CN104162614B - 一种开关触指零件成形方法及其配套成形模具 - Google Patents
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Abstract
一种开关触指零件成形方法及其配套成形模具，成形时根据目标触指零件的目标尺寸选取合适的铜合金杆料，将铜合金杆料经挤压和冷拔定形后，定长切断，制得一定尺寸和粗糙度的型材，将型材的底部置于挤压模具中进行闭式冷态锻造成形，将成形的触指零件进行打磨、去毛刺后钻孔位，然后滚光；其配套的闭式冷锻模具包括凸模、凹模和模座，凸模和凹模组成的闭式腔室与所要成形的触指零件的形状相适应，模座下部设置的凹槽中设有垫块，垫块上设有伸入到凹模中并用于定位触指零件的顶杆。本发明在冷锻过程中，毛坯受到模具压应力的作用，冷锻后的材料组织更致密，而且毛坯表面在压力下受到模具型腔光滑表面的熨平，产品的表面粗糙度较小。
Description
技术领域
本发明涉及电器中开关零件的工艺应用，具体的说是一种开关触指零件成形方法及其配套成形模具。
背景技术
触指产品是高中压开关上的关键核心零件，材料以T2铜合金为主，性能要求严格：尺寸一致性好，表面硬度高，内部组织性能好。
而触指产品形状一般都比较复杂，常规的触指冷锻技术采用的是圆形或方形截面材料，因为这种材料来源广，非常容易生产制造。而原材料形状的简单又造成了金属流动成形时难度加大，变形控制方法会遇到技术瓶颈，造成工艺上的不稳定甚至失败。目前工艺以管材数控加工、铣削分割、手工去毛刺为主，这种方法效率低，成本高。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种开关触指零件成形方法及其配套成形模具，攻克了异形触指零件在变形控制过程的技术瓶颈，并解决了传统采用切削加工所存在的机械性能差和加工成本高的问题。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为，一种开关触指零件成形方法，包括以下步骤：
步骤一、根据目标触指零件的目标尺寸选取铜合金杆料，人工去除锯切材料的端面毛刺，以免影响后续挤压加工产品的表面质量；并检查其尺寸和表面质量，对检查出的表面问题进行修正；
步骤二、将铜合金杆料多辊矫直机矫直后，进行机械洗刷、吹净，然后通过挤压轮将铜合金杆料曳引到由挤压轮和模具形成的挤压腔内，挤出长条形的型材，所述长条形的型材的顶部为平面，型材底部的中间部分向内凹，在底部两侧形成两个弧形的凸头，且型材的一个侧面为平面，另一个侧面的上部具有一个突出部；
步骤三、对步骤二挤出的长条形的型材进行冷拔定形处理，使型材顶部平面的宽度达到59mm，表面粗糙度达到0.32~0.63μｍ，并按照每15mm一段的尺寸进行分切，且每一段的两个切面均为向型材底部中心倾斜的斜面，且两斜面之间的夹角为15°；
步骤四、将切好的一段型材表面涂上一层润滑剂，然后将型材的底部置于挤压模具的凹模中，挤压模具中的顶杆从下方伸入到凹模中，并与型材底部两个凸头的内凹部位接触定位，使挤压模具中的凸模下行与凹模合模形成闭式腔室，然后进行闭式冷态锻造成形；
步骤五、取出锻造成形的触指零件，在抛光设备上打磨、去除毛刺，然后在触指零件上进行钻削需要安装弹簧的孔位；
步骤六、将经步骤五处理后的触指零件用高铝瓷磨料滚光1~2h，以提高零件的表面粗糙度和美观度。
步骤二中铜合金杆料经多辊矫直机矫直后，进行机械洗刷、吹净，然后通过沿顺时针方向旋转的挤压轮进入挤压轮的轮槽中，在轮槽槽壁摩擦力作用下被曳引到由挤压轮和模具形成的挤压腔内，铜合金杆料金属充满挤压腔后挤出所需形状的型材。
