CN105081071A - 一种阶梯盒形类零件工艺成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钣金复杂零件成形方法，涉及提供一种阶梯盒形类零件的成形工艺方法。本发明先对展开料进行拉伸成形，然后经中间退火后进行液压成形，再钣金去余料，然后经热处理后，钣金校形，其中，在拉伸成形时，将零件底部拉伸到位，由后续液压成形工序对拉伸到位的零件底部作业成形出阶梯形。本发明实施时，拉伸用于零件预先成形，同时为后续液压工序预留材料，然后由液压工序完成阶梯形的成形，充分发挥了零件延展性，也充分的利用金属塑性变形的体积不变原理。避免了原有成形过程中零件周边存在破裂、滑移线、粗晶、“桔皮”、起皱等成形缺陷，提高了零件的质量，降低了产品报废率，节约了生产成本。因成形缺陷导致的零件报废率由原有的30％降低至1％。

Description

一种阶梯盒形类零件工艺成形方法

技术领域

本发明属于钣金复杂零件成形方法，涉及提供一种阶梯盒形类零件的成形工艺方法。

背景技术

对于现有阶梯盒类零件成形，传统一般采用手工刨打或多次拉伸的方法，采用手工刨打的方法，零件在刨打过程中，容易产生局部裂纹、局部变薄、锤痕等成形缺陷，严重时造成零件的报废。此种方法零件完全依靠工人手工刨打成形，对工人技术水平要求非常高，零件成形稳定性差，零件报废率较高，约为50％。采用多次拉伸的方法，由于受到材料本身的成形性能限制，只能实现部分阶梯盒形类零件的成形，但成形过程中仍然存在局部变薄、破裂、粗晶、起皱等成形缺陷，成形成本较高，成形成功率较低。

发明内容

本发明的目的是：根据塑性变形的基本规律，体积不变定律与最小阻力定律，提出了一种拉伸与液压结合，缺陷少，成型成功率高，报废低的阶梯盒形件零件工艺成形方法。

本发明的技术方案是：一种阶梯盒形类零件的成形工艺方法，其先对展开料进行拉伸成形，然后经中间退火后进行液压成形，再钣金去余料并制孔，然后经热处理后，钣金校形，其中，在拉伸成形时，将零件底部拉伸到位，由后续液压成形工序对拉伸到位的零件底部作业成形出阶梯形。

所述的阶梯盒形类零件的成形工艺方法，其具体过程如下：

步骤1：制取展开料

根据具体阶梯盒形零件计算展开毛料尺寸，制取展开料；

步骤2：拉伸成形

根据零件具体情况尺寸，选择拉伸模凸模圆角、凹模圆角，若零件内R角为R3mm，高度为30mm，外形尺寸为：140mmX308mm，应将拉伸模凸模圆角R选择在R4mm至R6mm之间，拉伸模凹模圆角R选择在R6mm至R10mm之间。一般进行一次性拉伸作业，使得拉伸底部深度达到产品最后深度；

步骤3：对拉伸完的产品进行退火消除残余应力；

步骤4：液压成形

零件引伸到位后，压模阴模自上而下运动，运动到零件底部时，压模阴模R角处与压模阳模R角处共同作用下，使得该处材料开始塑性变形，随着压模阴模继续向下运动，压模阴模R角处与压模阳模R角处开始对材料产生拉伸的作用，直至零件达到阶梯状态。

步骤5：钣金成形去除多余材料，然后热处理后，校形。

本发明的优点是：本发明避免了原有成形过程中零件周边存在破裂、滑移线、粗晶、“桔皮”、起皱等成形缺陷，提高了零件的质量，降低了产品报废率，节约了生产成本。因成形缺陷导致的零件报废率由原有的30％降低至1％。

附图说明

图1：二层阶梯盒形零件典型图；

图2：工序安排简图；

图3：拉伸成形过程示意图；

图4：液压成形过程示意图；

图5：典型零件主视图；

图6：图5的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

对于大多数阶梯盒件类零件，多为圆形、长圆形、长方形等，对该类零件，均可采用本发明方案进行成形。下面以二层阶梯盒形零件为例详细介绍成形工艺方法，典型零件见附图1所示，具体工序安排见附图2所示，

(1)制展开料

根据具体阶梯盒形零件计算展开毛料尺寸，毛料为长圆形，长宽尺寸分别为：394mm、234mm，长圆处R角为R117mm。

(2)拉伸成形

此步工序是比较关键的，是后续工序的基础，本步工序一般要实现两个目的，第一、完成阶梯盒形零件第一层(即最大的一层或底层)阶梯的成形。第二、为第二层(即较小层或顶层)阶梯预留足够的材料，为后续液压工序做好成形基础。

