本發(fā)明涉及金屬加工領(lǐng)域，具體地，涉及一種板坯差溫拉深成形用凹模，進一步，本發(fā)明還涉及一種板坯差溫拉深模具，一種板坯差溫拉深裝置以及一種板坯差溫拉深成形方法。

背景技術(shù)：

對于以薄壁和大表面積為特征的板類零件，為了將其加工成壁薄且力學(xué)性能良好的預(yù)定形狀零件，拉深成形是切實可行的方法。以將平面板坯拉深成大尺寸薄壁半球為例，開始時平面板坯有位于壓邊圈下的平面變形區(qū)，位于凸、凹模間隙內(nèi)的自由表面區(qū)，以及與凸模頂部接觸的塑性變形區(qū)；隨凸模下行，板坯自由表面區(qū)逐漸減小，平面變形區(qū)為拉深變形，而塑性變形區(qū)為脹形。

拉深件的質(zhì)量主要取決于拉深件的材料成形性能、成形工藝和成形模具等關(guān)鍵要素，例如，對于低碳鋼的板坯，由于其強度和硬度較低，在室溫下即可拉深成形，但受限于板坯自身材料成形性能的限制，隨著拉深深度的增加，板坯的變形能力會降低，因此，最大拉深深度有限；而對于硬鋁合金的板坯來說，由于強度較高，室溫塑性差，室溫拉深成形非常困難。

為了降低強度較高的板坯的變形抗力，以使強度較高的板坯在較小的拉深力作用下能順利成形，可以考慮使用溫度較高的等溫拉深工藝，然而，由于溫度越高的等溫拉深工藝，板坯的屈強比和均勻變形能力越低，極易使已變形區(qū)的金屬發(fā)生局部流動，導(dǎo)致拉裂，而僅靠整體提高板坯拉深溫度無法進一步提高板坯的溫?zé)嶙冃文芰?。因此，需要提供一種新的技術(shù)方案，以提高板坯的拉深性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種板坯差溫拉深成形用凹模、模具、裝置以及拉深方法，以提高板坯的極限變形程度，提高板坯的拉深性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一方面提供一種板坯差溫拉深成形用凹模，所述凹模上設(shè)有用于向所述凹模的凹槽內(nèi)通入冷卻氣體的進氣通道、以及用于將所述冷卻氣體排出至所述凹槽外的排氣通道。

優(yōu)選地，所述進氣通道的出氣口在所述凹槽的側(cè)壁上沿環(huán)周方向均勻分布。

優(yōu)選地，所述進氣通道的出氣口處的氣流方向指向同一區(qū)域。

優(yōu)選地，所述排氣通道的進氣口位于所述凹槽的底部中心。

優(yōu)選地，所述凹模的凹槽為球面凹槽。

基于上述板坯差溫拉深成形用凹模的技術(shù)方案，本發(fā)明的第二方面提供一種板坯差溫拉深模具，包括豎直方向依次設(shè)置的凸模、壓邊裝置和凹模，所述凹模為本發(fā)明第一方面提供的凹模。

優(yōu)選地，所述板坯差溫拉深模具還包括凹模平板、以及用于檢測所述凹模平板和所述壓邊裝置的溫度檢測元件，所述凹模平板安裝在所述凹模的朝向所述壓邊裝置的一面，所述壓邊裝置和所述凹模平板內(nèi)安裝有加熱元件；所述溫度檢測元件和所述加熱元件均信號連接于溫控器，從而所述溫控器能夠根據(jù)所述溫度檢測元件的檢測結(jié)果控制所述加熱元件的加熱功率；

所述壓邊裝置通過上模墊板與壓機連接，所述上模墊板與所述壓邊裝置之間設(shè)有隔熱層，所述凹模平板與所述凹模之間設(shè)有隔熱層。

基于上述板坯差溫拉深模具的技術(shù)方案，本發(fā)明的第三方面提供一種板坯差溫拉深裝置，所述板坯差溫拉深裝置包括壓機和本發(fā)明第二方面提供的板坯差溫拉深模具，所述壓機包括外滑塊、內(nèi)滑塊和固定平臺，所述壓邊裝置與所述外滑塊連接，所述凸模與所述內(nèi)滑塊連接，所述凹模安裝在所述固定平臺上。

