CN106734780B - 波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法 - Google Patents

波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法,波纹弹簧成型毛坯包括已成型好且待冲切出波纹弹簧的待冲切波纹弹簧毛坯本体、以及与待冲切波纹弹簧毛坯本体连成一体的连接部,连接部上设置有与待冲切波纹弹簧毛坯本体相连用于在待成型零件拉伸为波纹弹簧成型毛坯时所形成的呈设定拉伸高度且自然过渡的波形锥面。本发明提供的波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法,解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题;适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且降低制造成本。

Description

波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法
技术领域
本发明涉及弹簧加工领域,特别地,涉及一种波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法。
背景技术
对波纹弹簧的成型工艺,目前采用冲切+压弯成型或冲切+拉伸成型的方法,可以满足大部分波纹弹簧的成型需要。但对于硬度指标较高的非时效强化材料的波纹弹簧,要求有较高的拉伸高度,所需毛坯材料直径会比零件外径大很多,材料利用率较低;在用半硬状态以上的材料进行成型时,直径较小的波纹弹簧存在容易拉伸破裂、波纹形状难以成型的情况;用退火状态或低硬状态材料进行拉伸成型又难以通过时效达到硬度及弹性要求。
因此,现有技术中加工直径较小且硬度要求较高的非时效强化材料波纹弹簧时,存在容易拉伸破裂或波纹形状难以成型,是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法,以解决现有技术中加工直径较小且硬度要求较高的非时效强化材料波纹弹簧时,存在容易拉伸破裂或波纹形状难以成型的技术问题。
本发明采用的技术方案如下:
根据本发明的一个方面,提供一种波纹弹簧成型毛坯,包括已成型好且待冲切出波纹弹簧的待冲切波纹弹簧毛坯本体、以及与待冲切波纹弹簧毛坯本体连成一体的连接部,连接部上设置有与待冲切波纹弹簧毛坯本体相连用于在待成型零件拉伸为波纹弹簧成型毛坯时所形成的呈设定拉伸高度且自然过渡的波形锥面。
进一步地,待冲切波纹弹簧毛坯本体环绕波形锥面设置,波形锥面以连接部的圆心为中心呈波浪状向四周布置。
进一步地,待冲切波纹弹簧毛坯本体包括具有波纹弹簧的波纹弹簧毛坯法兰部以及与波纹弹簧毛坯法兰部相连用于预留冲切余量的波纹弹簧毛坯冲压部。
进一步地,连接部还包括设置在中心位置的成型平面,波形锥面与成型平面相连且环绕成型平面设置,成型平面与波形锥面采用转接圆角过渡,转接圆角沿周边波纹的半径为7~10倍待成型零件的材料厚度。
进一步地,波形锥面与成型平面所呈的夹角为120°~150°。
根据本发明的另一方面,还提供一种波纹弹簧成型模具,用于成型上述的波纹弹簧成型毛坯,波纹弹簧成型模具包括呈相对设置的阴模和阳模、以及驱动阳模朝阴模方向运动以成型波纹弹簧成型毛坯的驱动机构,阳模包括用于成型波纹弹簧成型毛坯的待冲切波纹弹簧毛坯本体的压边圈及用于成型波纹弹簧成型毛坯的连接部的冲头,冲头上对应设置与波纹弹簧成型毛坯的波形锥面相适配的冲头锥面。
进一步地,驱动机构包括顶接在阳模的下方的顶杆和压持在阴模的上方的压接模板,阳模还包括设置在冲头的下方用于固定冲头的固定模板,冲头贯穿压边圈并伸出压边圈外,顶杆贯穿固定模板并顶接在压边圈上。
进一步地,冲头锥面以冲头的圆心为中心呈波浪状向四周布置。
进一步地,波纹弹簧成型模具,还包括设置在阴模和压边圈的外边缘的连接处用于对波纹弹簧成型毛坯的成型厚度进行限位及减小成型力防止成型裂纹的限位机构。
根据本发明的另一方面,还提供一种波纹弹簧加工方法,应用于上述的波纹弹簧成型模具中,波纹弹簧加工方法包括步骤:
使用波纹弹簧成型模具将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯;
