CN103691798B - 一种减小精冲件塌角的精冲成形方法 - Google Patents

一种减小精冲件塌角的精冲成形方法 Download PDF

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郭银芳
彭林香
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Abstract

本发明涉及一种减小精冲件塌角的精冲成形方法,包括精冲成形上、下模的准备工作和精冲成形工艺流程,精冲成形模的齿圈板和凹模上,围绕型腔设有台阶形齿圈,推板上端面突出凹模上端面设定距离h取值为材料厚度40%~50%,凸凹模下端面凹入齿圈板下端面的设定距离H大于h,对推板施加的反压力FG设置为冲裁力Fs的40%~50%,在正向冲裁前实现一次局部反向冲裁,将精冲件的塌角降低到10%S以下。与传统的多工序复合模相比,设计和制造简单,大大降低了成本。

Description

一种减小精冲件塌角的精冲成形方法
技术领域
[0001] 本发明属于精密冲裁的技术领域,特别涉及一种减小精冲件塌角的精冲成形方法。
背景技术
[0002] 精密冲裁是一种新型的金属压力加工方法,可以取代扁平类零件的机械加工,具有优质、高效、低耗的特点,合格的精密冲裁件具有很高的质量,可以免去后续工序,直接用于装配。精冲件的质量包含有:尺寸精度、剪切面质量、塌角、毛刺高度和平面度等。塌角是指精冲零件内、外廓平面与光洁面交界处的不规则外凸曲线形的下陷塑性变形面,若冲裁线是直线,塌角通常小于料厚的10%;若冲裁线在如转角、尖点、齿部等不利的位置时,塌角通常过大(超过料厚的30%)就会影响精冲件的质量。平面类零件塌角大可以通过增加后续磨削的方法减小或去除,但增本降效,但一些带有凸台等成型件无法采用此方法。
[0003]目前减小成型件塌角的方法主要有:1)在精冲模凹模上局部增加齿圈,能将精冲件尖角部位的塌角降低到10%S(S为料厚),但常使用的齿圈为三角形(V形),不仅加工制造复杂,局部增加齿圈的长度范围很难控制,而且由于三角形(V形)齿圈在原材料上留下的齿圈印痕,必须增加原材料的冲裁步距和搭边值,因而导致原材料利用率降低;2)多工位剔齿精冲模具对多齿零件部位进行逐步冲压,工位至少为3个,模具设计和制造复杂,且对精冲设备的送料步距精度有严格的要求。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种设计和制造简单,且能降低成本的减小精冲件塌角的精冲成形方法。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种减小精冲件塌角的
[0006] 精冲成形方法,所述的方法包括以下步骤:
[0007] A)精冲成形上、下模的准备工作,它包括以下步骤:
[0008] Al)准备精冲成形的下模,下模包括凹模、推板、凸模及顶杆,其中凹模的型腔与精冲件的外轮廓相同,为包括尖角和圆弧过渡的不规则形状,精冲件为厚度为5_的圆弧过渡的不规则形状的平板件,精冲件头部开有两个圆形通孔,尾部尖角角度为60°,半径为0.2_,凹模围绕型腔周围设有台阶齿圈,推板的端面形状与精冲件底面相同,为圆弧过渡的不规则形状的平面,推板外轮廓与凹模间隙配合,推板上设有与精冲件上相同的圆形通孔,推板圆形通孔和圆孔凸模间隙配合,推板装配后上端面突出凹模上端面设定距离,顶杆沿凹模的型腔周围均匀分布在精冲成形的下模上;
[0009] A2)准备精冲成形的上模,上模包括齿圈板、凸凹模、打杆及传力杆,其中齿圈板的型腔与精冲件的外轮廓相同,为包括尖角和圆弧过渡的不规则形状,齿圈板围绕型腔周围设有台阶齿圈,凸凹模的下端面形状与精冲件顶面相同,为圆弧过渡的不规则形状的平面,其上设有与精冲件上相同的圆形通孔,凸凹模与齿圈板间隙配合,凸凹模装配后下端面凹入齿圈板下端面设定距离,传力杆沿齿圈板的型腔周围均匀分布在精冲成形的上模上;
