CN107876679B - 一种导电铜排成型方法及模具 - Google Patents

Abstract

一种导电铜排成型方法，原材料经挤压、退火处理后，在浮动分流成型模中进行浮动分流制坯，然后在塑性成型模中，于室温下塑性成形，最后经锯切和机加工得到两个导电铜排，该方法中的浮动分流成型模包括包括上凸模、凹模Ⅰ、下凸模、模座Ⅰ、顶件器和浮动装置，用于导电铜排中铜排的成型，塑性成型模包括包括凸模、凹模Ⅱ、模座Ⅱ、凸模垫板和顶件机构，用于导电铜排中螺纹固定栓的成型。该方法及模具可以提高材料的利用率和加工效率，降低生产成本，还可以克服机械加工方法中，铜排和螺纹固定栓之间间隙过小难以加工的技术困难。

Description

一种导电铜排成型方法及模具

技术领域

本发明涉及精密冷锻技术领域，具体涉及一种新能源汽车用导电铜排的成型方法及模具。

背景技术

“十一五”以来，我国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。在国家政策的倡导与支持下，我国各地有关节能与新能源车的产品研发及示范推广可谓风起云涌。

随着新能源汽车的产业化，新能源汽车所用零件的使用要求也会越来越高，附图1中就是新能源汽车中的所用的一个零部件——导电铜排。目前该零件加工主要采用采用满足导电铜排目标尺寸的T2棒料或者块料，全部机械加工完成。该方法材料利用率低，加工效率低，成本高，而且由于导电铜排中铜排和螺纹固定栓之间间隙过小，通常为3mm左右，机械加工难度很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种导电铜排的成型方法及模具，利用改进的模具对坯料进行浮动分流成型制坯和塑性成型制坯，以提高材料利用率和加工效率，降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种导电铜排成型方法，包括如下步骤：

步骤一、将预先处理后的材料在挤压模内挤压成型，得到长方体形的坯料，该坯料的四角为圆弧角；

步骤二、根据所制备的导电铜排的目标尺寸截取一段坯料，并对截面进行处理后，将所截取的坯料进行光亮退火，得到待成型制件；

步骤三、将所得待成型制件表面涂抹润滑油后，放置在浮动分流成型模中，在室温下进行浮动分流制坯，以在制件同侧的两端成型导电铜排中的铜排，得到一次成型制件；

步骤四、将步骤三得到的一次成型制件表面涂抹二硫化钼，然后置于塑性成型模中，于室温下塑性成形，以在所述铜排结构之间成型两个螺纹固定栓，得到二次成型制件；

步骤五、将步骤四所得的二次成型制件锯切得到两个导电铜排毛坯，并根据导电铜排的目标尺寸进行辅助机械加工，得到所要制备的导电铜排。

所述的导电铜排成型方法所用的浮动分流成型模包括上凸模、凹模Ⅰ、下凸模、模座Ⅰ、顶件器和浮动装置，下凸模下端安装在模座Ⅰ上，下凸模的上端插入凹模Ⅰ中心的模孔，凹模Ⅰ顶部围绕模孔设有凹槽，以安装上凸模，上凸模内设有一对用以成型铜排的铜排型腔，铜排型腔下端开口和凹模Ⅰ的模孔连通，以形成浮动分流成型腔，在凹模Ⅰ和模座Ⅰ之间设有浮动装置，所述的顶件器设置在模座Ⅰ内，并顶在下凸模上。

所述的导电铜排成型方法所用的塑性成型模包括凸模、凹模Ⅱ、模座Ⅱ、凸模垫板和顶件机构，凹模Ⅱ外依次设置有凹模中圈和凹模外圈，凹模Ⅱ、凹模中圈和凹模外圈设置在模座Ⅱ上，凹模Ⅱ的中心设有芯杆，芯杆将凹模Ⅱ的成型腔平均分成两部分，并且芯杆和凹模Ⅱ的内壁配合用以螺纹固定栓的成型，所述凸模固定在凸模套中，并在凸模的中心设有凸模芯轴，凸模套顶端设有凸模垫板，所述的顶件机构具有插入芯杆和凹模Ⅱ内壁之间的顶杆和连接顶杆的垫块。

所述凸模的下端面具有定位柱，所述的凹模Ⅱ具有和定位柱相配合的定位孔或定位槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的方法为冷精锻工艺，利用不同的成型模分别成型导电铜排的铜排和螺纹固定栓，而且一次成型可以通过锯切得到两个导电铜排，不仅可以提高材料的利用率和加工效率，降低生产成本，还可以克服机械加工方法中，铜排和螺纹固定栓之间间隙过小难以加工的技术困难；本方法生产的零部件尺寸一致性好，内部组织性能好。

