CN107737838A - 一种环形波纹板的冲压装置及冲压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形波纹板的冲压装置及冲压方法，涉及塑性成形技术领域，所述冲压装置包括环形波纹状冲压模具，所述环形波纹状冲压模具包括中部的圆台以及沿所述圆台的周向分布的波纹凹槽，所述环形波纹状冲压模具包括第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的所述圆台的顶部直径相同，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的所述波纹凹槽尺寸依次减小。本发明提高了成形效率，同时避免了成形过程中出现的拉裂、起皱等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及塑性成形技术领域，具体涉及一种环形波纹板的冲压装置及冲压方法。
背景技术
环形波纹板零件形状复杂，通常使用强力旋压或普通旋压的方法制备。但使用强力旋压，零件壁厚减薄过于严重，常导致工件强度不足而不能满足使用要求。而使用普通旋压的方法，需使用多次进行旋压操作，生产效率低下，中间道次零件的几何形状设计困难且废品率高，同样难以满足大批量生产的需求，
冲压生产是最为常见的钣金零件大批量生产方法。但波纹板零件由于几何形状的限制，该零件波纹圆角较多，在冲压成形过程中，圆角处流动阻力过大，导致零件出现拉裂缺陷。同时，由于毛坯过大，成形过程中容易出现起皱缺陷。如能够合理设计中间道次的形状，可为该型零件的大批量生产提供一种高效可靠的解决方法。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种环形波纹板的冲压装置及冲压方法，该工艺提高了成形效率，同时避免了成形过程中出现的拉裂、起皱等缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种环形波纹板的冲压装置，所述冲压装置包括环形波纹状冲压模具，所述环形波纹状冲压模具包括中部的圆台以及沿所述圆台的周向分布的波纹凹槽，所述环形波纹状冲压模具包括第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的所述圆台的顶部直径相同，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的所述波纹凹槽尺寸依次减小。
优选的，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹宽度依次减小，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹高度依次增大，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹圆角半径依次减小。
优选的，所述第一道次成型模具的波纹宽度为所述第四道次成型模具的1.631倍，所述第二道次成型模具的波纹宽度为所述第四道次成型模具的1.377倍，所述第三道次成型模具的波纹宽度为所述第四道次成型模具的1.084倍。
优选的，所述第一道次成型模具的波纹高度为所述第四道次成型模具的0.545倍，所述第二道次成型模具的波纹高度为所述第四道次成型模具的0.857倍，所述第三道次成型模具的波纹高度为所述第四道次成型模具的0.987倍。
优选的，所述第一道次成型模具的波纹圆角半径为所述第四道次成型模具的1.512倍，所述第二道次成型模具的波纹圆角半径为所述第四道次成型模具的1.114倍，所述第三道次成型模具的波纹圆角半径为所述第四道次成型模具的1.017倍。
一种环形波纹板的冲压方法，包括如下步骤：
S1、下料与清洗，计算所需环形波纹板的展开尺寸，所下圆形坯料的直径为展开尺寸的1.05倍；
S2、第一道次成形，将步骤S1获得的坯料涂抹润滑剂后放入所述第一道次成形模具中进行冲制，获得第一道次成形零件；
S3、第二道次成形，将步骤S2获得的第一道次成形零件涂抹润滑剂后放入所述第二道次成形模具中进行冲制，获得第二道次成形零件；
S4、第三道次成形，将步骤S3获得的第二道次成形零件涂抹润滑剂后放入所述第三道次成形模具中进行冲制，获得第三道次成形零件；
S5、整形，将步骤S4获得的第三道次成形零件放入与所需环形波纹板的尺寸相同的所述第四道次成形模具中进行冲制，获得整形零件；
S6、切边，切除步骤S5获得的整形零件周边的多余废料，既得所需环形波纹板成品。
优选的，步骤S2中，所述第一道次成形模具的圆台顶部直径等于所需环形波纹板的圆台顶部直径，所述第一道次成形模具的波纹宽度为所需环形波纹板的波纹宽度的1.631倍，所述第一道次成形模具的波纹高度为所需环形波纹板的波纹高度的0.545倍，所述第一道次成形模具的波纹圆角半径为所需环形波纹板的波纹圆角半径的1.512倍。
优选的，步骤S3中，所述第二道次成形模具的圆台顶部直径等于所需环形波纹板的圆台顶部直径，所述第二道次成形模具的波纹宽度为所需环形波纹板的波纹宽度的1.377倍，所述第二道次成形模具的波纹高度为所需环形波纹板的波纹高度的0.857倍，所述第二道次成形模具的波纹圆角半径为所需环形波纹板的波纹圆角半径的1.114倍。