对已拉伸好的波纹弹簧成型毛坯进行冲切,获取冲切后的波纹弹簧。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法,将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯,在波纹弹簧成型毛坯上设置已成型好且待冲切出波纹弹簧的待冲切波纹弹簧毛坯本体以及与待冲切波纹弹簧毛坯本体连成一体的连接部,并在连接部上设置呈设定拉伸高度且自然过渡的波形锥面,从而解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题,本发明提供的波纹弹簧成型毛坯、成型模具及加工方法,适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且降低制造成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明波纹弹簧成型毛坯优选实施例的结构示意图;
图2是本发明波纹弹簧成型模具优选实施例的结构示意图;
图3是本发明波纹弹簧加工方法优选实施例的流程示意图;
图4是冲切后的波纹弹簧的结构示意图。
附图标号说明:
10、待冲切波纹弹簧毛坯本体;20、连接部;21、波形锥面;11、波纹弹簧毛坯法兰部;12、波纹弹簧毛坯冲压部;22、成型平面;100、阴模;200、阳模;210、压边圈;220、冲头;221、冲头锥面;310、顶杆;320、压接模板;230、固定模板;400、限位环。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1,本发明的优选实施例提供了一种波纹弹簧成型毛坯,包括已成型好且待冲切出波纹弹簧的待冲切波纹弹簧毛坯本体10、以及与待冲切波纹弹簧毛坯本体10连成一体的连接部20,连接部20上设置有与待冲切波纹弹簧毛坯本体10相连用于在待成型零件拉伸为波纹弹簧成型毛坯时所形成的呈设定拉伸高度且自然过渡的波形锥面21。波纹弹簧成型毛坯整体呈帽子状,待冲切波纹弹簧毛坯本体10呈帽沿状,连接部20呈帽顶状。波形锥面21上设置有与待冲切波纹弹簧毛坯本体10自然过渡的波纹,从而使待成型零件拉伸成型时不容易破裂,且拉伸时波纹弹簧的波纹容易成型。
本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯,在波纹弹簧成型毛坯上设置已成型好且待冲切出波纹弹簧的待冲切波纹弹簧毛坯本体以及与待冲切波纹弹簧毛坯本体连成一体的连接部,并在连接部上设置呈设定拉伸高度且自然过渡的波形锥面,从而解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且节省了材料、降低制造成本。
优选地,如图1所示,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,待冲切波纹弹簧毛坯本体10环绕波形锥面21设置,波形锥面21以连接部20的圆心为中心呈波浪状向四周布置。在本实施中,将待冲切波纹弹簧毛坯本体10的形状及大小与波纹弹簧中的波形相适配,从而在待冲切波纹弹簧毛坯本体10中直接冲切出波纹弹簧。波纹弹簧成型毛坯最大拉伸高度3倍于波纹弹簧波纹的高度,当然,毛坯拉伸高度满足待成型零件尺寸精度要求即可,并不限于3倍波纹弹簧波纹的高度。
本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,通过将待冲切波纹弹簧毛坯本体环绕波形锥面设置,且波形锥面以连接部的圆心为中心呈波浪状向四周布置,从而解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且节省了材料、降低制造成本。
进一步地,如图1所示,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,待冲切波纹弹簧毛坯本体10包括具有波纹弹簧的波纹弹簧毛坯法兰部11以及与波纹弹簧毛坯法兰部11相连用于预留冲切余量的波纹弹簧毛坯冲压部12。在波纹弹簧毛坯法兰部11中冲切出波纹螺纹,波纹弹簧毛坯冲压部12位于待冲切波纹弹簧毛坯本体10的内孔及外圆单边上,各有约2mm冲切余量,从而方便冲切波纹弹簧成型毛坯,提高工作效率。
可选地,请见图1,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,连接部20还包括设置在中心位置的成型平面22,波形锥面21与成型平面22相连且环绕成型平面22设置,成型平面22与波形锥面21自然过渡成型,波形锥面21与待冲切波纹弹簧毛坯本体10自然过渡成型。波纹弹簧成型毛坯由成型平面22依次过渡到波形锥面21和待冲切波纹弹簧毛坯本体10上。对应地,波形锥面21与待冲切波纹弹簧毛坯本体10之间的过渡采用转接圆角过渡,转接圆角沿周边波纹的半径为7至10倍待成型零件的材料厚度。本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,通过自然过渡成型的波纹弹簧成型毛坯,节省了材料,解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且节省了材料、降低制造成本。
