00GK101306448SQ200810055020
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者顾勇飞, 骆俊廷 申请人:燕山大学