另外，本發(fā)明還提供一種板坯差溫拉深成形方法，所述方法包括：

步驟1，將板坯壓緊于壓邊裝置和凹模之間；

步驟2，控制凸模朝向所述凹模移動，以在所述凹模的凹槽內(nèi)拉深所述板坯；

其中，在拉深所述板坯的過程中，向所述凹模的凹槽內(nèi)通入冷卻氣體，以使所述板坯與所述凸模相接觸的部分的溫度低于所述壓邊裝置與所述凹模之間的板坯部分的溫度。

優(yōu)選地，所述步驟1之前還包括：加熱所述板坯至預(yù)定溫度；

所述步驟2還包括：使所述壓邊裝置與所述凹模之間的板坯部分的溫度保持在所述預(yù)定溫度。

在所述步驟2之后，所述坯差溫拉深成形方法還包括：

步驟3，將所述板坯從所述壓邊裝置和所述凹模之間取出；

步驟4，對所述板坯進行退火處理；

循環(huán)執(zhí)行所述步驟1-所述步驟4，直至將所述板坯拉深至預(yù)定的深度。

優(yōu)選地，在循環(huán)執(zhí)行所述步驟1-所述步驟4的過程中，

所述步驟4與所述步驟1之間還包括：加熱所述板坯至預(yù)定溫度；

所述步驟2還包括：使所述壓邊裝置與所述凹模之間的板坯部分的溫度保持在所述預(yù)定溫度。

優(yōu)選地，所述板坯為硬鋁合金，所述預(yù)定溫度為310℃-340℃之間的任意一溫度值。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的凹模具有進氣通道和排氣通道，因此，在板坯拉深成形過程中，可以通過進氣通道而向凹模的凹槽內(nèi)通入冷卻氣體，以降低凹模的凹槽內(nèi)的板坯部分的溫度，使得凹槽內(nèi)的板坯部分的流動應(yīng)力降低，減小了板坯拉深時的徑向拉應(yīng)力，從而減輕了板坯的自由表面區(qū)的荷載，使得板坯的極限變形程度提高，因此，提高了板坯的拉深性能；

另外，由于本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以使板坯的極限變形程度提高，因此可以大幅度降低板坯的極限拉深系數(shù)，從而減少多道次拉深成形時的拉深次數(shù)，提高拉深成形的效率；

另外，由于本發(fā)明采用冷卻氣體降低板坯的塑性變形區(qū)的溫度，相對于冷卻液體而言，冷卻氣體具有更高的擴散能力，更快的擴散速度，從而可以更加均勻快速地冷卻板坯，實現(xiàn)板坯更好的溫度控制，并且操作方便，易于實現(xiàn)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例中板坯拉深成形開始時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例中板坯拉深成形過程中某一時刻的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例中板坯拉深成形完成時的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明

1-凹模平板；2-板坯；3-壓邊裝置；4-凸模；5-加熱元件；6-隔熱層；7-進氣通道；8-凹模；9-排氣通道；10-上模墊板。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指參考附圖所示的上、下、左、右，“內(nèi)、外”是指相對于部件本體的輪廓的內(nèi)、外。

請參閱圖1-圖3，本發(fā)明實施例的第一方面提供一種板坯差溫拉深成形用凹模8，所述凹模8上設(shè)有用于向所述凹模8的凹槽內(nèi)通入冷卻氣體的進氣通道7、以及用于將所述冷卻氣體排除至所述凹槽外的排氣通道9。在板坯2拉深成形過程中，通過所述進氣通道7向所述凹槽內(nèi)通入冷卻氣體，可以降低凹模8的凹槽內(nèi)的板坯2部分的溫度，如此，可以使凹槽內(nèi)的板坯2部分的流動應(yīng)力降低，從而減小了板坯2拉深時的徑向拉應(yīng)力，減輕了板坯2的自由表面區(qū)的荷載，使得板坯2的極限變形程度提高，從而可以提高板坯2的拉深性能，增大板坯2的最大拉深深度，并大幅度降低板坯2的極限拉深系數(shù)，即，當(dāng)為了使板坯2達到預(yù)定的深度而使用多道次拉深成形時，可以減少多道次拉深成形的拉深次數(shù)，提高拉深成形的效率。需要說明的是，所述板坯2的自由表面區(qū)指的是凸模4與凹模8之間的板坯2部分。

另外，由于本發(fā)明實施例采用冷卻氣體降低板坯2的塑性變形區(qū)的溫度，相對于冷卻液體而言，冷卻氣體具有更高的擴散能力，更快的擴散速度，從而可以更加均勻快速地冷卻板坯2，實現(xiàn)板坯2更好的溫度控制，并且操作方便，易于實現(xiàn)。

上述進氣通道7在位置設(shè)置不恰當(dāng)?shù)那闆r下，會使得由進氣通道7而進入凹模8的凹槽內(nèi)的冷卻氣體在凹槽內(nèi)分布不均勻，從而不利于凹槽內(nèi)的板坯2部分的均勻降溫，進一步，不利于板坯2的拉深成形，嚴重地，可能會導(dǎo)致板坯2拉裂，為了解決此類技術(shù)問題，本發(fā)明實施例設(shè)置所述進氣通道7的出氣口在所述凹槽的側(cè)壁上沿環(huán)周方向均勻分布，如此，由所述進氣通道7而進入所述凹槽內(nèi)的冷卻氣體可以沿所述凹槽的整個環(huán)周方向而包圍所述凹槽，從而有利于板坯2的均勻降溫，使得凹槽內(nèi)板坯2各部位的承載能力同步提高，進而有利于更好地提高所述板坯2的拉深性能。