[0010] B)精冲成形,它包括以下步骤:
[0011] BI)将精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上,精冲模具在开启位置时,将开卷校平后的条料送到精冲工位;
[0012] B2)启动精冲机,精冲机的下工作台向上运动,对凹模、凸模施加冲裁力Fs,对传力杆、打杆施加压边力Fr,对顶杆施加反压力Fe,冲裁区周围的条料被压紧,条料向上冲裁;
[0013] B3)精冲机的下工作台继续向上运动,冲裁力Fs大于压边力Fr,反压力Fe设定为小于压边力Fr,条料向下冲裁直至剪切结束;
[0014] B4)精冲机的下工作台向下运动,齿圈板将剪切后的条料从凸凹模上退下,推板将精冲件从凹模中顶出,得到成形后的精冲件。
[0015] 按上述方案,所述的推板装配后上端面突出凹模上端面的设定距离h取值为条料厚度的40%〜50%。
[0016] 按上述方案,所述的凸凹模装配后下端面凹入齿圈板下端面的设定距离H取值大于设定距离h。
[0017] 按上述方案,所述的传力杆和顶杆个数为3〜9个。
[0018] 按上述方案,所述的步骤B2)中反压力Fg设置为冲裁力Fs的40%〜50%,条料向上冲裁至条料厚度的40%〜50%。
[0019] 按上述方案,所述的步骤A2)中凸凹模下端面凹入齿圈板下端面的设定距离H比推板上端面突出凹模上端面的设定距离h大0.5mm。
[0020] 本发明的有益效果是:齿圈的形状为台阶形,而不是传统的三角形(V形),它不仅能在精冲过程中有效的阻止精冲时剪切区以外的金属流动,保证冲裁面光亮,塌角小,而且仅利用一副简单的精冲复合模将精冲件(包括有转角或尖点或齿部)的塌角降低到10%S以下,与传统的多工序复合模相比而且制造简单,大大降低了成本。
附图说明
[0021] 图1为本发明中精冲件结构示意图。
[0022] 图2为图1的左视图。
[0023] 图3为本发明的工艺流程图。
[0024]图4为本发明的精冲模结构示意图。
[0025]图5为本发明的精冲凹模结构示意图。
[0026]图6为本发明的精冲凹模剖视图。
[0027] 图7为本发明的齿圈板结构示意图。
[0028] 图8为图7的局部放大图。
[0029] 图9为本发明中凸凹模结构示意图。
[0030] 图10为本发明中推板结构示意图。
[0031] 图11为本发明的精冲成形的方向冲裁工艺图。
[0032] 图12为本发明的精冲成形的正向冲裁工艺图。
[0033] 图13为本发明的精冲成形的冲裁完成工艺图。
[0034]图14为本发明的精冲成形的退出精冲件和条料工艺图。
[0035]图中标记为:精冲件I,条料2,凹模3,推板4,顶杆5,凸模A6,凸模B7,齿圈板8,传力杆9,打杆B10,打杆All,凸凹模12,台阶齿13,内凹圆弧14,第一外凸圆弧15,第二外凸圆弧16,第三外凸圆弧17,第四外凸圆弧18。
具体实施方式
[0036] 现结合附图对本发明实施方式进行说明,本发明并不局限于下述实施例。
[0037] 如图1、图2所示为一种精冲件结构示意图,其中精冲件的材质为SAE1020,厚度为5mm,为圆弧过渡的不规则形状的平板件,精冲件头部开有两个圆形通孔,尾部最小尖角处角度为60°,半径R=0.2mm。零件对断面质量要求较高,光亮带>90%,且塌角不超过0.5mm。如图3所示为根据本发明实施的减小精冲件塌角的精冲成形工艺流程图,包括2个步骤,各工步操作具体为:1)准备工作:
[0038] 设备的准备:准备全自动液压精冲机、开卷校平机,全自动液压精冲机总压力>800KN (本实施例为2500KN)。
[0039] 原材料的准备:准备精冲件I所要求的冷乳或热乳钢卷,厚度与精冲件I厚度相同,钢卷经球化退火处理,获得一定的碳化物球化等级和较低的硬度(本实施例碳化物球化等级6级,表面硬度低于HB120)。