上述步骤四中的润滑剂为润滑油或硬脂酸锌粉。
用于开关触指零件成形方法中的配套成形模具，该模具包括凸模、凹模和用于放置所述凹模的模座，凹模外围设有预应力外圈，凸模通过凸模压板设在凸模外圈内部，所述凸模和凹模组成的闭式腔室与所要成形的触指零件的形状相适应，模座下部设置的凹槽中设有垫块，垫块上设有伸入到凹模中并用于定位触指零件的顶杆。
有益效果：（1）、将铜合金杆料经挤压和冷拔定形后，定长切断，制得一定尺寸和粗糙度的型材，拉拔过程使挤压后的型材强制变形，提高了型材表面硬度、抗拉强度和表面质量，所制得的型材方便后续的闭式冷锻成形，克服了因原材料形状的简单造成了闭式冷锻成形金属流动难度加大的缺陷，提高整个工艺的稳定性；
（2）、本发明采用了冷锻工艺替代传统的车、铣削加工方法，属于无毛边的闭式锻造，在冷锻过程中，毛坯受到模具压应力的作用，冷锻后的材料组织更致密，而且毛坯表面在压力下受到模具型腔光滑表面的熨平，产品的表面粗糙度较小；
（3）、开关触指零件经过塑性变形，除简单的小孔外，在模具的约束下可以达到产品的最终成品尺寸，利用率可达95%以上，这是传统金属切削加工所无法达到的；
（4）、本发明所制得的触指零件，表面硬度高，耐磨性能和尺寸一致性好，组织致密，生产效率高。
附图说明
图1为本发明模具的结构示意图；
图2为本发明成形方法步骤三中分切型材的示意图；
图3为图2的仰视图；
图4为图2的端面视图。
附图标记：1、凸模压板，2、凸模外圈，3、凸模，4、型材，5、凹模，6、预应力外圈，7、顶杆，8、凹槽，9、模座，10、垫块。
具体实施方式
一种开关触指零件成形方法，包括：（1）原材料毛坯形状、尺寸设计；（2）修正原材料表面质量；（3）挤压、冷拔定形；（4）定长切断；（5）毛坯表面涂润滑剂处理；（6）闭式挤压成形；（7）辅助钻孔、倒角；（8）后续光饰处理。
如图1所示，用于开关触指零件成形方法中的配套成形模具，该模具包括凸模3、凸模外圈2、凹模5以及用于放置所述凹模5的模座9，凹模5外围设有预应力外圈6，凸模3通过凸模压板1设在凸模外圈2内部，所述凸模3和凹模5组成的闭式腔室与所要成形的触指零件的形状相适应，模座9下部设置的凹槽8中设有垫块10，垫块10上设有伸入到凹模5中并用于定位触指零件的顶杆7。
开关触指零件成形方法的具体步骤如下：
步骤一、根据目标触指零件的目标尺寸选取铜合金杆料，人工去除锯切材料的端面毛刺，并检查其尺寸和表面质量，对检查出的表面问题进行修正；
步骤二、将铜合金杆料经多辊矫直机矫直后，进行机械洗刷、吹净，然后通过沿顺时针方向旋转的挤压轮进入挤压轮的轮槽中，在轮槽槽壁摩擦力作用下被曳引到由挤压轮和模具形成的挤压腔内，挤出长条形的型材，所述长条形的型材的顶部为平面，型材底部的中间部分向内凹，在底部两侧形成两个弧形的凸头，型材的一个侧面为平面，另一个侧面的上部具有一个突出部；其中，轮槽槽壁摩擦力变为驱动力，锯切毛坯金属被挤压径向流出这一结构约束的特点，使得激烈的剪切变形并不是沿传统正挤压那样出现在边部，而是出现在中部区域，该剧烈剪切变形带的存在使金属流动更加均匀，而且使得金属产生更为优越的塑性成形条件。
步骤三、对步骤二挤出的长条形的型材进行冷拔定形处理，使型材顶部平面的宽度达到59mm，表面粗糙度达到0.32~0.63μｍ，并按照每15mm一段的尺寸进行分切，且每一段的两个切面均为向型材底部中心倾斜的斜面，且两斜面之间的夹角为15°；