上述技術(shù)方案通過使所述進氣通道7的出氣口在所述凹槽側(cè)壁的環(huán)周方向均勻分布可以在一定程度上加強冷卻氣體在凹槽內(nèi)的分布均勻性，然而，當(dāng)所述進氣通道7的軸線方向指向不同的區(qū)域時，例如在圖1-圖3中，若凹槽左側(cè)的進氣通道7的軸線方向指斜上方，而其右側(cè)的進氣通道7的軸線方向指向斜下方，則由所述進氣通道7的出氣口而進入凹槽內(nèi)的冷卻氣體的氣流方向也會指向不同的區(qū)域，不利于冷卻氣體在凹槽內(nèi)的均勻分布，從而不利于凹槽內(nèi)板坯2的均勻降溫；為此，本發(fā)明實施例可以將所述凹模8內(nèi)的進氣通道7設(shè)計成軸線方向指向同一點的進氣通道7，例如在圖1-圖3中，使所述凹模8內(nèi)的進氣通道7的軸線方向同時指向凹槽的軸線方向，即，使凹模8內(nèi)所有進氣通道7的軸線相交于一點，而該點位于所述凹槽的軸線上，如此，由所述進氣通道7的出氣口而排出至所述凹槽內(nèi)的冷卻氣體的氣流方向也可以指向同一區(qū)域，從而有利于凹槽內(nèi)冷卻氣體的均勻分布。在一具體實施例中，為了使得所述冷卻氣體能夠更加快速有效地對凹槽內(nèi)的板坯2部分進行降溫，所述進氣通道7的軸線方向可以與所述凹槽的徑向重合，從而所有進氣通道7的軸線均垂直于凹槽的軸線并相較于凹槽的軸線上的一點。此外，與將所述進氣通道7設(shè)計成彎曲通道，或者將所述進氣通道7在所述凹模8內(nèi)沿任意方向設(shè)置的技術(shù)方案相比較，將所述進氣通道7設(shè)計成軸線與所述凹槽的軸線垂直并相交的進氣通道7還可以最大程度上縮短所述冷卻氣體由進氣通道7的進氣口而進入至所述凹槽內(nèi)的流動路徑，使得凹模8外部的冷卻氣體可以更加快速地進入所述凹模8的凹槽內(nèi)，從而可以提高使用冷卻氣體來冷卻凹槽內(nèi)的板坯2部分的冷卻效率。

在另一實施例中，為了使由所述進氣通道7的出氣口而排出至所述凹槽內(nèi)的冷卻氣體可以快速擴散至整個凹槽內(nèi)，從而更進一步地實現(xiàn)凹槽內(nèi)板坯2部分的均勻降溫，所述進氣通道7與所述凹槽的側(cè)壁以圓弧過渡，即，所述進氣通道7的出氣口處的通道部分由內(nèi)側(cè)向外側(cè)朝向所述凹槽延伸，并且內(nèi)徑逐漸變大，如此，由所述進氣通道7而進入凹槽內(nèi)的氣體可以在所述進氣通道7的出氣口部位具有更快的擴散速度和更廣的擴散區(qū)域，從而利于凹槽內(nèi)的板坯2部分的均勻降溫，進一步，有利于更好地提高所述板坯2的拉深性能。

通入至所述凹模8的凹槽內(nèi)的冷卻氣體，在所述凹槽內(nèi)對板坯2進行冷卻后，再經(jīng)由所述排氣通道9而排出至所述凹槽外部，所述排氣通道9的進氣口的設(shè)置位置可以有多種，一般地，請參閱圖1-圖3，由于凸模4朝向凹模8而向下運動，在凸模4的推動下，氣流方向向下，為了便于將所述冷卻氣體排出至所述凹槽外部，所述排氣通道9的進氣口例如可以設(shè)置在所述進氣通道7的進氣口下方的凹槽側(cè)壁上的任意一位置，而考慮到在所述凸模4的運動方向上，氣體流速最大，因此，優(yōu)選地，所述排氣通道9的進氣口位于所述凹槽的底部，而為了使得冷卻氣體能夠在凹槽內(nèi)保持適當(dāng)較長的時間，以在充分冷卻板坯2的同時，達到節(jié)省冷卻氣體以降低成本的目的，可以設(shè)置數(shù)量較少的排氣通道9，例如可以設(shè)置一個排氣通道9，并且該排氣通道9設(shè)于所述凹槽的底部中心，如此，所述凹模8內(nèi)各進氣通道7的出氣口與排氣通道9的進氣口的距離大致相當(dāng)，從而由不同進氣通道7而進入至凹槽內(nèi)的氣體在凹槽內(nèi)的停留時間也大致相當(dāng)，從而，可使得凹槽內(nèi)不同位置的冷卻氣體的溫度更加均勻，進而，有利于板坯2的均勻降溫。

由于板坯2貼合凸模4而在凹模8的凹槽內(nèi)被拉深，因此，板坯2的拉深形狀是由凸模4的形狀所決定的，而板坯2的拉深深度受凹槽深度的限制，因此，所述凹模8的凹槽形狀可以有多種，一般地，只要所述凹槽的深度大于板坯2的預(yù)定拉深深度，并配合具有適合外形的凸模4，即可以實現(xiàn)將所述板坯2拉深成預(yù)定深度和形狀的零件；然而，考慮到板坯2在拉深到預(yù)定深度時，若板坯2未與凹模8的凹槽面相接觸，即，凹槽的深度大于板坯2的預(yù)定拉深深度，則板坯2拉深到預(yù)定深度而停止拉深后，需要控制凸模4以遠離凹模8的方向移動，以將拉深成形的板坯2取出，此時，拉深后的板坯2由于形狀不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，從而導(dǎo)致成形后的板坯2與預(yù)定深度和形狀不相匹配的問題，進而不利于板坯2尺寸的精確控制。基于此，可將所述凹模8的凹槽設(shè)計成與凸模4的外形相匹配的形狀，例如在圖1-圖3中，為了將板坯2拉深成一個半球狀的零件，所述凸模4的下表面為球面，而所述凹模8的凹槽為球面凹槽，按照所述板坯2的預(yù)定拉深深度而設(shè)計所述凹模8的凹槽深度，如此，可以將所述板坯2拉深至與所述凹槽的凹槽面相貼合的狀態(tài)，通過凸模4的向下壓力而使所述板坯2壓緊于所述凸模4與所述凹模8之間，并保持一段時間后再控制凸模4上行，如此，可以對所述板坯2進行定形，而防止板坯2回彈，從而實現(xiàn)板坯2形狀和尺寸的精確控制，以得到符合要求的半球形零件。

