CN103128207A - 弹性挡圈的加工工艺及加工成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弹性挡圈的加工工艺及加工成形装置，它利用步进送料、级进冲压和多方位弯曲成形工艺生产弹性挡圈，极大提高原材料利用率，提高产品质量和提高生产效率。本发明的弹性挡圈的加工成形装置包括机架，以及依次安装在机架之上的矫直器、送料机构、冲床机构、切断机构和成形机构，原材料金属线材首先经过矫直器进行校直，然后进入送料机构，送料机构按照固定步长进行步进送料，以迫使金属线材的最前端依次进入：冲床机构，对金属线材的最前端进行冲裁处理，以形成具有一定曲率的弧状型条坯料；切断机构，对冲裁处理后的弧状型条进行切断处理，分离出成形机构所需的坯料；成形机构，将切断后的弧状型条卷曲成具有一个开口的圆圈。

Description

弹性挡圈的加工工艺及加工成形装置

技术领域

本发明涉及一种弹性挡圈的加工方法和设备，具体来说，涉及一种可以极大提高原材料利用率，降低生产成本，提高产品质量和提高生产效率的弹性挡圈的加工工艺及加工成形装置。

背景技术

国内工业化进程起步较晚，但发展速度极快，这就要求相关的基础产业能跟得上脚步，挡圈作为一种标准件在工业生产中得到极其广泛的应用，而且需求量急剧膨胀，弹性挡圈是一种紧固在轴上的圈形机件，可以防止装在轴上的其他零件窜动，广泛用于各行各业有轴的场合，需求量极大，英文名称：[closing]ring，材料主要有碳素弹簧钢和不锈钢。

目前国内大部分还是按照传统工艺生产弹性挡圈，在普通冲床上冲孔-落料两道工序完成，原材料利用率极低φ55孔用挡圈按此工艺材料利用率只有约17%，另外，人工过多的参与使得产品质量极不稳定，每道工序10000件/8小时，效率极低，各项成本都高；再有，过多的人工操作使得人员易疲劳，事故率高，还有，一般的碳素弹簧钢和不锈钢都有一定的纹路，传统的冲压工艺会破坏碳素弹簧钢和不锈钢的纹路，致使产弹性挡圈的强度受到一定的影响。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供了一种弹性挡圈的加工工艺及加工成形装置，它利用步进送料、级进冲压和多方位完全成形可以极大提高原材料利用率，降低生产成本，提高产品质量和提高生产效率。

本发明的弹性挡圈的加工工艺包括：1）将送料机构、冲床模具、切断模具和成形模具依次安装在机架上；2）将金属线材置于送料机构上；3）送料机构按照固定步长进行步进送料；4）冲床模具逐步对进入其冲裁区域内的金属线材的不同位置进行冲裁处理，以在金属线材的前端形成具有一定曲率的弧状型条；5）切断模具逐步对金属线材最前端的弧状型条的两端进行切断处理，以形成独立的具有一定曲率的弧状型条坯料；6）成形模具将切断后的弧状型条坯料卷曲成具有一个开口的圆圈，以形成弹性挡圈。

所述冲床模具采用分配级进的方式对同一弧状型条的不同区域进行冲裁处理。

所述成形模具的成形过程为：a1、将弧状型条坯料的中间位置对其圆柱体芯模的轴心线，以使得弧状型条的长度方向与芯模的长度方向相互垂直；a2、通过上弯模迫使弧状型条紧靠在芯模的圆周壁上，以形成“U”字型的坯料；a3、分别通过左弯模和右弯模迫使“U”字型的坯料的两条支腿分别紧靠圆柱体芯模圆周壁上。

本发明的弹性挡圈的加工成形装置包括机架，所述机架上依次安装有送料机构、冲床机构、切断机构和成形机构，金属线材置于所述送料机构上，送料机构按照固定步长进行步进送料，以迫使金属线材的最前端依次进入：冲床机构，对金属线材的最前端进行冲裁处理，以形成具有一定曲率的弧状型条坯料；切断机构，对冲裁处理后的弧状型条坯料进行切断处理，分离出成形机构所需的坯料；成形机构，将切断后的弧状型条卷曲成具有一个开口的圆圈。

