CN102266889B - 连续冲压变薄拉伸成型的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续冲压变薄拉伸成型的工艺。本发明所要解决的技术问题是提供一种连续冲压变薄拉伸成型的工艺，充分利用间隙拉伸、变薄拉伸、翻边变薄拉伸的优缺点，使内孔和外圆直径精度达到IT11级。解决该问题的技术方案是：连续冲压变薄拉伸成型的工艺，待加工材料的厚度t为0.5-2mm，其特征在于步骤如下：按凸缘料片形状的直径Ds切带凸缘的料片；引伸1-3，为有间隙拉伸；引伸4，为变薄拉伸；引伸5，为做R拉伸；常规工艺进行冲孔；引伸6，为翻边变薄拉伸。本发明主要适用于制造碳钢制品，特别适用于带凸缘的钢件。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续冲压变薄拉伸成型的工艺，主要适用于制造碳钢制品，特别适用于带凸缘的钢件。
背景技术
图1、图2是具有非常典型的异型凸缘钢件连续冲压变薄拉伸成型工艺生产的产品零件结构图，该产品的特点是结构特殊、工序多、精度要求高。传统拉伸工艺分有间隙拉伸和无间隙拉伸二种。目前金属制品行业由于受到模具材料和拉伸油品的限制，一般拉伸均采用有间隙拉伸工艺，但是该工艺所能达到的性能指标为：大凸缘拉伸长径比要小于1，拉伸内孔直径精度为IT12级(0.2毫米)以下。如果拉伸采用无间隙拉伸工艺，可以提高拉伸内孔直径精度达到IT11级(0.1毫米)，但圆柱外圆直径精度就无法同时保证达到IT11级(0.1毫米)，但要求生产效率达到40次/分钟以上(传统工艺一般为单冲10次/分钟)，对模具材料及拉伸油品提出了极高的要求，关键采用无间隙拉伸工艺导致拉伸过程的材料冷作硬化加剧，从而导致材料拉伸性能的显著下降，无法满足生产工艺要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种连续冲压变薄拉伸成型的工艺，充分利用间隙拉伸、变薄拉伸、翻边变薄拉伸的优缺点，使内孔和外圆直径精度达到IT11级。
本发明的另一目的是实现自动送料及连续冲压生产，并可自动加注适量润滑油。
本发明所采用的技术方案是：连续冲压变薄拉伸成型的工艺，待加工材料的厚度t为0.5-2mm，其特征在于步骤如下：
1.1、按凸缘料片形状的直径Ds切带凸缘的料片；
1.2、引伸1-3，为有间隙拉伸，其中：
1.2.1、引伸1，引伸系数为0.57～0.62之间，即：D1＝0.57～0.62Ds，Ds为带凸缘料片形状的直径，凹模口部半径R1为3.3倍的待加工材料厚度t，凹凸模之间的间隙为1.05倍的待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积；
1.2.2、引伸2，引伸系数为0.85～0.9之间，即：D2＝0.85～0.9D1，凹模口部半径R2为0.6倍的R1，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.2.1稍少；
1.2.3、引伸3，引伸系数为0.85～0.9之间，即：D3＝0.85～0.9D2，凹模口部半径R3为0.8倍的R2，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.2.2稍少；
1.3、引伸4，为变薄拉伸，引伸系数为0.85～0.9之间，即：D4＝0.85～0.9D3，凹模口部半径R4为0.75倍的R3，凹凸模之间的间隙为0.63倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.2.3稍少；
1.4、引伸5，为做R拉伸，D5＝D4+0.06mm，凹模口部半径R5为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸4工步中凹凸模之间的间隙+0.06mm，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.3稍少；
1.5、常规工艺进行冲孔；
1.6、引伸6，为翻边变薄拉伸，D6＝D5，凹模口部半径R6为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸5工步中凹凸模之间的间隙-0.04mm，拉伸高度应使被拉高的高度和产品高度一致。
引伸4工步中，凹模上端面设置与之密封接触的垫板，并在该垫板上、与凹模接触侧端面上开设加油槽，该加油槽为截面呈半圆的环形槽，所述加油槽所在平面内开有通过其圆心，且连通加油槽与凹模内孔的直槽；所述垫板上设有连通加油槽与外部油源的油管。
本发明的有益效果是：本发明综合利用间隙拉伸、变薄拉伸、翻边变薄拉伸的优缺点，使拉伸内孔和外圆直径精度达到IT11级(即0.1mm)；实现了多工位级进模，自动送料，连续冲压，自动加注适量润滑油，以满足连续生产要求；模具加工精度较高，达到0.006mm；生产效率大于40次/分；拉伸长径比达1.25以上。
附图说明