在一具體實施例中，所述冷卻氣體可以為惰性性能，由于惰性氣體性質(zhì)不活躍，穩(wěn)定性較強，安全性較高，能夠避免高溫著火的可能，從而使得板坯差溫拉深成形的實施更加安全，為了便于獲取并降低冷卻氣體的成本，一般地，冷卻氣體可以選擇氬氣。

基于本發(fā)明實施例的第一方面提供的上述凹模8，本發(fā)明實施例的第二方面提供一種板坯差溫拉深模具，請參閱圖1-圖3，所述板坯差溫拉深模具包括豎直方向依次設(shè)置的凸模4、壓邊裝置3和凹模8，所述凹模8為本發(fā)明實施例的第一方面提供的凹模8。在對板坯2進行拉深時，首先將所述板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模8之間；然后控制凸模4下行，以在凹模8內(nèi)拉深所述板坯2；其中，所述壓邊裝置3例如可以為壓邊圈3，用于防止板坯2拉深過程中，板坯2邊緣部分失穩(wěn)起皺；在拉深所述板坯2的過程中，為了提高所述板坯2的極限變形程度，增大所述板坯2的最大拉深深度，可以向所述凹模8的凹槽內(nèi)通入冷卻氣體，以降低所述凹槽內(nèi)的板坯2部分的溫度，從而減小板坯2拉深時的徑向拉應(yīng)力，減輕板坯2的自由表面區(qū)的荷載，進而使得板坯2的極限變形程度提高，并提高板坯2的拉深性能。

利用上述板坯差溫拉深模具對板坯2進行拉深時，由于板坯2的溫度難以控制，因此，只適用于室溫條件下進行差溫拉深成形，進而，只適用于強度和硬度較低的板坯差溫拉深成形，例如低碳鋼板坯差溫拉深成形，低碳鋼差溫拉深成形中，通入的冷卻氣體例如可以為-183℃--195℃的液態(tài)氮或液態(tài)空氣。為了擴大所述板坯差溫拉深模具的適用范圍，提高所述板坯差溫拉深模具的通用性，使板坯差溫拉深模具能夠同時適用于強度較低和強度較高的板坯差溫拉深，進一步，本發(fā)明實施例提供的板坯差溫拉深模具還包括凹模平板1，所述凹模平板1安裝在所述凹模8的朝向所述壓邊裝置3的一面，并且所述凹模平板1和所述壓邊裝置3內(nèi)安裝有加熱元件5；如此，板坯2可以壓緊于所述凹模平板1和所述壓邊裝置3之間，在拉深所述板坯2的過程中，通過加熱元件5對所述凹模平板1和所述壓邊裝置3進行加熱，使得所述壓邊裝置3與所述凹模平板1之間的板坯2部分保持在較高的溫度下，并且通過進氣通道7向凹模8的凹槽內(nèi)通入冷卻氣體，以使凹槽內(nèi)的板坯2部分的溫度低于壓邊裝置3與凹模平板1之間的板坯2部分的溫度，如此，可以對強度和硬度較高的板坯2，例如硬鋁合金，進行高溫條件下的差溫拉深成形，其中，高溫條件指的是板坯2拉深成形過程中，壓邊裝置3與凹模平板1之間的板坯2溫度處于較高的條件，例如200℃-400℃，而進行高溫條件下的差溫拉深成形時，通入的冷卻氣體可以為常溫惰性氣體，例如20℃-30℃的氬氣。高溫條件下的差溫拉深成形使得凹槽內(nèi)已變形的板坯2部分的流動應(yīng)力降低，減小了板坯2拉深時的徑向拉應(yīng)力，從而減輕了板坯2的自由表面區(qū)的荷載，使得板坯2的極限變形程度提高，大幅度降低了板坯2的極限拉深系數(shù)，例如，當(dāng)板坯2為硬鋁合金時，用本發(fā)明實施例提供的上述差溫拉深成形模具進行拉深成形時，可將板坯2的極限拉深系數(shù)降低至大約0.3-0.35。

所述加熱元件5的安裝方式有多種，為了實現(xiàn)壓邊裝置3和凹模平板1的均勻快速加熱，下面結(jié)合壓邊裝置3和凹模平板1的具體結(jié)構(gòu)給出所述加熱元件5的一種優(yōu)選安裝方式，當(dāng)然，所述加熱元件5的安裝方式并不限于此。

