CN101214509A

CN101214509A - 一种闭式挤精冲成形方法

Info

Publication number: CN101214509A
Application number: CNA2007100932256A
Authority: CN
Inventors: 邓明; 吕琳; 李庆; 李艳霞
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: CN100512994C

Abstract

本发明属于塑性成形领域，是一种闭式挤精冲成形方法，该方法所使用的模具主要包括凸模、主凹模、副凹模、反顶板等。主凹模通过凹模固定板固定于下模座上，主凹模内安装有反顶板。凸模通过凸模垫板安装在上模座上，副凹模安装在凸模外，主凹模、副凹模的端面靠近凹模腔的边缘位置上设置有对应的阻料凸台。本方法是在精冲开始时，主凹模和副凹模对坯料进行复合挤压，当挤压到主凹模和副凹模接触时，由凸模对零件进行挤出精冲。本方法可以用于加工厚板或低塑性曲线轮廓零件(如齿轮、凸轮)，获得的断面质量好，制造效率高。

Description

一种闭式挤精冲成形方法

技术领域

本发明属于塑性成形技术，涉及一种精冲成形的方法。

背景技术

现有的精冲成形工艺有强力压边精冲工艺、对向凹模精冲工艺等，它们各自有其优缺点和适应范围：

①强力压边精冲工艺从形式上看是分离工序，但实际上工件和条料在最后分离前始终保持为一个整体。精冲过程是一个塑性变形的过程，加工的零件具有尺寸一致性好，剪切面粗糙度可达Ra3.6～0.2，而且塌角和毛刺都比普通冲裁件小等优点。其缺点是不能加工中厚板低塑性零件。

②对向凹模精冲是在强力压边精冲基础上发展起来的，对于材料塑性较差厚度较厚采用强力压边精冲难以加工的零件，可以采用对向凹模精冲。其缺点是由于凸起凹模和凹模尺寸上或安装或运动误差的原因，在精冲时极容易在断面上留下痕迹，造成断面质量差。

本申请人曾申请过一种复合精冲成型方法的发明专利，采用该方法不仅可以加工低塑性厚板，而且能够获得断面一致性很好的零件。但是仍然存在一些不足。首先，该方法是由压板上的V型圈提供径向压力，当压板向下运动并使V型圈压入坯料中，V型圈对坯料施加压力，该压力可沿轴向和径向分解为轴向压力和径向压力，因此V型圈在提供三向压应力的时候是需要直接压入板材的，其应力状态不可能达到类似于挤压时的应力状态，对于厚板和低塑性材料的冲裁还是存在一定的不足。另外，该方法中，坯料没有被封闭在在型腔内，坯料在径向上只是受到V型圈和V型槽的限制，所产生的废料相对说来比较多。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，在复合挤精冲成形方法的技术基础上，开发出的一种加工曲线轮廓零件的闭式挤精冲成形方法，可以直接精冲成形厚板或低塑性材料，能够高效地获得精密的曲线轮廓零件。

本发明的技术方案如下：

本发明提出了一种加工曲线轮廓零件的闭式挤精冲成形方法，该方法所使用的模具包括有凸模、主凹模、副凹模、上模座、下模座、导套导柱等，另外还设置有反顶板、凹模固定板、凸模垫板。其中，在主、副凹模的端面上靠近凹模腔的边缘位置上设置有相对应的阻料凸台，阻料凸台高度随坯料厚度而定。

该方法的实施过程如下：

第一步：将副凹模和凸模相对锁定，锁定所形成的内凹深度，即浅型腔，为工件的塌角厚度。然后整体向下运动，致使坯料受挤沿径向向外流动，同时，材料也向上方的副凹模和下方的主凹模腔流动，在流动时受到主凹模、副凹模和上阻料凸台的阻挡，产生侧向压力，使变形区形成三向压力状态。

第二步：挤压动作继续进行，使坯料的废料部分充分被挤压，同时材料大量流入主凹模型腔中，反顶板受迫退下，当副凹模运动至与主凹模接触时，副凹模停止下行。

第三步：保持副凹模压力、位置不变，让上凸模向下运动，使坯料在正挤压下完全进入主凹模，反顶板对坯料中部施加反压力，完成轮廓的精冲。

第四步：模具开模，用反顶板将零件推出，即得到产品。

本方法所使用的模具须在三向压力机或经过改装的能提供三动压力的普通压力机上应用。

该方法的原理是在复合挤精冲过程中主凹模和副凹模对废料进行了复合挤压，促使废料产生塑性衰竭，到周围废料几乎无法再变形，这时，凸模再向下运动时犹如在刚性圆筒内正挤压工件，从而大大超过了精冲工艺加工的高碳钢零件3mm的精冲极限，并可以获得高的表面质。

