CN105750475A - 一种半空心轴销塑性成型方法 - Google Patents

一种半空心轴销塑性成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半空心轴销塑性成型方法：步骤一，通过第一冲压模(1)对零件毛坯的挤压，获得尾部圆角、底面锥孔和杆部所需尺寸；步骤二，通过第二冲压模(3)对步骤一的零件(2)进行挤压，获得头部预成孔、缩径并倒角、杆部及头部镦粗至所需尺寸；步骤三，通过第三冲压模(4)对步骤二的零件(2)进行挤压，获得头部空心孔深度所需尺寸、头部及杆部镦粗所需尺寸；步骤四，通过第四冲压模(5)对步骤三加工后的零件(2)进行挤压，获头部空心孔深度的最终尺寸、头部及杆部镦粗最终尺寸，获得最终产品的形状和尺寸要求。本发明半空心轴销塑性成型方法是一种有效抽孔、产品成型稳定、工序简单、加工方便、材料利用率高、模具寿命高的零件冷镦加工方法。

Description

一种半空心轴销塑性成型方法
技术领域
本发明属于零件加工工艺技术领域，涉及一种有效抽孔的轴销零件冷镦加工方法，具体是一种半空心轴销塑性成型方法。
背景技术
中国专利申请号为201110341854.2公开了一种钛合金紧固件冷镦成型工艺，其首先选取布氏硬度小于100的盘卷退火状态的钛材料，在拉拔时采用小道次工艺，即每次退火后的变形增加一个道次，每个道次加工量为上个道次加工量的50％；拉拔好的盘卷材料送入高强度多工位冷镦机，至少通过两次冷镦成型制成，且每次冷镦成型变形量不超过50％。该发明工艺的应用可提高工效10-15倍，材料利用降低50％，使得整体成本下降70％以上。该工艺生产的钛紧固件从经济价值来比较，比不锈钢的同类产品具有更高的性价比，使该产品的应用领域迅速扩大数倍。但其存在的缺点是：工序较为复杂，材料利用率仍有提高空间，加工材料范围较小，产品带有毛刺，影响产品质量。因此，其工艺还有待于进一步改进。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明公开了一种半空心轴销塑性成型方法，其是一种有效抽孔、产品成型稳定、工序简单、加工方便、材料利用率高、模具寿命高的零件冷镦加工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种半空心轴销塑性成型方法，其按如下步骤：
步骤一，通过第一冲压模(1)对零件毛坯的挤压，获得尾部圆角、底面锥孔和杆部所需尺寸；
步骤二，通过第二冲压模(3)对步骤一的零件(2)进行挤压，获得头部预成孔、缩径并倒角、杆部及头部镦粗至所需尺寸；
步骤三，通过第三冲压模(4)对步骤二的零件(2)进行挤压，获得头部空心孔深度所需尺寸、头部及杆部镦粗所需尺寸；
步骤四，通过第四冲压模(5)对步骤三加工后的零件(2)进行挤压，获头部空心孔深度的最终尺寸、头部及杆部镦粗最终尺寸，获得最终产品的形状和尺寸要求。
优选的，第一冲压模(1)包括上模和下模(17)，上模能相对下模(17)作上下移动；上模包括上模壳(11)、冲压棒(13)、冲压棒压块(14)，上模壳(11)形成冲模腔(12)，下模(17)形成能将零件毛坯成型为尾部圆角和杆部镦粗要求尺寸的下模凹腔(15)，下模凹腔(15)与冲模腔(12)上下相对应；冲压棒(13)从上而下伸入上模壳(11)的冲模腔(12)且伸出上模壳(11)的底面并能压入下模凹腔(15)内；冲压棒(13)的顶部与上模壳(11)相固定的冲压棒压块(14)的底面相连接；下模凹腔(15)竖向伸入能将冲压成型零件(2)从下模凹腔(15)中顶出的顶杆(16)，顶杆(16)上端处于下模凹腔(15)内，下端处于下模(17)的下端面之下。