所述壓邊裝置3為環(huán)形，并且所述壓邊裝置3具有與所述板坯2相接觸的下表面和與所述下表面相對的上表面，所述上表面上沿所述壓邊裝置3的環(huán)周方向凹設(shè)有環(huán)形加熱槽，所述加熱元件5為尺寸與所述環(huán)形加熱槽相適應(yīng)的環(huán)狀加熱棒，從而所述加熱元件5可以鑲嵌在所述環(huán)形加熱槽內(nèi)。

所述凹模平板1為環(huán)形，所述凹模平板1具有與板坯2相接觸的上表面以及與該上表面相對的下表面，所述下表面上沿所述凹模平板1的環(huán)周方向凹設(shè)有環(huán)形加熱槽，加熱元件5為尺寸與該環(huán)形加熱槽相適應(yīng)的環(huán)狀加熱棒，從而所述加熱元件5可以鑲嵌在所述環(huán)形加熱槽內(nèi)。

為了更進一步地實現(xiàn)壓邊裝置3和凹模平板1的快速均勻加熱，在一具體實施例中，所述加熱元件5可以設(shè)計為面積較大的加熱板，例如，所述壓邊裝置3中加熱板覆蓋所述壓邊裝置3的整個外表面，而所述凹模平板1中加熱板覆蓋所述凹模平板1的整個外表面；而在其他實施例中，為了更進一步增大所述加熱板與壓邊裝置3之間的接觸面積，和/或，所述加熱板與所述凹模平板1的接觸面積，以提高加熱效率，所述加熱板與所述壓邊裝置3相接觸的面，和/或，所述加熱板與所述凹模平板1相接觸的面例如可以設(shè)計為波浪形平面，或者所述加熱板可以整體埋設(shè)于壓邊裝置3和/或所述凹模平板1內(nèi)部，從而使得所述加熱板的所有表面均與所述壓邊裝置3和/或所述凹模平板1接觸，進而可以進一步增大所述加熱板與所述壓邊裝置3和/或所述凹模平板1的接觸面積。

此外，板坯2的預(yù)定拉深深度不同，對凹模平板1的圓角半徑和模面粗糙度的要求也不同，如果直接將板坯2壓緊于凹模8的上表面，而對板坯2進行拉深，則針對不同預(yù)定拉深深度的板坯2，需要加工具有不同上表面粗糙度和不同圓角半徑的凹模8，由于凹模8的體積較大，耗材較多，加工成本較高；因此，可考慮使用體積小，耗材少的凹模平板1安裝在凹模8的上表面，通過凹模平板1與壓邊裝置3配合而壓緊板坯2，當(dāng)需要拉深不同預(yù)定深度的板坯2時，直接更換凹模平板1即可，由于凹模平板1的體積較小，耗材少，因此，加工更加便利，并且能夠極大地節(jié)省成本。

在一具體實施例中，所述加熱元件5例如可以為電加熱元件，從而可通過給所述電加熱元件斷電而實現(xiàn)加熱元件5的控制。

而為了實現(xiàn)所述板坯2溫度的精確控制，在一優(yōu)選實施例中，所述板坯差溫拉深模具還包括用于檢測所述凹模平板1和所述壓邊裝置3的溫度檢測元件，所述溫度檢測元件和所述加熱元件5均信號連接于溫控器，從而所述溫控器能夠根據(jù)所述溫度檢測元件的檢測結(jié)果控制所述加熱元件5的加熱功率。具體地，所述溫度檢測元件的結(jié)構(gòu)和類型可以有多種，例如可以為溫度傳感器，而為了便于溫度傳感器的安裝，所述溫度傳感器例如可以為熱電偶，當(dāng)然，還可以采用其他類型的溫度檢測元件，只要所述溫度檢測元件能實現(xiàn)溫度檢測即可，對于其具體結(jié)構(gòu)和類型，本發(fā)明實施例對此不作限制；安裝所述溫度傳感器時，可以分別在所述壓邊裝置3周緣面上和所述凹模平板1的周緣面上設(shè)置一盲孔，從而可以將溫度檢測元件安裝于盲孔內(nèi)。通過溫度檢測元件實時反饋壓邊裝置3和凹模平板1的溫度，并通過溫控器實時調(diào)整加熱元件5的加熱功率，本發(fā)明實施例可以將所述板坯2精確控制在預(yù)定的溫度下，從而有利于板坯2的拉深成形。

板坯2拉深成形時，壓邊裝置3與壓機的外滑塊相連，從而壓邊裝置3可以在壓機的控制下朝向凹模8移動，以將放置于凹模8上的板坯2壓緊，一般情況下，由于壓邊裝置3的厚度較薄，不易于實現(xiàn)與壓機外滑塊的連接，基于此，本發(fā)明實施例在壓邊裝置3的外表面上設(shè)置了上模墊板10，上模墊板10與壓邊裝置3通過連接件例如螺栓或螺絲可拆卸連接；從而壓邊裝置3可以通過上模墊板10而與壓機的外滑塊連接；此外，由于外滑塊的頂部位置固定，設(shè)置上模墊板10還可以補償為了將壓邊裝置3壓緊板坯2時外滑塊的下行位移，即外滑塊可以向下移動更近的距離而使壓邊裝置3壓緊板坯2，從而使得壓機壓緊板坯2的動作更加易于實現(xiàn)。