图1是用本发明工艺生产的产品结构主视方向的剖面图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明工艺主视方向的流程图。
图4是本发明工艺俯视方向的流程图。
图5是本发明切开凸缘形状的俯视图。
图6是本发明引伸4凹模、固定板和垫板主视方向的装配图。
图7是图6的俯视图。
图8是本发明引伸6翻边变薄拉伸凸模的主视图。
具体实施方式
实施例1：如图3-图4所示，本实施例工艺步骤如下：
1.1、按凸缘料片形状的直径Ds切料片，使之形成带凸缘的料片；本例中切割线基本呈图5所示的小括号型，形成料片的凸缘部分；
1.2、引伸1-3，为有间隙拉伸，其中：
1.2.1、引伸1，引伸系数为0.57，即：D1＝0.57Ds，D1为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，Ds为带凸缘料片的直径(本例中Ds为27mm)，凹模口部半径R1为3.3倍的待加工材料厚度t(本例中其厚度t为0.5mm)，凹凸模之间的间隙为1.05倍的待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(两者之间的体积差为ΔV1)；
1.2.2、引伸2，引伸系数为0.85，即：D2＝0.85D1，D2为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R2为0.6倍的R1，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV2)，但应比步骤1.2.1稍少，即ΔV2＜ΔV1；
1.2.3、引伸3，引伸系数为0.85，即：D3＝0.85D2，D3为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R3为0.8倍的R2，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV3)，但应比步骤1.2.2稍少，即ΔV3＜ΔV2；
1.3、引伸4，为变薄拉伸，引伸系数为0.85，即：D4＝0.85D3，D4为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R4为0.75倍的R3，凹凸模之间的间隙为0.63倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV4)，但应比步骤1.2.3稍少，即ΔV4＜ΔV3。如图6-图7所示，该工步中，凹模1(内嵌于固定板6内，且上下两个端面均与固定板6的上下两个外表面齐平)上端面设置与之密封接触的垫板2，并在该垫板与凹模1接触侧的端面上、对应凹模孔口部位开设加油槽3，该加油槽为截面呈半圆的环形槽，所述加油槽3所在平面内开有通过其圆心，且连通加油槽与凹模内孔的直槽4，所述加油槽3和直槽4形成一近似“日”字形的槽；所述垫板上设有连通加油槽3与外部油源的油管5，将外部引伸润滑油引至加油槽3内，并通过直槽4进入凹模内孔内，满足润滑要求。
1.4、引伸5，为做R拉伸(即R4到R5＝0.5mm的拉伸)，D5＝D4+0.06mm，D5为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R5为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸4工步中凹凸模之间的间隙+0.06mm，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV5)，但应比步骤1.3稍少，即ΔV5＜ΔV4：
1.5、采用常规工艺在拉伸形成的圆筒端面上冲孔，本例中冲孔直径为5mm，小于引伸5工步中引伸过程中拉出来的圆筒的内径，形成垂直于圆柱面的环形翻边；
1.6、引伸6，为翻边变薄拉伸，利用图8所示凸模顶端的圆弧面将步骤1.5形成的翻边顶出，拉伸形成两端贯通的圆筒(本例中圆筒内径为9.16mm)；D6＝D5，D6为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R6为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸5工步中凹凸模之间的间隙-0.04mm，拉伸高度应使被拉高的高度和产品高度一致，即拉伸完成后的高度与产品高度相同。
实施例2：如图3-图4所示，本实施例工艺步骤如下：
1.1、按凸缘料片形状的直径Ds切料片，使之形成带凸缘的料片，本例中切割线基本呈图5所示的小括号型；
1.2、引伸1-3，为有间隙拉伸，其中：
1.2.1、引伸1，引伸系数为0.62，即：D1＝0.62Ds，D1为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，Ds为带凸缘料片的直径(本例中Ds为27mm)，凹模口部半径R1为3.3倍的待加工材料厚度t(本例中其厚度t为2mm)，凹凸模之间的间隙为1.05倍的待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(两者之间的体积差为ΔV1)；