优选的，第二冲压模(3)包括上模和下模(37)，上模能相对下模(37)作上下移动；上模包括上模壳(31)、冲压棒(33)、冲压棒压块(34)，上模壳(31)设置有冲模腔(32)，下模(37)形成能将零件毛坯缩径并倒角角及头部预成孔至要求尺寸的下模凹腔(35)，下模凹腔(35)与冲模腔(32)上下相对应；冲压棒(33)从上而下伸入上模壳(31)的冲模腔(32)且伸出上模壳(31)的底面并能压入下模凹腔(35)内；冲压棒(13)的顶部与上模壳(31)相固定的冲压棒压块(34)的底面相连接；下模凹腔(35)竖向伸入能将冲压成型零件(2)从下模凹腔(35)中顶出的顶杆(36)，顶杆(36)上端处于下模凹腔(35)内，下端处于下模(37)的下端面之下。
优选的，第三冲压模(4)包括上模和下模(48)，上模能相对下模(48)作上下移动；上模包括上模壳(41)、拉伸冲棒(43)、冲压棒压块(44)、弹簧(46)、套管(47)，拉伸冲棒(43)从上而下伸入套管(47)的内腔且其下端能伸出套管(47)的底面，套管(47)自上而下伸入上模壳(41)内腔且其下端伸出上模壳(41)底面，弹簧(46)外套于拉伸冲棒(43)的上部，其上端与冲压棒压块(44)的底面相触、下端与套管(47)上平面接触；冲压棒压块(44)置于上模壳(41)内。下模包括片模(48-1)、下模壳(48)、内模(49)和锁紧垫(48-2)，片模(48-1)、内模(49)与模壳(48)相配合并通过锁紧垫(48-2)锁紧固定后组合形成能将零件毛坯拉伸空心孔及杆部镦粗要求尺寸的下模凹腔模(45)，下模凹腔(45)与套管(47)的扶正腔(45-1)上下相对应。
优选的，第四冲压模(5)包括上模和下模，上模能相对下模作上下移动；上模包括上模壳(51)、冲压棒压块(53)、拉伸冲棒(54)、套管(54-1)、衬套(54-2)、弹簧(55)，拉伸冲棒(54)从上而下伸入套管(54-1)的内腔且伸出套管(54-1)的底面，套管(54-1)从上而下伸入上模壳(51)的内腔且伸出上模壳(51)的底面，衬套(54-2)装于冲压棒压块(53)和套管(54-1)之间，冲压棒压块(53)上平面与模壳(51)上平面平齐，下平面与弹簧(55)、衬套(54-2)的上端都相触；弹簧(55)外套于拉伸冲棒(54)的上部，其处于衬套(54-2)的内腔。下模包括下模壳(56)、片模(59)、内模(57)和锁紧垫(56-1)，内模(57)装于下模壳(56)之内，内模(57)的下表面与下模壳(56)的下表面持平，且两者的底部通过锁紧垫(56-1)固定；片模(59)的纵截面呈空心梯形状，其装于下模壳(56)的上部之内，相对应的，下模壳(56)的内壁纵截面也呈上边窄下边宽的梯形状，片模(59)的下表面与内模(57)的上表面相触，片模(59)、内模(57)与下模壳(56)相配合并通过锁紧垫(56-1)锁紧固定后，组合形成能将零件拉伸空心孔及杆部镦粗至最终要求尺寸的下模凹腔(50)，下模凹腔(50)与上模上下相对应。
本发明底模采用组合式，降低模具型腔的应力集中，同时也便于易损件的更换，提高了经济效益。
为了保证头部空心孔深度能达到要求，分两次抽孔，保证了空心孔成型的稳定性。在保证深度的同时也避免了材料弹性变形的影响，促使空心孔圆度和直径尺寸更稳定。
分二次抽孔，促使反挤压抽孔的冲针受力更均匀，提高冲针的使用寿命。
采用套管送料，保证了毛坯入下模凹腔的稳定性，避免产生撞模挂料的现象，进而提高现场的工作节拍。
采用套管挤压保证了，产品抽空后头部尺寸的平整性和稳定性。
现有技术相比，本发明的优点在于，采用四道工序，即步骤一，对坯料进行圆角角整形；步骤二，底模缩径，冲模挤压预成孔；步骤三，冲模推管送料后反挤压空心孔，杆部镦粗；步骤四，进一步反挤压空心孔并冲模推管压平；从而逐渐改变零件外型，满足加工需求，材料利用率高，节省材料，节约成本。
本发明工序简单，只需将零件放置在指定位置，模具能一次加工成型，效果立即可见，可调整性高，降低废品率，进一步节约成本。
本发明能使产品表面光滑质量优良，应用效果好。本发明是一种拉孔稳定，速度高，效果好的零件加工工艺，其加工的零件同心度得以保证，模具及附件的寿命也相对较高，退模也方便，故能满足冷镦需求。