在高溫條件下對板坯2進行差溫拉深成形時，由于凹模8和上模墊板10均與壓機連接，并且上模墊板10和凹模8一般情況下導(dǎo)熱性較強，因此，用加熱元件5給所述壓邊裝置3和凹模平板1加熱時，壓邊裝置3和凹模平板1上的熱量會迅速通過上模墊板10和凹模8傳導(dǎo)至壓機上，一方面，高溫?zé)醾鲗?dǎo)會損壞壓機上的不耐高溫的部件，而另一方面會造成壓邊裝置3和凹模平板1的熱量損失，導(dǎo)致資源浪費，并且不利于板坯2的溫度控制；基于此，本發(fā)明實施例在凹模平板1與凹模8之間，以及壓邊裝置3與上模墊板10之間均設(shè)置有隔熱層6，以防止凹模平板1與壓邊裝置3的熱量損失，實現(xiàn)板坯2更好的溫度控制，并節(jié)省熱量資源，保護壓機。所述隔熱層6的類型可以有多種，例如，所述隔熱層6可以為玻璃纖維隔熱板、剛玉莫來石磚、石棉或氣凝膠氈等，其中，氣凝膠氈的隔熱效果最好；而為了更進一步地提高所述隔熱層6的隔熱性能，所述隔熱層6例如可以采用真空隔熱層，具體地，所述隔熱層6為圓環(huán)形，包括上隔熱環(huán)板、下隔熱環(huán)板、以及用于將所述上隔熱環(huán)板和所述下隔熱環(huán)板的內(nèi)環(huán)邊緣和外環(huán)邊緣對應(yīng)連接以形成封閉的氣體屏蔽空間的內(nèi)周環(huán)板和外周環(huán)板，其中形成氣體屏蔽空間的上述各環(huán)板可以為玻璃纖維隔熱板或剛玉莫來石磚等。

基于本發(fā)明實施例第二方面提供的上述板坯差溫拉深模具，本發(fā)明實施例的第三方面提供一種板坯差溫拉深裝置，所述板坯差溫拉深裝置包括壓機和本發(fā)明實施例第二方面提供的板坯差溫拉深模具，所述壓機包括外滑塊、內(nèi)滑塊和固定平臺，所述外滑塊用于連接壓邊裝置3，所述內(nèi)滑塊用于連接凸模4，而所述固定平臺用于固定所述凹模8；拉深板坯2時，將所述凹模8安裝在所述壓機的固定平臺上，將壓邊裝置3與壓機上的外滑塊連接，控制外滑塊向下移動，以將板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模8之間；再控制內(nèi)滑塊向下移動，以使凸模4在凹模8的凹槽內(nèi)拉深板坯2。為了提高板坯2的拉深性能，可以在拉深所述板坯2的過程中，向所述凹模8內(nèi)通入冷卻氣體，以降低凹槽內(nèi)板坯2部分的溫度。本發(fā)明實施例第三方面提供的板坯差溫拉深裝置的有益效果與本發(fā)明第一方面提供的板坯差溫拉深成形用凹模8以及第二方面提供的板坯差溫拉深模具的有益效果基本相同，此處不再贅述。

另外，本發(fā)明實施例還提供一種板坯差溫拉深成形方法，所述方法包括：

步驟1，將板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模8之間；具體地，請參閱圖1-圖3，將凹模8固定在壓機(圖中未示出)的固定平臺上，將板坯2定位于凹模8的上表面中心區(qū)域，將壓邊裝置3與壓機的外滑塊(圖中未示出)連接，并控制外滑塊下移，以使得壓邊裝置3朝向凹模8的上表面移動，直至將板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模8之間；

步驟2，控制凸模4朝向所述凹模8移動，以在所述凹模8的凹槽內(nèi)拉深所述板坯2；具體地，將所述凸模4與壓機的內(nèi)滑塊(圖中未示出)連接，控制凸模4朝向凹模8的凹槽移動，在壓機的控制下，凸模4的下表面接觸板坯2，并在凹槽內(nèi)拉深板坯2；

隨著板坯2拉深深度的增加，凹槽內(nèi)已變形的板坯2部分的變形能力降低，為了提高凹槽內(nèi)已變形的板坯2部分的變形能力，在拉深板坯2的過程中，可以向凹模8的凹槽內(nèi)通入冷卻氣體，例如氬氣，從而使得板坯2與凸模4相接觸的部分的溫度低于壓邊裝置3與凹模8之間的板坯2部分的溫度，如此，可以有效減少拉裂的發(fā)生。使得板坯2具有更高的拉深性能。