[0040] 精冲成形上、下模的准备,如图4所示:
[0041] a、精冲成形下模的准备:凹模3的型腔与精冲件I的外轮廓相同,为包括尖角和圆弧过渡的不规则形状(本实施例中尖角左侧边与一个内凹圆弧相切连接,内凹圆弧与第一外凸圆弧通过内切线连接,第一外凸圆弧与第二外凸圆弧通过外切线连接,第二外凸圆弧与第三外凸圆弧通过外切线连接,第三外凸圆弧与第四外凸圆弧通过外切线连接,第四外凸圆弧与尖角右侧边相切连接,尖角角度为60°,圆角半径为0.2mm),如图5所示,凹模3围绕型腔周围设有台阶齿圈13 (本实施例台阶的宽度3mm,高度0.4mm)。推板4的端面形状与精冲件I底面相同,为圆弧过渡的平面,设有与精冲件I上相同的圆孔A和B ;推板4外轮廓与凹模3间隙配合,单边配合间隙3-5 μ m,推板4圆孔和圆孔凸模A6、圆孔凸模B7间隙配合,单边配合间隙3-5 μ m,推板4装配后上端面突出凹模3上端面设定距离h,h取值为40%-50%S (S为材料厚度),(本实施例设定距离h取值为40%S)。
[0042] b、精冲成形上模的准备:
[0043] 齿圈板8的型腔与精冲件I的外轮廓相同,为包括尖角和圆弧过渡的不规则形状(本实施例中尖角左侧边与一个内凹圆弧相切连接,内凹圆弧与第一外凸圆弧通过内切线连接,第一外凸圆弧与第二外凸圆弧通过外切线连接,第二外凸圆弧与第三外凸圆弧通过外切线连接,第三外凸圆弧与第四外凸圆弧通过外切线连接,第四外凸圆弧与尖角右侧边相切连接,尖角角度为60°,圆角半径为0.2mm),齿圈板8围绕型腔周围设有台阶齿圈13(本实施例台阶的宽度3_,高度0.4_)。凸凹模12的下端面形状与精冲件I顶面相同,为圆弧过渡的平面,设有与精冲件I上相同的圆孔A和B ;凸凹模12的外轮廓以凹模3为基准间隙配合,配合单边间隙取卷料厚的5-5.5%0 (本实施例为料厚的5%。);凸凹模12的圆孔与打杆All、打杆BlO间隙配合,配合单边间隙取0.06-0.1mm ;凸凹模12与齿圈板8间隙配合,单边配合间隙3-5 μ m。凸凹模12装配后下端面凹入齿圈板8下端面设定距离H,且 H_h=0.5mm。
[0044] 2)精冲成形:
[0045] ①将精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上,精冲模具在开启位置时,将卷料开卷校平送到精冲工位;
[0046] ②启动精冲机,精冲机的下工作台向上运动,对凹模3、凸模A6、凸模B7施加冲裁力Fs,对传力杆9、打杆Al 1、打杆BlO施加压边力Fr,对顶杆5施加反压力Fs,传力杆9和顶杆5分别沿型腔周围均匀分布在精冲成形上、下模上,一般个数为3-9个;在冲裁力Fs和压边力Fr的作用下,凹模3和齿圈板8的台阶齿圈13压紧冲裁区周围的条料,凹模3、推板4与齿圈板8,打杆All、打杆BlO将开卷校平后的条料2同时压紧,在压紧的瞬间,推板4在较大反压力Fti的作用下将条料2向上冲裁,剪切区的材料局部进入齿圈板8内,此时剪切区的材料向上冲裁;
[0047] ③精冲机的下工作台继续向上运动,冲裁力Fs大于压边力Fr,反压力Fe设定为小于压边力Fr,条料2剪切开始,此时剪切区的材料向下冲裁;精冲机的下工作台继续向上运动,凸凹模12完全进入凹模3的同时,圆孔凸模A6、凸模B7也完全进入凸凹模12,剪切后的条料2紧紧包在凸凹模12上,精冲件I镶在凹模3中,条料2剪切结束。
[0048] ④精冲机的下工作台向下运动,在压边力匕的作用下,齿圈板8将剪切后的条料从凸凹模12上退下,在反压力Fti的作用下,推板4将精冲件I从凹模3中顶出,得到成形后的精冲件I。
[0049] 成形后的精冲件I光亮带达到95%,最小尖角处塌角不超过0.4mm,其余区域几乎无塌角,达到了零件的技术要求。与传统精冲成形方法对比,本发明开拓了精冲件减小塌角的精冲成形途径。