附图说明

图1是导电铜排的结构示意图；

图2是浮动分流成型模的结构示意图；

图3是塑性成型模的结构示意图；

图4是坯料截取一段后的结构示意图；

图5是浮动分流制坯后得到的一次成型制件的结构示意图；

图6是塑性成形后得到的二次成型制件的结构示意图；

图7是塑性成型模中凸模和凹模的装配示意图；

图中标记：1、铜排、2、螺纹固定栓，3、上凸模，4、凹模Ⅰ，5、下凸模，6、模座Ⅰ，7、顶件器，8、浮动装置，9、模孔，10、凸模垫板，11、凸模套，12、凸模，13、凹模Ⅱ，14、顶杆，15、凹模中圈，16、凹模外圈，17、模座Ⅱ，18、垫块，19、凸模芯轴，20、芯杆，21、待成型制件，22、一次成型制件，23、二次成型制件，24、定位柱，25、定位槽。

具体实施方式

下面结合附图，以具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，本发明所要加工的导电铜排上主要包括铜排1和螺纹固定栓2，螺纹固定栓2和铜排1之间的间隙在3mm左右。

对图1所示的导电铜排进行成型的模具主要包括浮动分流成型模和塑性成型模，下面先对这两种模具的结构进行介绍说明。

一种用于导电铜排成型的浮动分流成型模，包括上凸模3、凹模Ⅰ4、下凸模5、模座Ⅰ6、顶件器7和浮动装置8，下凸模5下端连接在模座Ⅰ6上，下凸模5的上端插入凹模Ⅰ4中心的模孔9，凹模Ⅰ4顶部围绕模孔9设有凹槽，以安装上凸模3，上凸模3内设有一对用以铜排1成型的铜排型腔，铜排型腔下端和模孔9连通，形成浮动分流成型腔，在凹模Ⅰ4和模座Ⅰ6之间设有浮动装置8，该浮动装置8由弹性机构构成，优选的，该浮动装置8为弹簧，并且可以设置多个弹簧，围绕下凸模5均匀布置，弹簧的顶端分别利用螺栓固定在凹模Ⅰ4和模座Ⅰ6上，所述的顶件器7设置在模座Ⅰ6内，并顶在下凸模5上。

一种用于导电铜排成型的塑性成型模，包括凸模12、凹模Ⅱ13、模座Ⅱ17、凸模垫板10和顶件机构，凹模Ⅱ13外依次设置有凹模中圈15和凹模外圈16，凹模Ⅱ13、凹模中圈15和凹模外圈16设置在模座Ⅱ17上，凹模Ⅱ13的中心设有芯杆20，芯杆20将凹模Ⅱ13的成型腔平均分成两个腔室，用以导电铜排中螺纹固定栓2的成型，所述凸模12固定在凸模套11中，并在凸模12的中心设有凸模芯轴19，凸模套11顶端设有凸模垫板10，所述的顶件机构具有插入芯杆20和凹模Ⅱ13内壁之间的顶杆14和固定顶杆14的垫块18。

优选的，所述凸模12和凹模Ⅱ13之间具有定位机构，该定位机构包括凸模12下端面凸起的四个定位柱24以及设置在凹模Ⅱ13拐角位置的定位槽25，在相邻定位槽25之间形成凸块，该凸块可以卡在所述相邻定位柱24之间，所述的定位柱24卡在定位槽25中，以完成凸模12和凹模Ⅱ13的对位及定位，该定位机构加工简单，定位精度高，稳定可靠。

利用以上所述的浮动分流成型模和塑性成型模进行导电铜排的冷精锻，其具体的成型方法包括以下步骤：

步骤一、根据所要加工的导电铜排的目标尺寸选取T2铜棒料，去除锯切端面毛刺，按工艺要求处理表面，检查表面的缺陷，并修正；

步骤二、将T2铜棒料经过多道轧辊机校直后，通过机械清洗，烘干，然后通过顺时针方向的挤压轮进入挤压轮的槽中，在挤压轮轮壁的摩擦力下牵引，在挤压模内挤出铜排坯料，该铜排坯料的特点为四角呈圆弧状，以利于塑性成形制坯的成形；

步骤三、根据目标导电铜排的目标尺寸截取一定厚度的铜排坯料，如图4所示，然后人工去除锯切的端面的加工痕迹，在650℃下进行光亮退火，所述光亮退火是指在氮气保护下的退火，退火后的制件组织均匀，光亮退火，免于氧化皮的干扰，退火后检查所有表面不得有任何缺陷，对检查出的缺陷进行处理，最后获得待成型制件21；