上述板坯差溫拉深成形方法中，由于板坯2未被加熱，從而只適用于強度較低，硬度較小的板坯差溫拉深成形，例如低碳鋼板坯的差溫拉深成形。為了對強度和硬度較高的板坯2進行拉深，可以在所述步驟1之前，先將板坯2整體加熱至預(yù)定溫度，再將加熱后的板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模8之間，并且，在所述步驟2中，即，在對板坯2進行拉深的過程中，使得壓邊裝置3和凹模8之間的板坯2部分保持在預(yù)定溫度下，具體地，可以在凹模8上表面安裝凹模平板1，而在凹模平板1內(nèi)安裝加熱元件5，并在壓邊裝置3內(nèi)安裝加熱元件5，在對板坯2整體加熱的同時，將凹模平板1和壓邊裝置3加熱至相同的預(yù)定的溫度，然后再將加熱后的板坯2安裝于凹模平板1和壓邊裝置3之間，與將加熱后的板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模平板1之間以前，不加熱壓邊裝置3和凹模平板1、或者壓邊裝置3和凹模平板1的加熱溫度不等于板坯2預(yù)定加熱溫度的技術(shù)方案相比，將壓邊裝置3和凹模平板1加熱至與板坯2相同的預(yù)定溫度，可以避免板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模平板1之間時，因板坯2同壓邊裝置3或凹模平板1之間的熱傳導(dǎo)而造成的熱量損失，并且實現(xiàn)板坯2溫度的精確控制；在對板坯2進行拉深的過程中，通過溫度檢測元件實時檢測凹模平板1的溫度和壓邊裝置3的溫度，通過溫控器接收溫度檢測元件檢測的溫度，并且該溫控器根據(jù)溫度檢測元件的檢測溫度實時調(diào)整加熱元件5的加熱功率，從而使得壓邊裝置3和凹模平板1的溫度精確保持在預(yù)定的溫度下。

為了在保證板坯2耐熱溫度的前提下，充分發(fā)揮板坯2的溫?zé)岢尚涡阅?，不同的板坯材料對?yīng)有不同的預(yù)定溫度設(shè)置值，例如，對于硬質(zhì)鋁合金板坯的拉深，預(yù)定溫度值可以設(shè)置在大約310℃-340℃之間，而對于鎂合金板坯，預(yù)定溫度可以設(shè)置在大約300℃-350℃之間，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明實施例的原理針對不同的材料確定合適的預(yù)定溫度值。

上述板坯差溫拉深形成方法雖然可以在一定程度上提高板坯2的拉深性能，但是當(dāng)板坯2的表面積較大、板坯2的厚度較小，并且板坯2的預(yù)定拉深尺寸例如拉深深度較大時，即使采用上述板坯差溫拉深成形方法，也難以一次拉深成形，可以考慮使用多道次拉深成形工序來解決這一問題，以防止板坯2拉裂。

在多道次拉深成形工序中，所述步驟2之后，所述板坯差溫拉深成形方法還包括：

步驟3，將所述板坯2從所述壓邊裝置3和所述凹模8之間取出；具體地，將所述壓邊裝置3與壓機的外滑塊連接，通過壓機控制外滑塊帶動壓邊裝置3以遠離凹模8的方向移動，再將所述板坯2從所述壓邊裝置3和所述凹模8之間取出；

步驟4，對所述板坯2進行退火處理；具體地，將板坯2置于退火爐內(nèi)，在退火爐內(nèi)將板坯2緩慢加熱到一定溫度，并保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻至預(yù)定的溫度后，出爐空冷，以消除每道次拉深板坯2所引起的變形應(yīng)力，并提高板坯2的延展性和韌性。

將退火處理后的板坯2壓緊于壓邊裝置3和凹模8之間，循環(huán)執(zhí)行所述步驟1-所述步驟4，直至將所述板坯2拉深至預(yù)定的深度。

需要說明的是，由于板坯2在不同拉深道次中，拉深尺寸不同，而凹模8上表面的平面粗糙度以及凹模8圓角半徑對不同拉深尺寸板坯2的拉深性能有著重要的影響，因此，在每道次拉深板坯2時，為了更進一步地提高板坯2的拉深性能，優(yōu)選地，可以考慮每道次拉深板坯2時采用具有不同上表面粗糙度和凹模8圓角半徑的凹模8，而為了防止每道次拉深結(jié)束后，板坯2發(fā)生回彈現(xiàn)象，優(yōu)選地，凸模4和凹模8的尺寸相匹配，即，每道次拉深結(jié)束時，凸模4的下表面與板坯2的上表面貼合，而板坯2的下表面與凹模8的上表面貼合；每道次拉深結(jié)束后，使得板坯2壓緊于凹模8與凸模4之間，并保持一段時間，然后控制凸模4上行；而進行下一道次的拉深工序時，則更換與上一道次相比具有不同尺寸的凸模4和凹模8。

上述多道次拉深成形工序中，由于每道次拉深均采用不同的凹模8和凸模4，因此，需要加工多套具有不同的凹模8和凸模4，成本較大，并且，為了更進一步地提高板坯2的拉深性能，每道次使用的凹模8的上表面和圓角部位需要進行精加工處理，但是由于凹模8的尺寸和體積較大，精加工處理凹模8的操作不太便利。因此，可以考慮使用尺寸較小的凹模平板1安裝在凹模8的上表面，使凹模平板1與板坯2接觸，并且使凹模8具有足夠的尺寸，具體地，使凹模8的凹槽的深度大于板坯2的預(yù)定拉深深度，如此，每道次拉深結(jié)束時，板坯2并不與凹模8的凹槽面相接觸，在這種方式下，雖然每道次拉深結(jié)束后，板坯2會存在一定程度的回彈現(xiàn)象，但是由于板坯2采用多道次拉深成形，每道次拉深時，板坯2的變形量較小，因此，整個拉深過程結(jié)束后，任然可以使板坯2達到預(yù)定的形狀和尺寸，而存在幾乎可忽略不計的微小誤差。

