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

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F_G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

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

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。

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

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。

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

精冲成形方法，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：

A1）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5mm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0.2mm，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；

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；

B）精冲成形，它包括以下步骤：

B1）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F_S，对传力杆、打杆施加压边力F_R，对顶杆施加反压力F_G，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F_S大于压边力F_R，反压力F_G设定为小于压边力F_R，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。

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%。

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。

按上述方案，所述的传力杆和顶杆个数为3～9个。

按上述方案，所述的步骤B2）中反压力F_G设置为冲裁力Fs的40%～50%，条料向上冲裁至条料厚度的40%～50%。

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。

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

图1为本发明中精冲件结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为本发明的工艺流程图。

图4为本发明的精冲模结构示意图。

图5为本发明的精冲凹模结构示意图。

图6为本发明的精冲凹模剖视图。

图7为本发明的齿圈板结构示意图。

图8为图7的局部放大图。

图9为本发明中凸凹模结构示意图。

图10为本发明中推板结构示意图。

图11为本发明的精冲成形的方向冲裁工艺图。

图12为本发明的精冲成形的正向冲裁工艺图。

图13为本发明的精冲成形的冲裁完成工艺图。

图14为本发明的精冲成形的退出精冲件和条料工艺图。

图中标记为：精冲件1，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A11，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

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。

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：

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）。

原材料的准备：准备精冲件1所要求的冷轧或热轧钢卷，厚度与精冲件1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）。

精冲成形上、下模的准备，如图4所示：

a、精冲成形下模的准备：凹模3的型腔与精冲件1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1底面相同，为圆弧过渡的平面，设有与精冲件1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3-5μm，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3-5μm，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）。

b、精冲成形上模的准备：

齿圈板8的型腔与精冲件1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3mm,高度0.4mm）。凸凹模12的下端面形状与精冲件1顶面相同，为圆弧过渡的平面，设有与精冲件1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‰（本实施例为料厚的5‰）；凸凹模12的圆孔与打杆A11、打杆B10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3-5μm。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。

2）精冲成形：

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；

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F_S，对传力杆9、打杆A11、打杆B10施加压边力F_R，对顶杆5施加反压力F_G，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F_S和压边力F_R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A11、打杆B10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F_G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；

③精冲机的下工作台继续向上运动，冲裁力F_S大于压边力F_R，反压力F_G设定为小于压边力F_R，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1镶在凹模3中，条料2剪切结束。

④精冲机的下工作台向下运动，在压边力F_R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F_G的作用下，推板4将精冲件1从凹模3中顶出，得到成形后的精冲件1。

成形后的精冲件1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：

A1）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5mm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：

B1）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F_S，对传力杆、打杆施加压边力F_R，对顶杆施加反压力F_G，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F_S大于压边力F_R，反压力F_G设定为小于压边力F_R，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F_G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。