步骤四、将上述处理好的待成型制件21表面涂抹一层均匀的润滑油，然后放置于浮动分流成形模中，在上凸模3、凹模Ⅰ4和下凸模5形成的半封闭型腔中完成浮动分流制坯，成型时，由外力推动上凸模3向下挤压半封闭型腔中的制件，使得制件两端的部分材料向上进入铜排型腔中，以在制件同侧的两端形成导电铜排中的铜排1，然后由顶件器7通过下凸模5将一次成型制件22顶出模具，此时一次成型制件22的结构如图5所示；

步骤五、在抛光设备上，通过页轮和纤维轮，将步骤四获得的一次成型制件22上的毛刺和成形缺陷进行去除；

步骤六、将步骤五获得的一次成型制件22表面涂抹一层二硫化钼，然后置于塑性成形模中，在凸模12、凸模芯轴19、凹模Ⅱ13以及顶件机构组成半封闭型腔中完成室温塑性成形，在成型过程中，由外力通过凸模垫板10推动凸模12向下移动，使得芯杆20向上挤压制件，以形成中间分离的两个螺纹固定栓2，随后由顶件机构向上将成型后的制件顶出模具，此时制件为二次成型制件23，其结构如图6所示；

步骤七、将步骤六所获得的二次成型制件23在抛光设备上去除毛刺，然后在锯床上沿宽度方向将图6中的导电铜排之间一分为二，从而获得两个导电铜排毛坯；

步骤八、将步骤七获得的导电铜排毛坯按照导电铜排的目标尺寸进行辅助机械加工，最终得到图1所示的导电铜排。

Claims (2)

1.一种导电铜排成型方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将预先处理后的材料在挤压模内挤压成型，得到长方体形的坯料，该坯料的四角为圆弧角；

步骤二、根据所制备的导电铜排的目标尺寸截取一段坯料，并对截面进行处理后，将所截取的坯料进行光亮退火，得到待成型制件（21）；

步骤三、将所得待成型制件（21）表面涂抹润滑油后，放置在浮动分流成型模中，在室温下进行浮动分流制坯，以在制件同侧的两端成型导电铜排中的铜排（1），得到一次成型制件（22）；

步骤四、将步骤三得到的一次成型制件（22）表面涂抹二硫化钼，然后置于塑性成型模中，于室温下塑性成形，以在所述铜排结构之间成型两个螺纹固定栓（2），得到二次成型制件（23）；

步骤五、将步骤四所得的二次成型制件（23）锯切得到两个导电铜排毛坯，并根据导电铜排的目标尺寸进行辅助机械加工，得到所要制备的导电铜排；

所述浮动分流成型模包括上凸模（3）、凹模Ⅰ（4）、下凸模（5）、模座Ⅰ（6）、顶件器（7）和浮动装置（8），下凸模（5）下端安装在模座Ⅰ（6）上，下凸模（5）的上端插入凹模Ⅰ（4）中心的模孔（9），凹模Ⅰ（4）顶部围绕模孔（9）设有凹槽，以安装上凸模（3），上凸模（3）内设有一对用以成型铜排的铜排型腔，铜排型腔下端开口和凹模Ⅰ（4）的模孔（9）连通，以形成浮动分流成型腔，在凹模Ⅰ（4）和模座Ⅰ（6）之间设有浮动装置（8），所述的顶件器（7）设置在模座Ⅰ（6）内，并顶在下凸模（5）上；

所述塑性成型模包括凸模（12）、凹模Ⅱ（13）、模座Ⅱ（17）、凸模垫板（10）和顶件机构，凹模Ⅱ（13）外依次设置有凹模中圈（15）和凹模外圈（16），凹模Ⅱ（13）、凹模中圈（15）和凹模外圈（16）设置在模座Ⅱ（17）上，凹模Ⅱ（13）的中心设有芯杆（20），芯杆（20）将凹模Ⅱ（13）的成型腔平均分成两部分，并且芯杆（20）和凹模Ⅱ（13）的内壁配合用以螺纹固定栓（2）的成型，所述凸模（12）固定在凸模套（11）中，并在凸模（12）的中心设有凸模芯轴（19），凸模套（11）顶端设有凸模垫板（10），所述的顶件机构具有插入芯杆（20）和凹模Ⅱ（13）内壁之间的顶杆（14）和与顶杆（14）连接的垫块（18）。

2.根据权利要求1所述的导电铜排成型方法，其特征在于：所述凸模（12）的下端面具有定位柱（24），所述的凹模Ⅱ（13）具有和定位柱（24）相配合的定位孔或定位槽（25）。