本发明的优点表现在如下几个方面：

1.闭式挤精冲方法中由凸台(E)提供径向压力，工作时凸台(E)对坯料施加压力，其作用力可分解为径向压力和轴向压力；该方法中提供三向压应力的凸台(E)并不直接压入板料，而是通过形成一个暂时封闭的型腔，使板料受得类似于挤压时的应力状态；

2.在闭式挤精冲方法中，坯料始终被限制在上下凸台(E)、凸模(5)和反顶板(4)组成的型腔内，在该型腔内产生塑性变形，所产生的废料较少，材料利用率更高。

3.获得的产品质量好：尺寸公差为IT8～7级，剪切面粗糙度可达0.8um～0.4um，所生产出的曲线轮廓零件(如齿轮、凸轮)可以直接用于机械的装配，省去后续工序。`

4.该方法可加工现有精冲工艺很难加工的低塑性、厚板曲线轮廓零件。复合挤精冲过程中，塑性变形不仅发生在零件和废料的分离处，而且在废料区域内也发生了较大的塑性变形。因为本复合挤精冲的主要特点之一就是其压板在精冲过程中对废料进行了复合挤压，促使废料产生塑性衰竭，到周围废料几乎无法再变形，这时，凸模再向下运动时犹如在刚性圆筒内正挤压工件，从而大大超过了精冲工艺加工的高碳钢零件3mm的精冲极限，并可以获得高的表面质量。

5.工件断面一致性很好，不会产生毛刺。因为在复合挤精冲工艺中，副凹模内凹(即浅型腔)深度为工件的塌角厚度，两头的挤压出现了双面塌角，免去了两零件端面的倒角加工，节约了工时。

6.与齿圈式复合挤精冲模相比，闭合式阻料效果更好，模具寿命更长。

7.可提高生产效率，节约生产设备。由于现行的齿圈压板精冲只能加工塑性材料，厚度也不能太大(国内只能到12mm)，目前我国对于低塑性厚板齿轮大多采用机械加工工艺，而将本复合挤精冲方法及模具用在生产直齿轮上，则可使生产效率极大的提高，而且由于零件在精冲完后就有磨削加工质量，因此可节约铣床、磨床等设备。

附图说明

图1a、图1b、图1c和图1d分别是本模具装置的四步工作状态示意图

具体实施方式

以下参见图详细说明本方法的实施过程：

第一步：将副凹模1和凸模5相对锁定，形成的内凹深度，为工件的塌角厚度，然后使它们整体向下运动，致使坯料受挤沿径向向外流动，同时，材料也向上方的副凹模1和下方的主凹模3腔流动，在流动时受到主凹模3和副凹模1上的阻料凸台E的阻挡，产生侧向压力，使变形区形成三向压力状态，见图1a的状态。

第二步：挤压动作继续进行，使坯料的废料部分充分被挤压，同时材料大量流入主凹模3型腔中，反顶板4受迫退下，当副凹模1运动至与主凹模3接触时，副凹模1停止下行，见图1b的状态。

第三步：保持副凹模1压力、位置不变，让上凸模5向下运动，使坯料在正挤压下完全进入主凹模3，同时反顶板4对坯料中部施加反压力，完成轮廓的精冲，见图1c的状态。

第四步：模具开模，用反顶板4将零件推出，即得到产品，见图1d。

Claims

1.一种闭式挤精冲成形方法，该方法所使用的模具关键部件包括有凸模、主凹模、副凹模；所述主凹模通过凹模固定板固定于下模座上，凸模通过凸模垫板安装在上模座上，副凹模安装在凸模外，反顶板伸进主凹模内部；在所述主、副凹模的端面靠近凹模腔的边缘位置上设置有对应的阻料凸台，阻料凸台高度随坯料厚度而定；成形方法包括四个步骤：

第一步：将副凹模和凸模相对锁定并向下运动，致使坯料受挤沿径向向外流动，同时，材料也向上方的副凹模和下方的主凹模腔流动，在流动时受到主凹模、副凹模和上阻料凸台的阻挡，产生侧向压力，使变形区形成三向压力状态；

第二步：挤压动作继续进行，使坯料的废料部分充分被挤压，同时材料大量流入主凹模型腔中，反顶板受迫退下，当副凹模运动至与主凹模接触时，副凹模停止下行；

第三步：保持副凹模压力、位置不变，使凸模向下运动将坯料挤压入主凹模腔，反顶板对坯料中部施加反压力，坯料被限定在主凹模、副凹模、凸模和反顶板所围成的型腔内，凸模继续向下运动，使零件与坯料分离，完成零件轮廓的精冲；

第四步：模具开模，用反顶板将零件推出。

2.根据权利要求1所述的闭式挤精冲成形方法，其特征在于：在精冲的第一步，副凹模与凸模相对锁定所形成的内凹深度，即浅型腔，为工件的塌角厚度。