所述冲床机构包括固定安装在所述机架之上的冲床静模模架和冲床动模模架，以及分别安装在所述冲床静模模架和冲床动模模架之上的至少一组相互配合动作的冲床模具。

所述冲床机构包含至少两组冲床模具，每组冲床模具包含设置在所述冲床静模模架之上的切边凹模和安装在所述冲床动模模架之上的切边冲头，各组冲床模具采用分配级进的方式进行冲裁处理。

所述切断机构包括固定安装在所述机架之上的切断静模模架和切断动模模架，以及分别安装在所述切断静模模架和切断动模模架之上至少一组相互配合动作的切断模具，所述切断模具包括设置在所述切断静模模架两端的切断模座，以及安装在所述切断动模模架两端分别与所述切断模座配合动作的切断动模。

所述成形机构包括固定安装在所述机架之上的成形静模模架和成形动模模架，以及分别安装在所述成形静模模架和成形动模模架之上的相互配合动作的成形模具，所述成形模具包括固定在所述成形静模模架之上的圆柱体芯模，以及安装在所述成形动模模架之上，迫使所述弧状型条紧靠在芯模圆周壁上的上弯模、左弯模和右弯模。

所述成形模具还包括可沿着所述芯模圆周壁前后滑动的弹性压板。

所述机架还上安装有矫直器，所述矫直器将矫直后的金属线材送入所述送料机构。

本发明的有益效果：本发明首先对金属线材进行冲裁处理，然后对冲裁后形成的弧状型条进行切断处理，最后对切断后的独立的弧状型条进行弯曲成形处理，可以极大的提高原材料的利用率，降低生产成本，也可以避免一次性冲压成形对弹性挡圈的强度造成影响；另外，本发明的冲床模具采用分配级进的方式对同一弧状型条的不同区域进行冲裁处理，可以避免一次性冲裁对弧状型条的强度造成影响，极大提高产品的质量；再有，本发明的送料机构采用步进送料，可以实现整个上料、冲床、切断和成形的全自动化，极大提高产品的生产效率。

附图说明

图1为本发明的弹性挡圈的加工成形装置的结构示意图；

图2为本发明的冲床机构的结构示意图（俯视方向）；

图3为本发明的切断机构和成形机构的安装示意图（主视方向）；

图4为本发明的切断机构和成形机构的安装示意图（俯视方向）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步阐述，其中，本发明的方向以图1为标准。

本发明的弹性挡圈的加工工艺实现了弹性挡圈的全自动成形加工，降低了生产成本，提高产品质量，大大的提高了生产效率，在实际生产中起得了显著的效果。它主要分送料部分、冲压部分、切断部分和成形部分，以金属线材为原材料（或者金属带材经过预处理形成金属线材），原材料（金属线材）首先经过机床（机架）的校直部分进行校直处理；然后由机械式送料部分的夹紧机构按照已调好的送料步长（固定步长）夹紧自动送料，材料送进冲压部分；接着经过冲压部分完成冲裁和预成形处理，以在金属线材的前端形成具有一定曲率的弧状型条，继续送进至切断部分；再经切断部分分离坯料，以形成独立的弧状型条，分离出成形机构所需的坯料；最后成形部分在成形区将切断后的弧状型条卷曲成具有一个开口的圆圈，得到最终零件（弹性挡圈）并推出成形区，实现一个工作循环。机床通过变频器控制，可以实现无级调速，各弯曲模滑块靠凸轮驱动，与机床摩擦连接，调节方便，可以过载保护，各弯曲模滑块先后成形次序通过调整凸轮与传动轴的角度来实现。本发明可以通过调整送料步长、工序顺序和工作时间等，配以适合的模具，可一次性加工出各种形状复杂的小型异型零件，适应于成批及大量生产冲剪、弯曲和成形零件，机床生产过程中可以通过无级变速调节生产速度，根据成形零件复杂程度机床生产速度可以任意调节。