优选的，步骤S4中，所述第三道次成形模具的圆台顶部直径等于所需环形波纹板的圆台顶部直径，所述第三道次成形模具的波纹宽度为所需环形波纹板的波纹宽度的1.084倍，所述第三道次成形模具的波纹高度为所需环形波纹板的波纹高度的0.987倍，所述第三道次成形模具的波纹圆角半径为所需环形波纹板的波纹圆角半径的1.017倍。
优选的，所述涂抹润滑剂的具体方法为：将零件放在温度为80℃的水基MoS2润滑剂中浸泡3～5分钟，然后涂抹一层矿物油润滑剂。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)利用本发明中提出的模具并按照本发明中提出的方法，使用四道次成形，通过中间道次模具形状的合理设计，避免了成形过程中拉裂起皱等缺陷的产生；
(2)较之强力旋压方法，本发明提出的冲压方法避免了零件在成形过程中的壁厚减薄，通常可保证变形后的厚度在板料初始厚度的90％以上；
(3)较之普通旋压的方法，本发明提出的冲压方法生产效率更高且废品率低，单次冲制时间小于2秒，更加适用于大批量生产。
附图说明
附图用来提供对本发明的优选的理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的环形波纹状冲压模具的结构示意图；
图2为图1的尺寸示意图，
其中，尺寸a为圆台的顶部直径，尺寸b为波纹宽度，尺寸h为波纹高度，尺寸R为波纹圆角半径；
图3为本发明一种环形波纹板的冲压方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的最优实施方式。
本发明的一种环形波纹板的冲压装置，冲压装置包括环形波纹状冲压模具，如图1所示，环形波纹状冲压模具包括中部的圆台1以及沿圆台1的周向分布的波纹凹槽2，环形波纹状冲压模具包括第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具，第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的圆台1的顶部直径a相同，第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹凹槽2尺寸依次减小。
第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹宽度b依次减小，第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹高度h依次增大，第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹圆角半径R依次减小。
第一道次成型模具的波纹宽度b为第四道次成型模具的1.631倍，第二道次成型模具的波纹宽度b为第四道次成型模具的1.377倍，第三道次成型模具的波纹宽度b为第四道次成型模具的1.084倍。
第一道次成型模具的波纹高度h为第四道次成型模具的0.545倍，第二道次成型模具的波纹高度h为第四道次成型模具的0.857倍，第三道次成型模具的波纹高度h为第四道次成型模具的0.987倍。
第一道次成型模具的波纹圆角半径R为第四道次成型模具的1.512倍，第二道次成型模具的波纹圆角半径R为第四道次成型模具的1.114倍，第三道次成型模具的波纹圆角半径R为第四道次成型模具的1.017倍。
图2为图1的尺寸示意图。图2中所示环形波纹状冲压模具，中间为一圆台结构，圆台向外有3层环形波纹结构。其中，尺寸a为圆台顶部直径，尺寸b为波纹宽度，尺寸h为波纹高度，尺寸R为波纹圆角半径。
如图3所示，本发明的一种环形波纹板的冲压方法，包括如下步骤：
(1)下料，根据零件几何形状，计算该零件的展开尺寸，基于本发明提出环形波纹板冲压方法的成形原理，所下圆形坯料的直径为展开尺寸的1.05倍；使用落料模具冲压获得圆形坯料后，将坯料侧面用砂纸打磨光滑，不得有毛刺和较为明显的划痕；打磨完毕后，将坯料依次放入5％的NaOH溶液与3％的稀硫酸中清洗；
(2)涂抹润滑剂，将坯料放入温度为80℃的水机MoS2润滑剂中浸泡3～5分钟，取出后涂抹一层矿物油润滑剂。
(3)第一道次成形，将坯料放入第一道次成形模具中进行冲制，模具几何参数如下：圆锥台顶部直径等于设计尺寸，波纹宽度为设计尺寸的1.631倍，波纹高度为设计尺寸的0.545倍，波纹圆角半径为设计尺寸的1.512倍。
(4)涂抹润滑剂，具体操作同步骤(2)。
(5)第二道次成形，将坯料放入第一道次成形模具中进行冲制，模具几何参数如下：圆锥台顶部直径等于设计尺寸，波纹宽度为设计尺寸的1.377倍，波纹高度为设计尺寸的0.857倍，波纹圆角半径为设计尺寸的1.114倍。
(6)涂抹润滑剂，具体操作同步骤(2)。
(7)第三道次成形，将坯料放入第一道次成形模具中进行冲制，模具几何参数如下：圆锥台顶部直径等于设计尺寸，波纹宽度为设计尺寸的1.084倍，波纹高度为设计尺寸的0.987倍，波纹圆角半径为设计尺寸的1.017倍。
(8)整形，模具所有尺寸等于设计尺寸。
(9)切边，切除周边多余废料。