附图说明
图1是本发明实施例第一冲压模的剖面图；
图2是图1的结构分解图；
图3是图2中Ⅰ部分的放大图；
图4是本发明实施例第二冲压模的剖面图；
图5是图4的结构分解图；
图6是图5中Ⅱ部分的放大图；
图7是本发明实施例第三冲压模的剖面图；
图8是图7的结构分解图；
图9是图8中Ⅲ部分的放大图；
图10是本发明实施例第四冲压模的剖面图；
图11是图10的结构分解图；
图12是图11中Ⅳ部分的放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1-12所示，本实施例半空心轴销塑性成型方法，按如下步骤进行：
步骤一，通过第一冲压模1对零件毛坯的挤压进入底模具内，使毛料底部形成一个圆角整形，获得尾部锥孔和杆部镦粗要求的尺寸；
步骤二，通过第二冲压模3对步骤一后的零件2进行挤压，获得头部预成孔、缩径并倒角、杆部及头部镦粗达到要求尺寸；
步骤三，通过第三冲压模4对步骤二后的零件2头部反挤压抽孔，获得头部空心孔深度所需尺寸、头部及零件杆部再一步镦粗到达要求尺寸；
步骤四，通过第四冲压模5对步骤三加工后的零件2的头部再一次抽孔并压平，获头部空心孔深度的最终尺寸、杆部及头部进一次镦粗至最终要求尺寸，获得无毛刺的零件的形状和尺寸，即完成整个零件冷镦加工过程。
下面对各冲压模的结构进行详细说明。
第一冲压模1包括上模和下模17，上模在驱动器作用下能相对下模17上下移动；上模包括上模壳11、冲压棒13、冲压棒压块14，上模壳11形成冲模腔12，下模17形成能将零件毛坯成型为尾部圆角和杆部镦粗要求尺寸的下模凹腔15，下模凹腔15与冲模腔12上下相对应；冲压棒13从上而下伸入上模壳11的冲模腔12且伸出上模壳11的底面并能压入下模凹腔15内，同时冲压棒13(于冲模腔12内)的顶部与上模壳11相固定的冲压棒压块14的底面相连接；下模凹腔15竖向伸入能将冲压成型零件2从下模凹腔15中顶出的顶杆16，顶杆16上端处于下模凹腔15内，下端处于下模17的下端面之下。
当毛坯零件放入下模凹腔15后，冲压棒13在驱动器的驱动作用下向下移动，毛坯零件2的上部在冲压棒13底端面的挤压下使零件向下移动而进入下模凹腔15，形成尾部圆角和杆部镦粗要求尺寸的零件2。
第二冲压模3包括上模和下模37，上模在驱动器作用下能相对下模37作上下移动；上模包括上模壳31、冲压棒33、冲压棒压块34，上模壳31设置有冲模腔32，下模37形成能将零件毛坯缩径并倒角角及头部预成孔至要求尺寸的下模凹腔35，下模凹腔35与冲模腔32上下相对应；冲压棒33从上而下伸入上模壳31的冲模腔32且伸出上模壳31的底面并能压入下模凹腔35内；冲压棒33(于冲模腔32内)的顶部与上模壳31相固定的冲压棒压块34的底面相连接；下模凹腔35竖向伸入能将冲压成型零件2从下模凹腔35中顶出的顶杆36，顶杆36上端处于下模凹腔35内，下端处于下模37的下端面之下。
当毛坯零件放入下模凹腔15后，冲压棒13在驱动器的驱动作用下向下移动，零件2的上部在冲压棒33底端面的挤压下使零件向下移动而进入下模凹腔35，形成头部预成孔、缩径并倒角及杆部镦粗至要求尺寸的零件2。
第三冲压模4包括上模和下模48，上模能相对下模48作上下移动；上模包括上模壳41、拉伸冲棒43、冲压棒压块44、弹簧46、套管47，拉伸冲棒43从上而下伸入套管47的内腔且其下端能伸出套管47的底面，套管47自上而下伸入上模壳41内腔且其下端伸出上模壳41底面，弹簧46外套于拉伸冲棒43的上部，其上端与冲压棒压块44的底面相触、下端与套管47上平面接触。冲压棒压块44置于上模壳41内。下模包括片模48-1、下模壳48、内模49和锁紧垫48-2组成，片模48-1、内模49与模壳48相配合并通过锁紧垫48-2锁紧固定后组合形成能将零件毛坯拉伸空心孔及杆部镦粗要求尺寸的下模凹腔模45，下模凹腔45与套管47的扶正腔45-1上下相对应。