步骤四、将切好的一段型材表面涂上一层硬脂酸锌粉，然后将型材的底部置于挤压模具的凹模中，挤压模具中的顶杆从下方伸入到凹模中，并与型材底部两个凸头之间的内凹部位接触定位，使挤压模具中的凸模下行与凹模合模形成闭式腔室，然后进行闭式冷态锻造成形；其中，涂硬脂酸锌粉的工艺方法为，将型材和硬脂酸锌粉置入滚筒中滚动15min，使型材上牢固而均匀的固定了一层硬脂酸锌，能够提高所制得产品的表面光洁度。
步骤五、取出锻造成形的触指零件，在抛光设备上打磨、去除毛刺，然后在触指零件上进行钻削需要安装弹簧的孔位；
步骤六、将经步骤五处理后的触指零件用高铝瓷磨料滚光1~2h，以提高表面粗糙度。
步骤二采用铜合金杆料作为原材料，供应方便，没有挤压压余，材料利用率高，一般可达95％，组织性能均匀性好；而且，该挤压方式是利用摩擦所产生的热量升温，铜合金在变形时的温度最高可达800～850℃，因此无须加热，降低了60％的能耗。
用于上述开关触指零件成形方法中的配套成形模具只需要一套，主要由凸模3、凸模外圈2、凸模压板1、凹模5、预应力外圈6、模座9、垫块10和顶杆7组成，表面涂覆有硬脂酸锌粉的型材放入凹模5，凸模3下行合模，完成闭式冷锻，然后凸模3上行，顶杆7顶出成形好的触指零件，然后开始下一循环的成形。该工艺方法可一次成形触指产品的全部关键尺寸，工艺稳定，效率极高，每分钟加工产品10~15件。凹模采用预应力结构，确保凹模能承受较大应力，有较好的使用寿命。
本发明中的模具能够承受极大的摩擦力和温度变化，因为在连续工作的条件下，变形热和摩擦热使得模具温度达到200~300℃以上。本发明的配套模具结构对称，工作部件采取预应力结构形式，工作部件采用压套和压板紧固，避免采用螺钉紧固。
Claims (3)
1.开关触指零件成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据触指零件的目标尺寸选取铜合金杆料；
步骤二、将铜合金杆料经多辊矫直机矫直后，进行机械洗刷、吹净，然后通过挤压轮将铜合金杆料曳引到由挤压轮和模具形成的挤压腔内，挤出长条形的型材，所述长条形的型材的顶部为平面，型材底部的中间部分向内凹，在底部两侧形成两个弧形的凸头，型材的一个侧面为平面，另一个侧面的上部具有一个突出部；
步骤三、对步骤二挤出的长条形的型材进行冷拔定形处理，使型材顶部平面的宽度达到59mm，表面粗糙度达到0.32~0.63μｍ，并按照每15mm一段的尺寸进行分切，且每一段的两个切面均为向型材底部中心倾斜的斜面，且两斜面之间的夹角为15°；
步骤四、将切好的一段型材表面涂上一层润滑剂，然后将型材的底部置于挤压模具的凹模中，挤压模具中的顶杆从下方伸入到凹模中，并与型材底部两个凸头之间的内凹部位接触定位，使挤压模具中的凸模下行与凹模合模形成闭式腔室，然后进行闭式冷态锻造成形；
步骤五、取出锻造成形的触指零件，在抛光设备上打磨、去除毛刺，然后在触指零件上进行钻削需要安装弹簧的孔位；
步骤六、将经步骤五处理后的触指零件用高铝瓷磨料滚光1~2h。
2.根据权利要求1所述的开关触指零件成形方法，其特征在于：步骤四中的润滑剂为润滑油或硬脂酸锌粉。
3.根据权利要求1所述的开关触指零件成形方法中的配套成形模具，其特征在于：该挤压模具包括凸模（3）、凸模外圈（2）、凹模（5）和用于放置所述凹模（5）的模座（9），凹模（5）外围设有预应力外圈（6），凸模（3）通过凸模压板（1）设在凸模外圈（2）内部，所述凸模（3）和凹模（5）组成的闭式腔室与所要成形的触指零件的形状相适应，模座（9）下部设置的凹槽（8）中设有垫块（10），垫块（10）上设有伸入到凹模（5）中并用于定位触指零件的顶杆（7）。
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