下面就本发明的各步骤进行详细介绍：

一、设备安装和调试

将成形部分、送料机构、冲床模具、切断模具和成形模具依次安装在机架上，调整好送料步长、工序顺序和工作时间等，配以适合的模具，完成运行调试。

二、成形部分

本发明的展开的料带（金属线材）经过机床校直机构进行校直，为后续其它部分工作区提供良好的材料状态，保证材料顺利、稳定的送进、冲压和成形。

三、送料部分

本发明首先将金属线材置于送料机构上，然后利用送料机构按照固定步长进行步进送料，以便金属线材的最前端能够依次进入到冲压部分、切断部分和成形部分的工作区域。送料部分先按预先设计送料步长粗调，精调好步距（步长），机械式自动送料装置通过夹料，送进，松开，回退，夹料进行反复循环送料，配以夹紧装置保证机械式自动送料装置通在回退时不会拉回材料，同时材料送进时，夹紧装置不能阻碍送料。

四、冲压部分

本发明利用冲床模具逐步对进入其冲裁区域内的金属线材的不同位置进行冲裁处理，以在金属线材的前端形成具有一定曲率的弧状型条，且冲床模具采用分配级进的方式对同一弧状型条的不同区域进行冲裁处理。

冲压部分通过冲床模具来冲裁坯料外形，冲压模具实现精确定位，送进导正，冲双耳，冲外形，且坯料不同位置的冲裁采用不同的冲头，而不同的冲头采用异步冲裁的方式，即不同的冲头按照一定的时序间隔工作。

五、切断部分

本发明的切断部分利用切断模具逐步对金属线材最前端的弧状型条的两端进行切断处理，以形成独立的具有一定曲率的弧状型条（坯料），即切断模具通过两侧的切断动模和切断静模配合，使得弧状型条与金属线材分离，且同时切除掉弧状型条两端多余的部分。

六、成形部分

本发明利用成形模具将切断后的弧状型条卷曲成具有一个开口的圆圈，以形成弹性挡圈，成形模具的成形过程为：a1、将弧状型条的中间位置对其圆柱体芯模的轴心线，以使得弧状型条的长度方向与芯模的长度方向相互垂直；a2、通过上弯模迫使弧状型条坯料紧靠在芯模的圆周壁上，以形成“U”字型的坯料；a3、分别通过左弯模和右弯模迫使“U”字型的坯料的两条支腿分别紧靠圆柱体芯模圆周壁上。

冲压部分冲裁好的坯料经过切断部分分离后，直接送进成形部分的成形区进行最终成行，成形部分是弹性挡圈全自动成形工艺的关键，是此工艺区别传统挡圈生产工艺的创新之处。具体过程如下：坯料首先经过切断部分的左右两把切断动模和切断静模配合（切断动模安装在前弯模上），以切断与料带分离，被送进成形部分的成形区，前弯模与成形静模模架（成形静模模架用于固定安装圆柱体芯模）上的弹性压板形成一个具有一定厚度的封闭区域，以保证坯料成形时不会过度翘曲，前弯模运动到前止点后，上弯模成形坯料为倒U形，同时左右弯模将倒U形的坯料成形成最终零件外形，上弯模、左弯模、右弯模和前弯模依次退出成形区，芯模上的弹性压板将成形好的零件（弹性挡圈）推出芯模，成形好的零件自由落体掉出成形区，这样一个工作循环结束，进入下一个工作循环。

如图1所示，本发明的弹性挡圈的加工成形装置包括机架1、矫直器7、送料机构2、冲床机构3、切断机构4和成形机构5，矫直器7、送料机构2、冲床机构3、切断机构4和成形机构5依次安装在机架1，金属线材6（原材料）首先经过矫直器7进行校直，然后进入送料机构2，送料机构2按照固定步长进行步进送料，以迫使金属线材6的最前端依次进入：冲床机构3，对金属线材6的最前端进行冲裁处理，以形成具有一定曲率的弧状型条61；切断机构4，对冲裁处理后的弧状型条61进行切断处理；成形机构5，将切断后的弧状型条卷曲成具有一个开口的圆圈。

矫直器7一般由五个被动矫直辊组成，用以对金属线材6进行校直，为后续其它部分工作区提供良好的材料状态，保证材料顺利、稳定的送进、冲压和成形。

送料机构2提供金属线材6移动的动力，它通过凸轮、摆杆和平形四边形机构等综合作用迫使金属线材6的前端依次进入冲床机构3、切断机构4和成形机构5，以实现金属线材6的步进送料，送料步长可经机械调整。