上模壳41自上而下运动，套管47压入下模48的上平面后相对上模壳41上移，冲压棒压块44与上模壳41的上平面平齐，拉伸冲棒43上平面与冲压棒压块44底面接触，促使弹簧46被压缩，拉伸冲棒43继续向下运动，并压入下模凹腔45；下模凹腔45竖向伸入能将挤压成型零件2从下模凹腔45中顶出的顶杆49-1，顶杆49-1上端处于下模凹腔45内，下端处于锁紧垫48-2的下端面之下。当毛坯零件在套管47扶正的情况下放入下模凹腔45后，拉伸冲棒43在驱动器的驱动作用下向下移动，零件2的上部在拉伸冲棒43底端面的挤压下使零件向下移动而进入下模凹腔45，形成头部空心孔及杆部镦粗至要求尺寸的零件2。
第四冲压模5包括上模和下模，上模能相对下模作上下移动；上模包括上模壳51、冲压棒压块53、拉伸冲棒54、套管54-1、衬套54-2、弹簧55，拉伸冲棒54从上而下伸入套管54-1的内腔且伸出套管54-1的底面，同时套管54-1从上而下伸入上模壳51的内腔且伸出上模壳51的底面，衬套54-2装于冲压棒压块53和套管54-1之间并相接触，冲压棒压块53上平面与模壳51上平面平齐，下平面与弹簧55、衬套54-2的上端都相触。弹簧55外套于拉伸冲棒54的上部，其处于衬套54-2的内腔。
下模包括下模壳56、片模59、内模57和锁紧垫56-1，内模57装于下模壳56之内，内模57的下表面与下模壳56的下表面持平，且两者的底部通过锁紧垫56-1固定。片模59的纵截面呈空心梯形状，其装于下模壳56的上部之内，相对应的，下模壳56的内壁纵截面也呈上边窄下边宽的梯形状，片模59的下表面与内模57的上表面相触，片模59、内模57与下模壳56相配合并通过锁紧垫56-1锁紧固定后，组合形成能将零件拉伸空心孔及杆部镦粗至最终要求尺寸的下模凹腔模50，下模凹腔50与上模上下相对应；上模壳51自上而下运动，套管54-1压入下模凹腔50至要求位置，同时拉伸冲棒54继续压入下模凹腔55，拉伸冲棒54上平面与冲压棒压块53下平面接触，进而弹簧相应压缩；下模凹腔55竖向伸入能将挤压成型零件2从下模凹腔55中顶出的顶杆58，顶杆58上端处于下模凹腔55内，下端处于锁紧垫56-1的下端面之下。
当毛坯零件放入下模凹腔50后，拉伸冲棒54和套管54-1在驱动器的驱动作用下向下移动，毛坯零件2的上部在套管54-1底端面的挤压下使零件向下移动而进入下模凹腔50，形成头部空心孔和杆部镦粗至最终要求尺寸的零件2，形成了完成步骤四的零件2。
本领域的技术人员应认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变形都将落在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种半空心轴销塑性成型方法，其特征是按如下步骤：
步骤一，通过第一冲压模(1)对零件毛坯的挤压，获得尾部圆角、底面锥孔和杆部所需尺寸；
步骤二，通过第二冲压模(3)对步骤一的零件(2)进行挤压，获得头部预成孔、缩径并倒角、杆部及头部镦粗至所需尺寸；
步骤三，通过第三冲压模(4)对步骤二的零件(2)进行挤压，获得头部空心孔深度所需尺寸、头部及杆部镦粗所需尺寸；
步骤四，通过第四冲压模(5)对步骤三加工后的零件(2)进行挤压，获头部空心孔深度的最终尺寸、头部及杆部镦粗最终尺寸，获得最终产品的形状和尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的半空心轴销塑性成型方法，其特征在于：第一冲压模(1)包括上模和下模(17)，上模能相对下模(17)作上下移动；上模包括上模壳(11)、冲压棒(13)、冲压棒压块(14)，上模壳(11)形成冲模腔(12)，下模(17)形成能将零件毛坯成型为尾部圆角及杆部镦粗要求尺寸的下模凹腔(15)，下模凹腔(15)与冲模腔(12)上下相对应；冲压棒(13)从上而下伸入上模壳(11)的冲模腔(12)且伸出上模壳(11)的底面并能压入下模凹腔(15)内；冲压棒(13)的顶部与上模壳(11)相固定的冲压棒压块(14)的底面相连接；下模凹腔(15)竖向伸入能将冲压成型零件(2)从下模凹腔(15)中顶出的顶杆(16)，顶杆(16)上端处于下模凹腔(15)内，下端处于下模(17)的下端面之下。