進一步，為了使用多道次拉深成形工序來完成強度和硬度較高的板坯2拉深成形，在循環(huán)執(zhí)行所述步驟1-所述步驟4的過程中，

所述步驟4與所述步驟1之間還包括：加熱所述板坯2至預(yù)定溫度，具體地，在第一次拉深板坯2前先將板坯2整體加熱至預(yù)定溫度，并且，在每道次間，板坯2進行退火處理后，先將板坯2整體加熱至預(yù)定的溫度，再將板坯2壓緊于凹模8和壓邊裝置3之間；

所述步驟2還包括：使所述壓邊裝置3與所述凹模8之間的板坯2部分的溫度保持在所述預(yù)定溫度；實現(xiàn)該步驟的具體方式可以參照前文所述的方式，此處不再贅述。

為了便于理解本發(fā)明實施例提供的上述板坯差溫拉深成形方法，下面給出板坯差溫拉深模具的一種優(yōu)選實施例，并結(jié)合該優(yōu)選實施例對本發(fā)明實施例提供的上述板坯差溫拉深成形方法中的其中一種方法進行詳細說明。

請參閱圖1-圖3，在該優(yōu)選實施中，所述板坯差溫拉深模具包括由上至下依次設(shè)置的凸模4、上模墊板10、第一隔熱層6、第一加熱板5、壓邊圈3、凹模平板1、第二加熱板5、第二隔熱層6和凹模8；

其中，所述壓邊圈3和所述凹模平板1均為圓環(huán)形，并且所述壓邊圈3的上表面加工有同中心的圓環(huán)形加熱槽，而所述凹模平板1的下表面加工有同中心的圓環(huán)形加熱槽，所述第一加熱板容納于所述壓邊圈3的上表面的圓環(huán)形加熱槽內(nèi)，并且所述第一加熱板的上表面與所述壓邊圈3的上表面處于同一平面上，而所述第二加熱板的下表面與所述凹模平板1的下表面處于同一平面上；所述上模墊板10、所述第一隔熱層6以及所述壓邊圈3的上下表面依次貼合并通過連接件可拆卸連接在一起；所述凹模平板1、所述第二隔熱層6以及所述凹模8的上下表面依次貼合并通過連接件可拆卸連接在一起；

所述凸模4的上部為圓柱結(jié)構(gòu)，而下部為半球結(jié)構(gòu)；所述凹模8的凹槽為球面凹槽；并且所述凹模8上沿徑向加工有8個冷卻氣體進氣通道7，而所述凹模8的底部中心加工有1個排氣通道9。

利用上述板坯差溫拉深模具將毛坯直徑為2000mm的圓形2219鋁合金板坯2加工成半球尺寸為1340mm，壁厚為10mm的半球時，通過多道次拉深成形，整個拉深過程由小到大更換多套不同直徑的凸模4和凹模8進行，即每道次拉深使用不同直徑的凸模4和凹模8進行，第一套凸模4的下部半球結(jié)構(gòu)的外徑為800mm，凹模8深度為200mm；第二套凸模4的下部半球結(jié)構(gòu)的外徑為1000mm，凹模8深度為400mm；第三套凸模4的下部半球結(jié)構(gòu)的外徑為1200mm，凹模8深度為550mm；第四套凸模4的下部半球結(jié)構(gòu)的外徑為1340mm，凹模8深度為670mm。

步驟1，將凹模8安裝在壓機的固定平臺上，將凸模4與壓機的內(nèi)滑塊連接，將上模墊板10與壓機中的外滑塊連接；

步驟2，將板坯2整體加熱至310℃-340℃之間，同時將壓邊圈3和凹模平板1加熱至相同的溫度；

步驟3，將板坯2定位于凹模8中心；

步驟4，壓機控制外滑塊下行，使壓邊圈3壓緊板坯2；

步驟5，如圖1所示，壓機控制內(nèi)滑塊下行，使凸模4下移接觸板坯2，并在凹槽內(nèi)拉深板坯2；其中，在拉深板坯2的過程中，加熱壓邊圈3和凹模平板1，使壓邊圈3和凹模平板1之間的板坯2部分始終保持在310℃-340℃之間；由于拉深速率過快時，板坯2容易產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象，而拉深速率過慢時，板坯2拉深效率無法保證，本實施例中，拉深速率設(shè)為20mm/min左右；如圖2所示，板坯2在凹模8和凸模4的共同作用下，由原來的平板狀逐漸成形為近球狀拉深件，在拉深過程中，由進氣通道7向凹槽內(nèi)通入氬氣，對板坯2的已變形區(qū)進行冷卻，而凸模4下行與板坯2已變形區(qū)同步冷卻，如圖3所示，直至拉深成形完成，停止通入冷卻氣體，并且停止加熱壓邊圈3和凹模平板1；

步驟6，控制凸模4上行，控制壓邊圈3上行，以將板坯2從壓邊圈3和凹模平板1之間取出；

步驟7，將板坯2置于退火爐內(nèi)，按照國標對板坯2進行退火處理，退火規(guī)范為：使板坯2隨退火爐升溫至400℃，升溫速率為5℃/min，保溫90min后，使板坯2隨退火爐冷卻至260℃，出爐空冷；

更換下一套凸模4和凹模8，并跳轉(zhuǎn)至步驟1，循環(huán)執(zhí)行步驟1-步驟7，直至將板坯2拉深成內(nèi)徑為1340mm的半球形。

以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。