如图2所示，冲床机构3包括冲床静模模架31、冲床动模模架32和至少一组冲床模具33，本发明采用至少两组冲床模具33，各组冲床模具33采用分配级进的方式进行冲裁处理，冲床静模模架31和冲床动模模架32分别固定安装在机架1的相应位置，各冲床模具33分别安装在冲床模具33冲床静模模架31和冲床动模模架32的相应位置，每组冲床模具33均包含切边凹模331和切边冲头332，各切边凹模331设置在冲床静模模架31相应位置，各切边冲头332安装在冲床动模模架32对应于每一切边凹模331的位置，切边凹模331与切边冲头332配合动作完成冲裁操作。冲床机构3是完成零件冲裁的主要环节，由曲轴—连杆机构分别驱动各切边冲头332沿着冲床动模模架32做往复直线运动。一般情况下，冲床模具33根据冲裁位置的不同设置不同的切边凹模331和切边冲头332，各冲床模具采用异步冲裁的方式，即不同的冲床模具按照一定的时序间隔工作。

切断机构4由凸轮控制，可将金属带材或金属线材按零件成形要求进行准确的切断，如图3和图4所示，切断机构4包括切断静模模架41、切断动模模架42和至少一组切断模具43，切断静模模架41和切断动模模架42固定安装在机架1上，切断模具43包括两组相互配合动作的切断模座431和切断动模432，两切断模座431分别固定安装在切断静模模架41的左右两端，两切断动模432分别活动安装在切断动模模架42对应的位置，利用两组同步运动的切断模座431与切断动模432的相互配合，以实现弧状型条（最前端）与金属线材6分离，且同时切除掉弧状型条两端多余的部分。

成形机构5利用水平面正交排列四滑块和竖直方向两滑块由凸轮控制，能够完成多方位的折弯成形动作，如图3和图4所示，成形机构5包括成形静模模架51、成形动模模架52和成形模具53，成形静模模架51和成形动模模架52固定安装在机架1上，成形模具53包括芯模531、上弯模532、左弯模533和右弯模534，芯模531固定安装在成形静模模架51上，芯模531的外部轮廓呈圆柱体，也可以在芯模531相对于上弯模532的背面设置一个凹槽，该凹槽的长度方向与芯模531的长度方向一致，上弯模532、左弯模533和右弯模534分别活动安装在成形动模模架52上，上弯模532、左弯模533与右弯模534之间形成成形机构5的成形区，利用上弯模532迫使弧状型条6呈倒“U”型紧靠在芯模531圆周壁上，利用左弯模533和右弯模534迫使倒“U”型弧状型条61紧靠在芯模531圆周壁上。

本发明还可以在芯模531的外壁套设一个弹性压板535，弹性压板535活动安装在成形静模模架51上，在外力作用下，弹性压板535可沿着芯模531圆周壁前后滑动，本发明同时可以将切断动模模架42作为前弯模，坯料（弧状型条61）首先利用设置在前弯模上左右两把切断动模432与固定在切断静模模架41上相对应的左右两个切断模座431（静切断刀）的配合动作，实现坯料与金属线材的分离，同时切断掉坯料两端多余的部分，切断后的坯料被前弯模送进成形区，前弯模与安装在成形静模模架51上的弹性压板535之间形成一个厚1.8mm（坯料的宽度）的封闭区域，保证坯料在成形过程中不会过度翘曲，当前弯模运动到前止点时，上弯模向下运动，迫使坯料呈倒“U”形围在芯模531上，接着，左弯模533与右弯模534同时向中心运动（芯模531方向），迫使倒“U”形的坯料完全紧靠在芯模531的圆周壁上而成形成最终零件外形（弹性挡圈），最后，上弯模532、左弯模533、右弯模534和前弯模依次退出成形区，弹性压板535将成形好的零件推出芯模531，成形好的零件自由落体掉出成形区，这样一个工作循环结束，进入下一个工作循环。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种弹性挡圈的加工工艺，其特征在于，它包括：