本发明提出方法与强力旋压相比，避免了零件在成形过程中的壁厚减薄，通常可保证变形后的厚度在板料初始厚度的90％以上；
本发明提出方法与普通旋压相比，生产效率更高且废品率低，单次冲制时间小于2秒，更加适用于大批量生产。
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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)
1.一种环形波纹板的冲压装置，其特征在于，所述冲压装置包括环形波纹状冲压模具，所述环形波纹状冲压模具包括中部的圆台以及沿所述圆台的周向分布的波纹凹槽，所述环形波纹状冲压模具包括第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的所述圆台的顶部直径相同，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的所述波纹凹槽尺寸依次减小。
2.根据权利要求1所述的一种环形波纹板的冲压装置，其特征在于，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹宽度依次减小，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹高度依次增大，所述第一道次成型模具、第二道次成型模具、第三道次成型模具和第四道次成型模具的波纹圆角半径依次减小。
3.根据权利要求2所述的一种环形波纹板的冲压装置，其特征在于，所述第一道次成型模具的波纹宽度为所述第四道次成型模具的1.631倍，所述第二道次成型模具的波纹宽度为所述第四道次成型模具的1.377倍，所述第三道次成型模具的波纹宽度为所述第四道次成型模具的1.084倍。
4.根据权利要求2所述的一种环形波纹板的冲压装置，其特征在于，所述第一道次成型模具的波纹高度为所述第四道次成型模具的0.545倍，所述第二道次成型模具的波纹高度为所述第四道次成型模具的0.857倍，所述第三道次成型模具的波纹高度为所述第四道次成型模具的0.987倍。
5.根据权利要求2所述的一种环形波纹板的冲压装置，其特征在于，所述第一道次成型模具的波纹圆角半径为所述第四道次成型模具的1.512倍，所述第二道次成型模具的波纹圆角半径为所述第四道次成型模具的1.114倍，所述第三道次成型模具的波纹圆角半径为所述第四道次成型模具的1.017倍。
6.一种环形波纹板的冲压方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、下料与清洗，计算所需环形波纹板的展开尺寸，所下圆形坯料的直径为展开尺寸的1.05倍；
S2、第一道次成形，将步骤S1获得的坯料涂抹润滑剂后放入所述第一道次成形模具中进行冲制，获得第一道次成形零件；
S3、第二道次成形，将步骤S2获得的第一道次成形零件涂抹润滑剂后放入所述第二道次成形模具中进行冲制，获得第二道次成形零件；
S4、第三道次成形，将步骤S3获得的第二道次成形零件涂抹润滑剂后放入所述第三道次成形模具中进行冲制，获得第三道次成形零件；
S5、整形，将步骤S4获得的第三道次成形零件放入与所需环形波纹板的尺寸相同的所述第四道次成形模具中进行冲制，获得整形零件；
S6、切边，切除步骤S5获得的整形零件周边的多余废料，既得所需环形波纹板成品。
7.根据权利要求6所述的一种环形波纹板的冲压方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一道次成形模具的圆台顶部直径等于所需环形波纹板的圆台顶部直径，所述第一道次成形模具的波纹宽度为所需环形波纹板的波纹宽度的1.631倍，所述第一道次成形模具的波纹高度为所需环形波纹板的波纹高度的0.545倍，所述第一道次成形模具的波纹圆角半径为所需环形波纹板的波纹圆角半径的1.512倍。
8.根据权利要求6所述的一种环形波纹板的冲压方法，其特征在于，步骤S3中，所述第二道次成形模具的圆台顶部直径等于所需环形波纹板的圆台顶部直径，所述第二道次成形模具的波纹宽度为所需环形波纹板的波纹宽度的1.377倍，所述第二道次成形模具的波纹高度为所需环形波纹板的波纹高度的0.857倍，所述第二道次成形模具的波纹圆角半径为所需环形波纹板的波纹圆角半径的1.114倍。
9.根据权利要求6所述的一种环形波纹板的冲压方法，其特征在于，步骤S4中，所述第三道次成形模具的圆台顶部直径等于所需环形波纹板的圆台顶部直径，所述第三道次成形模具的波纹宽度为所需环形波纹板的波纹宽度的1.084倍，所述第三道次成形模具的波纹高度为所需环形波纹板的波纹高度的0.987倍，所述第三道次成形模具的波纹圆角半径为所需环形波纹板的波纹圆角半径的1.017倍。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的一种环形波纹板的冲压方法，其特征在于，所述涂抹润滑剂的具体方法为：将零件放在温度为80℃的水基MoS2润滑剂中浸泡3～5分钟，然后涂抹一层矿物油润滑剂。
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