进一步地,请见图1,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,波形锥面21与成型平面22之间所呈的夹角为120°~150°。通常地,波形锥面21与成型平面22所呈的夹角为135°。
如图2所示,图2是本发明波纹弹簧成型模具优选实施例的结构示意图,本实施例还提供一种波纹弹簧成型模具,用于成型上述的波纹弹簧成型毛坯,其中,波纹弹簧成型模具包括呈相对设置的阴模100和阳模200、以及驱动阳模200朝阴模100方向运动以成型波纹弹簧成型毛坯的驱动机构,阳模200包括用于成型波纹弹簧成型毛坯的待冲切波纹弹簧毛坯本体的压边圈210及用于成型波纹弹簧成型毛坯的连接部的冲头220,冲头220上对应设置与波纹弹簧成型毛坯的波形锥面相适配的冲头锥面221。阴模100和阳模200合模后以形成成型波纹弹簧成型毛坯的腔体。腔体的厚度为一个成型波纹弹簧成型毛坯材料厚度的间隙。其中,待成型零件采用固溶状态材料,毛坯直径尺寸为φ138,从而在半硬状态下拉伸波纹弹簧成型毛坯,省去了固溶工序。
本实施例提供的波纹弹簧成型模具,将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯,通过在阳模上设置压边圈和冲头,利用压边圈成型波纹弹簧成型毛坯的待冲切波纹弹簧毛坯本体,利用冲头成型波纹弹簧成型毛坯的连接部,并通过冲头上的冲头锥面在拉伸时形成波纹弹簧成型毛坯中的波形锥面,从而解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题,本实施例提供的波纹弹簧成型毛坯,适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且节省了材料、降低制造成本。
优选地,如图2所示,本实施例提供的波纹弹簧成型模具,驱动机构包括顶接在阳模200的下方的顶杆310和压持在阴模100的上方的压接模板320,阳模200还包括设置在冲头220的下方用于固定冲头220的固定模板230,冲头220贯穿压边圈210并伸出压边圈210外,顶杆310贯穿固定模板230并顶接在压边圈210上。波纹弹簧成型模具使用时,只需通过按压位于阴模100上方的压接模板320,即可将待成型零件拉伸为波纹弹簧成型毛坯,加工精度和效率高。
优选地,如图2所示,本实施例提供的波纹弹簧成型模具,冲头锥面221以冲头220的圆心为中心呈波浪状向四周布置。从而使拉伸的待成型零件对应形成波形锥面,节省了材料,并加固了波纹弹簧,解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题,本实施例提供的波纹弹簧成型模具,适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且节省了材料、降低制造成本。另外,为避免在拉伸最终阶段因阴模100与冲头220挤冲、折弯材料造成破裂并引起波纹弹簧成型毛坯变化超差,压边圈210的高度应保证压边圈210的下表面与固定模板230的上表面贴合后,压边圈210的上表面的波谷处与冲头220的冲头锥面221圆弧连接或者压边圈210的上表面的波谷处略高于该理论位置,以限制波纹弹簧成型毛坯的最大拉伸高度。
可选地,如图2所示,本实施例提供的波纹弹簧成型模具,还包括设置在阴模100和压边圈210的外边缘的连接处用于对波纹弹簧成型毛坯的成型厚度进行限位及减小成型力防止成型裂纹的限位机构。其中,限位机构可以为限位环或是限位柱,在此不做限定,均在本专利的保护范围之内。在本实施例中,参见图2,限位机构采用限位环400、限位环400的限位高度用于确定阴模100及压边圈210紧密贴合时,阴模100与压边圈210的波纹配合处保持一个材料厚度,从而通过限位压边防止压力过大造成拉伸破裂,且限位环400的内孔用于拉伸用波纹弹簧成型毛坯定位。限位环400也可用三处均布的定位柱进行替代。
如图3和图4所示,图3是本发明波纹弹簧加工方法优选实施例的流程示意图,在本实施中,波纹弹簧加工方法包括如下步骤:
步骤S100、使用波纹弹簧成型模具将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯。