1）将送料机构、冲床模具、切断模具和成形模具依次安装在机架上；

2）将金属线材置于送料机构上；

3）送料机构按照固定步长进行步进送料；

4）冲床模具逐步对进入其冲裁区域内的金属线材的不同位置进行冲裁处理，以在金属线材的前端形成具有一定曲率的弧状型条；

5）切断模具逐步对金属线材最前端的弧状型条的两端进行切断处理，以形成独立的具有一定曲率的弧状型条坯料；

6）成形模具将切断后的弧状型条坯料卷曲成具有一个开口的圆圈，以形成弹性挡圈。

2.根据权利要求1所述的弹性挡圈的加工工艺，其特征在于，所述冲床模具采用分配级进的方式对同一弧状型条的不同区域进行冲裁处理。

3.根据权利要求1所述的弹性挡圈的加工工艺，其特征在于，所述成形模具的成形过程为：

a1、将弧状型条坯料的中间位置对其圆柱体芯模的轴心线，以使得弧状型条的长度方向与芯模的长度方向相互垂直；

a2、通过上弯模迫使弧状型条坯料紧靠在芯模的圆周壁上，以形成“U”字型的坯料；

a3、分别通过左弯模和右弯模迫使“U”字型的坯料的两条支腿分别紧靠圆柱体芯模圆周壁上。

4.一种弹性挡圈的加工成形装置，它包括机架（1），其特征在于，所述机架（1）上依次安装有送料机构（2）、冲床机构（3）、切断机构（4）和成形机构（5），金属线材（6）置于所述送料机构（2）上，送料机构（2）按照固定步长进行步进送料，以迫使金属线材（6）的最前端依次进入：冲床机构（3），对金属线材（6）的最前端进行冲裁处理，以形成具有一定曲率的弧状型条（61）坯料；切断机构（4），对冲裁处理后的弧状型条（61）进行切断处理；成形机构（5），将切断后的弧状型条坯料卷曲成具有一个开口的圆圈。

5.根据权利要求4所述的弹性挡圈的加工成形装置，其特征在于，所述冲床机构（3）包括固定安装在所述机架（1）之上的冲床静模模架（31）和冲床动模模架（32），以及分别安装在所述冲床静模模架（31）和冲床动模模架（32）之上的至少一组相互配合动作的冲床模具（33）。

6.根据权利要求5所述的弹性挡圈的加工成形装置，其特征在于，所述冲床机构（3）包含至少两组冲床模具（33），每组冲床模具（33）包含设置在所述冲床静模模架（31）之上的切边凹模（331）和安装在所述冲床动模模架（32）之上的切边冲头（332），各组冲床模具（33）采用分配级进的方式进行冲裁处理。

7.根据权利要求4所述的弹性挡圈的加工成形装置，其特征在于，所述切断机构（4）包括固定安装在所述机架（1）之上的切断静模模架（41）和切断动模模架（42），以及分别安装在所述切断静模模架（41）和切断动模模架（42）之上至少一组相互配合动作的切断模具（43），所述切断模具（43）包括设置在所述切断静模模架（41）两端的切断模座（431），以及安装在所述切断动模模架（42）两端分别与所述切断模座（431）配合动作的切断动模（432）。

8.根据权利要求4所述的弹性挡圈的加工成形装置，其特征在于，所述成形机构（5）包括固定安装在所述机架（1）之上的成形静模模架（51）和成形动模模架（52），以及分别安装在所述成形静模模架（51）和成形动模模架（52）之上的相互配合动作的成形模具（53），所述成形模具（53）包括固定在所述成形静模模架（51）之上的圆柱体芯模（531），以及安装在所述成形动模模架（52）之上，迫使所述弧状型条（61）紧靠在芯模（531）圆周壁上的上弯模（532）、左弯模（533）和右弯模（534）。

9.根据权利要求8所述的弹性挡圈的加工成形装置，其特征在于，所述成形模具（53）还包括可沿着所述芯模（531）圆周壁前后滑动的弹性压板（535）。

10.根据权利要求4所述的弹性挡圈的加工成形装置，其特征在于，所述机架（1）还上安装有矫直器（7），所述矫直器（7）将矫直后的金属线材（6）送入所述送料机构（2）。

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