此外，按照材料的变形和受力情况，拉伸过程中的任一时刻，工件材料可以划分为五个区，分别为凸缘区、凹模圆角区、筒壁区、凸模圆角区、筒底区如附图3所示，各区材料的变形和受力状态不同，凸模圆角区区域的材料在拉深一开始就受到凸模的冲压，在拉深过程中，又受到双向应力的张拉和一定的弯曲作用，从而使厚度变薄，该区域材料应变硬化效应增强，承载能力下降，零件容易破裂。为了避免，凸模圆角区区域的材料出产生缺陷，在拉伸模具设计时，根据零件具体尺寸，内R为R2.8mm，高度为31mm，外形尺寸为140mmX308mm，法兰边尺寸为20mm，选择凸模圆角R角为R4mm与凹模圆角R角为R8mm，来改善和提高拉深性能。完成拉伸高度为31mm。

(3)中间退火

主要是为了消除拉伸工序过程中对零件产生的残余应力。

(4)液压成形

此步工序是成形阶梯形状的最后一步工序，根据塑性变形的基本规律，体积不变定律与最小阻力定律，即(体积不变定律：金属在塑性变形过程中，材料体积不变，因此会引起材料厚度不一致。最小阻力定律：金属变形总是沿着阻力最小的方向发展。)成形过程见附图4所示：

零件拉伸高度至31mm状态后，压模凹模自上而下运动，运动到零件高度31mm状态位置时，压模凹模R角与压模凸模R角共同作用下，使得该处材料先开始塑性变形，随着压模凹模继续向下运动，压模阴凹R角与压模凸模R角开始对材料产生拉伸的作用，直至零件达到阶梯形状态。整个过程中，以下两点最重要，第一、零件拉伸高度至31mm状态参与变形部分与零件达到阶梯形状态参与变形部分体积相同(即工序(2)拉伸成形时预留材料体积与零件实际顶层阶梯材料体积相同)。第二、压模凹模R角与压模凸模R角除对材料产生弯曲作用之外，还对材料产生了拉伸作用，只有选择合理的压模间隙才能是材料更好的流动，确保零件成形时不产生缺陷。此处间隙为0.2mm。该步用于成形附图6中：阶梯盒高度尺寸16mm、15mm、角度尺寸为3°及附图6中外形尺寸R69.8mm、R49.8mm。

(5)钣金成形

此步工序去除多余材料，并制附图5中与的孔。

(6)热处理

(7)钣金校形

本发明方法的关键点在于较好的结合拉伸与液压两种方法，及制定较为合理的拉伸工艺参数。拉伸用于零件预先成形，同时为后续液压工序预留材料，然后由液压工序完成阶梯形的成形，充分发挥了零件延展性，也充分的利用金属塑性变形的体积不变原理。避免了原有成形过程中零件周边存在破裂、滑移线、粗晶、“桔皮”、起皱等成形缺陷，提高了零件的质量，降低了产品报废率，节约了生产成本。因成形缺陷导致的零件报废率由原有的30％降低至1％。

Claims (3)

1.一种阶梯盒形类零件的成形工艺方法，其特征在于，先对展开料进行拉伸成形，然后经中间退火后进行液压成形，再钣金去余料，然后经热处理后，钣金校形，其中，在拉伸成形时，将零件底部拉伸到位，由后续液压成形工序对拉伸到位的零件底部作业成形出阶梯形。

2.根据权利要求1所述的阶梯盒形类零件的成形工艺方法，其特征在于，具体过程如下：

步骤1：制取展开料

根据具体阶梯盒形零件计算展开毛料尺寸，制取展开料；

步骤2：拉伸成形

根据零件具体情况尺寸，选择拉伸模凸模圆角、凹模圆角，若零件内R角为R3mm，高度为30mm，外形尺寸为：140mmX308mm，应将拉伸模凸模圆角R选择在R4mm至R6mm之间，拉伸模凹模圆角R选择在R6mm至R10mm之间。一般进行一次性拉伸作业，使得拉伸底部深度达到产品最后深度；

步骤3：对拉伸完的产品进行退火消除残余应力；

步骤4：液压成形

零件引伸到位后，压模凹模自上而下运动，运动到零件底部时，压模凹模R角处与压模凸模R角处共同作用下，使得该处材料开始塑性变形，随着压模凹模继续向下运动，压模凹模R角处与压模凸模R角处开始对材料产生拉伸的作用，直至零件达到阶梯状态；

步骤5：钣金成形去除多余材料，然后热处理后，校形。

3.根据权利要求2所述的阶梯盒形类零件的成形工艺方法，其特征在于，该阶梯盒形件可以一次拉伸到位，并可以为后续液压工序预留足够的材料，在拉伸高度的选择应考虑拉伸模R角因素的影响，并保证拉伸成形时预留材料体积与零件实际顶层阶梯材料体积相同。若零件总高度为30mm，拉伸模凸模圆角R4mm，拉伸模凹模圆角R8mm，选择拉伸工艺参数时应该选择拉伸高度为31mm，比零件总高度略高，以避免拉伸模R角与零件实际R角不同，使得预留材料不足，再后续液压工序时发生零件断裂。