使用波纹弹簧成型模具将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯,其中,波纹弹簧成型模具包括呈相对设置的阴模和阳模、以及驱动阳模朝阴模方向运动以成型波纹弹簧成型毛坯的驱动机构,阳模包括用于成型波纹弹簧成型毛坯的待冲切波纹弹簧毛坯本体的压边圈及用于成型波纹弹簧成型毛坯的连接部的冲头,冲头上对应设置与波纹弹簧成型毛坯的波形锥面相适配的冲头锥面。阴模和阳模合模后以形成成型波纹弹簧成型毛坯的腔体。其中,待成型零件采用固溶状态材料,毛坯直径尺寸为φ138,从而在半硬状态下拉伸波纹弹簧成型毛坯,省去了固溶工序。
步骤S200、对已拉伸好的波纹弹簧成型毛坯进行冲切,获取冲切后的波纹弹簧。
如图4所示,对已拉伸好的波纹弹簧成型毛坯通过冲床进行冲切,从而获取冲切后的波纹弹簧。
本实施例提供的波纹弹簧加工方法,首先将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯,通过在阳模上设置压边圈和冲头,利用压边圈成型波纹弹簧成型毛坯的待冲切波纹弹簧毛坯本体,利用冲头成型波纹弹簧成型毛坯的连接部,并通过冲头上的冲头锥面在拉伸时形成波纹弹簧成型毛坯中的波形锥面,然后对已拉伸好的波纹弹簧成型毛坯进行冲切,获取冲切后的波纹弹簧,从而解决了硬度要求较高、直径相对较小的非时效强化材料波纹弹簧的精密加工问题,本实施例提供的波纹弹簧加工方法,适用性广,可适用于各类材料波纹弹簧的精密成形;加工精度和效率高、且节省了材料、降低制造成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波纹弹簧成型毛坯,其特征在于,包括已成型好且待冲切出波纹弹簧的待冲切波纹弹簧毛坯本体(10)、以及与所述待冲切波纹弹簧毛坯本体(10)连成一体的连接部(20),所述连接部(20)上设置有与所述待冲切波纹弹簧毛坯本体(10)相连用于在待成型零件拉伸为所述波纹弹簧成型毛坯时所形成的呈设定拉伸高度且自然过渡的波形锥面(21)。
2.根据权利要求1所述的波纹弹簧成型毛坯,其特征在于,
所述待冲切波纹弹簧毛坯本体(10)环绕所述波形锥面(21)设置,所述波形锥面(21)以所述连接部(20)的圆心为中心呈波浪状向四周布置。
3.根据权利要求2所述的波纹弹簧成型毛坯,其特征在于,
所述待冲切波纹弹簧毛坯本体(10)包括具有波纹弹簧的波纹弹簧毛坯法兰部(11)以及与所述波纹弹簧毛坯法兰部(11)相连用于预留冲切余量的波纹弹簧毛坯冲压部(12)。
4.根据权利要求3所述的波纹弹簧成型毛坯,其特征在于,
所述连接部(20)还包括设置在所述连接部(20)的中心位置的成型平面(22),所述波形锥面(21)与所述成型平面(22)相连且环绕所述成型平面(22)设置,所述成型平面(22)与所述波形锥面(21)自然过渡成型,所述波形锥面(21)与所述待冲切波纹弹簧毛坯本体(10)采用转接圆角过渡,所述转接圆角沿周边波纹的半径为7~10倍所述待成型零件的材料厚度。
5.根据权利要求4所述的波纹弹簧成型毛坯,其特征在于,
所述波形锥面(21)与所述成型平面(22)所呈的夹角为120°~150°。
6.一种波纹弹簧成型模具,用于成型如权利要求1至5任一项所述的波纹弹簧成型毛坯,其特征在于,所述波纹弹簧成型模具包括呈相对设置的阴模(100)和阳模(200)、以及驱动所述阳模(200)朝所述阴模(100)方向运动以成型所述波纹弹簧成型毛坯的驱动机构,所述阳模(200)包括用于成型所述波纹弹簧成型毛坯的待冲切波纹弹簧毛坯本体的压边圈(210)及用于成型所述波纹弹簧成型毛坯的连接部的冲头(220),所述冲头(220)上对应设置与所述波纹弹簧成型毛坯的波形锥面相适配的冲头锥面(221)。
7.根据权利要求6所述的波纹弹簧成型模具,其特征在于,
所述驱动机构包括顶接在所述阳模(200)的下方的顶杆(310)和压持在所述阴模(100)的上方的压接模板(320),所述阳模(200)还包括设置在所述冲头(220)的下方用于固定所述冲头(220)的固定模板(230),所述冲头(220)贯穿所述压边圈(210)并伸出所述压边圈(210)外,所述顶杆(310)贯穿所述固定模板(230)并顶接在所述压边圈(210)上。
8.根据权利要求7所述的波纹弹簧成型模具,其特征在于,
所述冲头锥面(221)以所述冲头(220)的圆心为中心呈波形状向四周布置。
9.根据权利要求8所述的波纹弹簧成型模具,其特征在于,
还包括设置在所述阴模(100)和所述压边圈(210)的外边缘的连接处用于对所述波纹弹簧成型毛坯的成型厚度进行限位及减小成型力防止成型裂纹的限位机构。
10.一种波纹弹簧加工方法,应用如权利要求6至9任一项所述的波纹弹簧成型模具,其特征在于,所述波纹弹簧加工方法包括步骤:
使用波纹弹簧成型模具将待成型零件拉伸成波纹弹簧成型毛坯;
对已拉伸好的所述波纹弹簧成型毛坯进行冲切,获取冲切后的波纹弹簧。
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