Claims (6)

1.一种减小精冲件塌角的精冲成形方法,其特征在于:所述的方法包括以下步骤: A)精冲成形上、下模的准备工作,它包括以下步骤: Al)准备精冲成形的下模,下模包括凹模、推板、凸模及顶杆,其中凹模的型腔与精冲件的外轮廓相同,为包括尖角和圆弧过渡的不规则形状,精冲件为厚度为5_的圆弧过渡的平板件,精冲件头部开有两个圆形通孔,尾部最小尖角处角度为60°,半径为0.2mm,凹模围绕型腔周围设有台阶齿圈,推板的端面形状与精冲件底面相同,为圆弧过渡的平面,推板外轮廓与凹模间隙配合,推板上设有与精冲件上相同的圆形通孔,推板圆形通孔和圆孔凸模间隙配合,推板装配后上端面突出凹模上端面设定距离,顶杆沿凹模的型腔周围均匀分布在精冲成形的下模上; A2)准备精冲成形的上模,上模包括齿圈板、凸凹模、打杆及传力杆,其中齿圈板的型腔与精冲件的外轮廓相同,为包括尖角和圆弧过渡的不规则形状,齿圈板围绕型腔周围设有台阶齿圈,凸凹模的下端面形状与精冲件顶面相同,为圆弧过渡的平面,其上设有与精冲件上相同的圆形通孔,凸凹模与齿圈板间隙配合,凸凹模装配后下端面凹入齿圈板下端面设定距离,传力杆沿齿圈板的型腔周围均匀分布在精冲成形的上模上; B)精冲成形,它包括以下步骤: BI)将精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上,精冲模具在开启位置时,将开卷校平后的条料送到精冲工位; B2)启动精冲机,精冲机的下工作台向上运动,对凹模、凸模施加冲裁力Fs,对传力杆、打杆施加压边力Fr,对顶杆施加反压力Fe,冲裁区周围的条料被压紧,条料向上冲裁; B3)精冲机的下工作台继续向上运动,冲裁力Fs大于压边力Fr,反压力Fe设定为小于压边力Fr,条料向下冲裁直至剪切结束; B4)精冲机的下工作台向下运动,齿圈板将剪切后的条料从凸凹模上退下,推板将精冲件从凹模中顶出,得到成形后的精冲件。
2.根据权利要求1所述的减小精冲件塌角的精冲成形方法,其特征在于,所述的推板装配后上端面突出凹模上端面的设定距离h取值为条料厚度的40%〜50%。
3.根据权利要求2所述的减小精冲件塌角的精冲成形方法,其特征在于,所述的凸凹模装配后下端面凹入齿圈板下端面的设定距离H取值大于设定距离h。
4.根据权利要求3所述的减小精冲件塌角的精冲成形方法,其特征在于,所述的传力杆和顶杆个数为3〜9个。
5.根据权利要求3或4所述的减小精冲件塌角的精冲成形方法,其特征在于,所述的步骤B2)中反压力Fg设置为冲裁力Fs的40%〜50%,条料向上冲裁至条料厚度的40%〜50%。
6.根据权利要求5所述的减小精冲件塌角的精冲成形方法,其特征在于,所述的步骤A2)中凸凹模下端面凹入齿圈板下端面的设定距离H比推板上端面突出凹模上端面的设定距离h大0.5mm。
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