1.2.2、引伸2，引伸系数为0.9，即：D2＝0.9D1，D2为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R2为0.6倍的R1，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV2)，但应比步骤1.2.1稍少，即ΔV2＜ΔV1；
1.2.3、引伸3，引伸系数为0.9，即：D3＝0.9D2，D3为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R3为0.8倍的R2，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV3)，但应比步骤1.2.2稍少，即ΔV3＜ΔV2；
1.3、引伸4，为变薄拉伸，引伸系数为0.9，即：D4＝0.9D3，D4为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R4为0.75倍的R3，凹凸模之间的间隙为0.63倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV4)，但应比步骤1.2.3稍少，即ΔV4＜ΔV3。如图6-图7所示，该工步中，凹模1(内嵌于固定板6内，且上下两个端面均与固定板6的上下两个外表面齐平)上端面设置与之密封接触的垫板2，并在该垫板与凹模1接触侧的端面上、对应凹模孔口部位开设加油槽3，该加油槽为截面呈半圆的环形槽，所述加油槽3所在平面内开有通过其圆心，且连通加油槽与凹模内孔的直槽4，所述加油槽3和直槽4形成一近似“日”字形的槽；所述垫板上设有连通加油槽3与外部油源的油管5，将外部引伸润滑油引至加油槽3内，并通过直槽4进入凹模内孔内，满足润滑要求。
1.4、引伸5，为做R拉伸，D5＝D4+0.06mm，D5为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R5为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸4工步中凹凸模之间的间隙+0.06mm，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV5)，但应比步骤1.3稍少，即ΔV5＜ΔV4；
1.5、采用常规工艺在拉伸形成的圆筒端面上冲孔，本例中冲孔直径为5mm，小于引伸5工步中引伸过程中拉出来的圆筒的内径，形成垂直于圆柱面的环形翻边；
1.6、引伸6，为翻边变薄拉伸，利用图8所示凸模顶端的圆弧面将步骤1.5形成的翻边顶出，拉伸形成两端贯通的圆筒(本例中圆筒内径为9.16mm)；D6＝D5，D6为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R6为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸5工步中凹凸模之间的间隙-0.04mm，拉伸高度应使被拉高的高度和产品高度一致。
实施例3：如图3-图4所示，本实施例工艺步骤如下：
1.1、按凸缘料片形状的直径Ds切料片，使之形成带凸缘的料片，本例中切割线基本呈图5所示的小括号型；
1.2、引伸1-3，为有间隙拉伸，其中：
1.2.1、引伸1，引伸系数为0.59，即：D1＝0.59Ds，D1为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，Ds为带凸缘料片的直径(本例中Ds为27mm)，凹模口部半径R1为3.3倍的待加工材料厚度t(本例中其厚度t为1.2mm)，凹凸模之间的间隙为1.05倍的待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(两者之间的体积差为ΔV1)；
1.2.2、引伸2，引伸系数为0.87，即：D2＝0.87D1，D2为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R2为0.6倍的R1，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV2)，但应比步骤1.2.1稍少，即ΔV2＜ΔV1；
1.2.3、引伸3，引伸系数为0.87，即：D3＝0.87D2，D3为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R3为0.8倍的R2，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV3)，但应比步骤1.2.2稍少，即ΔV3＜ΔV2；