3.根据权利要求1所述的半空心轴销塑性成型方法，其特征在于：第二冲压模(3)包括上模和下模(37)，上模能相对下模(37)作上下移动；上模包括上模壳(31)、冲压棒(33)、冲压棒压块(34)，上模壳(31)设置有冲模腔(32)，下模(37)形成能将零件毛坯缩径并倒角角及头部预成孔至要求尺寸的下模凹腔(35)，下模凹腔(35)与冲模腔(32)上下相对应；冲压棒(33)从上而下伸入上模壳(31)的冲模腔(32)且伸出上模壳(31)的底面并能压入下模凹腔(35)内；冲压棒(13)的顶部与上模壳(31)相固定的冲压棒压块(34)的底面相连接；下模凹腔(35)竖向伸入能将冲压成型零件(2)从下模凹腔(35)中顶出的顶杆(36)，顶杆(36)上端处于下模凹腔(35)内，下端处于下模(37)的下端面之下。
4.根据权利要求1所述的半空心轴销塑性成型方法，其特征在于：第三冲压模(4)包括上模和下模(48)，上模能相对下模(48)作上下移动；上模包括上模壳(41)、拉伸冲棒(43)、冲压棒压块(44)、弹簧(46)、套管(47)，拉伸冲棒(43)从上而下伸入套管(47)的内腔且其下端能伸出套管(47)的底面，套管(47)自上而下伸入上模壳(41)内腔且其下端伸出上模壳(41)底面，弹簧(46)外套于拉伸冲棒(43)的上部，其上端与冲压棒压块(44)的底面相触、下端与套管(47)上平面接触；冲压棒压块(44)置于上模壳(41)内。
5.根据权利要求4所述的半空心轴销塑性成型方法，其特征在于：下模包括片模(48-1)、下模壳(48)、内模(49)和锁紧垫(48-2)，片模(48-1)、内模(49)与模壳(48)相配合并通过锁紧垫(48-2)锁紧固定后组合形成能将零件毛坯拉伸空心孔及杆部镦粗要求尺寸的下模凹腔模(45)，下模凹腔(45)与套管(47)的扶正腔(45-1)上下相对应。
6.根据权利要求1所述的半空心轴销塑性成型方法，其特征在于：第四冲压模(5)包括上模和下模，上模能相对下模作上下移动；上模包括上模壳(51)、冲压棒压块(53)、拉伸冲棒(54)、套管(54-1)、衬套(54-2)、弹簧(55)，拉伸冲棒(54)从上而下伸入套管(54-1)的内腔且伸出套管(54-1)的底面，套管(54-1)从上而下伸入上模壳(51)的内腔且伸出上模壳(51)的底面，衬套(54-2)装于冲压棒压块(53)和套管(54-1)之间，冲压棒压块(53)上平面与模壳(51)上平面平齐，下平面与弹簧(55)、衬套(54-2)的上端都相触；弹簧(55)外套于拉伸冲棒(54)的上部，其处于衬套(54-2)的内腔。
7.根据权利要求6所述的半空心轴销塑性成型方法，其特征在于：下模包括下模壳(56)、片模(59)、内模(57)和锁紧垫(56-1)，内模(57)装于下模壳(56)之内，内模(57)的下表面与下模壳(56)的下表面持平，且两者的底部通过锁紧垫(56-1)固定；片模(59)的纵截面呈空心梯形状，其装于下模壳(56)的上部之内，相对应的，下模壳(56)的内壁纵截面也呈上边窄下边宽的梯形状，片模(59)的下表面与内模(57)的上表面相触，片模(59)、内模(57)与下模壳(56)相配合并通过锁紧垫(56-1)锁紧固定后，组合形成能将零件拉伸空心孔及杆部镦粗至最终要求尺寸的下模凹腔(50)，下模凹腔(50)与上模上下相对应。
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