1.3、引伸4，为变薄拉伸，引伸系数为0.87，即：D4＝0.87D3，D4为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R4为0.75倍的R3，凹凸模之间的间隙为0.63倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV4)，但应比步骤1.2.3稍少，即ΔV4＜ΔV3。如图6-图7所示，该工步中，凹模1(内嵌于固定板6内，且上下两个端面均与固定板6的上下两个外表面齐平)上端面设置与之密封接触的垫板2，并在该垫板与凹模1接触侧的端面上、对应凹模孔口部位开设加油槽3，该加油槽为截面呈半圆的环形槽，所述加油槽3所在平面内开有通过其圆心，且连通加油槽与凹模内孔的直槽4，所述加油槽3和直槽4形成一近似“日”字形的槽；所述垫板上设有连通加油槽3与外部油源的油管5，将外部引伸润滑油引至加油槽3内，并通过直槽4进入凹模内孔内，满足润滑要求。
1.4、引伸5，为做R拉伸，D5＝D4+0.06mm，D5为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R5为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸4工步中凹凸模之间的间隙+0.06mm，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积(体积差为ΔV5)，但应比步骤1.3稍少，即ΔV5＜ΔV4；
1.5、采用常规工艺在拉伸形成的圆筒端面上冲孔，本例中冲孔直径为5mm，小于引伸5工步中引伸过程中拉出来的圆筒的内径，形成垂直于圆柱面的环形翻边；
1.6、引伸6，为翻边变薄拉伸，利用图8所示凸模顶端的圆弧面将步骤1.5形成的翻边顶出，拉伸形成两端贯通的圆筒(本例中圆筒内径为9.16mm)；D6＝D5，D6为引伸过程中拉出来的圆筒的外径，凹模口部半径R6为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸5工步中凹凸模之间的间隙-0.04mm，拉伸高度应使被拉高的高度和产品高度一致。
对于上述实施例步骤1.2.2引伸2中，拉伸高度应使被拉高的材料体积(V2)稍多于产品所需材料体积(V0)，但应比步骤1.2.1稍少，还可解释如下：V0＜V2＜V1，其中V0为各步骤中所述产品所需材料体积，V1为步骤1.2.1引伸1中被拉高的材料体积；其余步骤按照该解释类推即可。
上述实施例中，引伸1-引伸5步骤中所述稍多、稍少为拉进去材料体积的1％-2％，如稍多“拉”1％，或稍少“拉”2％，凭工人经验操作。
冲孔、做口部、切边、切头、折弯、整形、落料七个工步是完成该产品的相关工序，为该领域的常规工序，本实施例不作详细介绍。
Claims (1)
1.一种连续冲压变薄拉伸成型的工艺，待加工材料的厚度t为0.5-2mm，其特征在于步骤如下：
1.1、按凸缘料片形状的直径Ds切带凸缘的料片；
1.2、引伸1-3，为有间隙拉伸，其中：
1.2.1、引伸1，引伸系数为0.57～0.62之间，即：D1=0.57～0.62Ds，Ds为带凸缘料片的直径，凹模口部半径R1为3.3倍的待加工材料厚度t，凹凸模之间的间隙为1.05倍的待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积；
1.2.2、引伸2，引伸系数为0.85～0.9之间，即：D2=0.85～0.9D1，凹模口部半径R2为0.6倍的R1，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.2.1稍少；
1.2.3、引伸3，引伸系数为0.85～0.9之间，即：D3=0.85～0.9D2，凹模口部半径R3为0.8倍的R2，凹凸模之间的间隙为1.05倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.2.2稍少；
1.3、引伸4，为变薄拉伸，引伸系数为0.85～0.9之间，即：D4=0.85～0.9D3，凹模口部半径R4为0.75倍的R3，凹凸模之间的间隙为0.63倍待加工材料厚度t，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.2.3稍少；
1.4、引伸5，为做R拉伸，D5=D4+0.06mm，凹模口部半径R5为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸4工步中凹凸模之间的间隙+0.06mm，拉伸高度应使被拉高的材料体积稍多于产品所需材料体积，但应比步骤1.3稍少；
1.5、常规工艺进行冲孔；
1.6、引伸6，为翻边变薄拉伸，D6=D5，凹模口部半径R6为0.5mm，凹凸模之间的间隙为引伸5工步中凹凸模之间的间隙-0.04mm，拉伸高度应使被拉高的高度和产品高度一致；
所述引伸4工步中，凹模上端面设置与之密封接触的垫板，并在该垫板上、与凹模接触侧端面上开设加油槽，该加油槽为截面呈半圆的环形槽，所述加油槽所在平面内开有通过其圆心，且连通加油槽与凹模内孔的直槽；所述垫板上设有连通加油槽与外部油源的油管。
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