CN107999626B - 一种铰链式部件一次成型模具及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铰链式部件一次成型模具及其加工方法，属于模具技术领域。它包括中模组件，中模组件包括中模具，所述中模具的中部一侧设有卷曲面，卷曲面由若干段圆弧弯曲面依次连接构成。本发明的中模具的中部一侧设有卷曲面，卷曲面由若干段圆弧弯曲面依次连接构成，圆弧弯曲面与铰链式部件板坯形成多处交叉线接触可以将向下的压力均匀的分散在板坯上，一方面中模具与板坯之间不易出现打滑现象，另一方面保证了铰链式部件套环内外侧的平滑性，解决了板坯表面不圆滑而容易打滑的问题，使得套环的加工尺寸精度高。

Description

一种铰链式部件一次成型模具及其加工方法

技术领域

本发明属于模具技术领域，更具体地说，涉及一种铰链式部件一次成型模具及其加工方法。

背景技术

目前使用的铰链式部件类似铰链装置，是一种常见的机械连接机构，具有两片叶片，两片叶片设有套环，然后通过转轴连接固定在一起，但是铰链式部件通过传统的冲压和铸造工艺，需要使用较多大型设备，消耗能源较多，特别是铸造工艺，需要热能多，而且造成污染。

为了解决上述的问题，经检索，专利文献1：中国专利CN201410304103.7公开了一种铰链卷边模具，包括凸模、垫块、垫板、凹模、螺栓、转针、挡板，上模模腔内加有转针，转针共四件，均匀分布，与转针孔间隙配合，凸模侧面加上挡板，利用螺栓与凸模紧固；中国期刊文献1：杨小高等(铰链制造工艺改进与模具设计.模具工业2010年第36卷第7期)公开的一种模具，该模具包括凸模、凹模和定位板。上述的两种模具要么只能完成卷曲工艺，要么只能完成预弯工艺，因而无法一体成型铰链式部件，使用受限。

又如专利文献2：中国专利CN201410284797.2公开了一种合页连续冲压模具，包括上模和下模，上模包括从上至下依次设置的上承板、上垫脚、上模座、上垫板、止挡板和脱料板，下模包括从上至下依次设置的下模板、下垫板、下模座和下垫脚，上模上还设置有冲孔冲头、整形冲头、第一切边冲头、端部卷圆冲头、根部卷圆冲头、45度卷圆冲头、卷圆成型冲头、卷圆整形冲头、第二切边冲头和切断冲头，下模上设置有端部卷圆块、根部卷圆块、45度卷圆块、卷圆成型块和卷圆成型止挡板；专利文献3：中国专利CN201310434018.8公开了一种机床门铰链加工模具，包括折弯模具、压平模具和成型模具，折弯模具包括三角形上模I和带有三角形凹槽的矩形下模I，三角形上模I的顶角与矩形下模I的凹槽相互配合；压平模具包括矩形上模II和矩形下模II，矩形下模II的顶部设有与折弯后的铰链相配合的凹槽；成型模具，包括成型上模III和成型下模III，成型上模III的底部设有一个弧形的凹槽，成型下模III的顶部设有与折弯后的铰链相配合的凹槽；专利文献4：中国专利CN201620755828.2公开了一种合页套件冲压模具，包括相匹配的凹模板和凸模板；凹模板沿其长度方向，依次设置有固定孔冲孔，与合页外套件相匹配的外套件冲区，以及与合页内套件相匹配的内套件放置区；外套件冲区上与合页外套件固定板相对应的区域以及内套件放置区上与合页内套件固定板相对应的区域连接设置，当将冲压出固定孔的板材送至外套件冲区上与合页外套件固定板相对应的区域以及合页内套件固定板相对应的区域上方时，板材上的一部分固定孔位于外套件冲区上与合页外套件固定板相对应的区域正上方，另一部分固定孔位于内套件放置区上与合页内套件固定板相对应的区域正上方。通过分析上述专利公开的模具，模具生产得到的铰链式部件的表面精度均不达不到要求，尤其是套环部分，由于铰链式部件板坯表面不圆滑，模具与铰链式部件板坯之间构成点接触，存在打滑现象，以及压制时存在磨损，导致两叶片的套环尺寸偏差较大，安装较为困难；此外，模具结构较为复杂，加工困难，影响了模具的使用。

发明内容

1.要解决的问题

目前铰链式部件具有两片叶片，两片叶片设有套环，然后通过转轴连接固定在一起，结构虽然简单，但是两叶片的套环生产较为重要，套环不仅承载转动力，同时两套环的配合需要紧密，一旦出现尺寸偏差，铰链就会受力变形，最终导致无法转动，直至更换，这些缺陷的产生主要是由于模具与铰链式部件板坯之间打滑及磨损造成的，为了保障铰链式部件的正常使用，本发明的目的是提供一种铰链式部件一次成型模具，铰链式部件的套环加工尺寸精度高，配合紧密。

本发明还提供了一种上述铰链式部件一次成型模具的加工方法，增强模具的耐磨性，延长其使用寿命。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的铰链式部件一次成型模具，包括上模组件、中模组件和下模组件，所述上模组件包括上模具，中模组件包括中模具，下模组件包括下模具，所述上模具包括冲压弧面；所述中模具上端面设有第一凹槽面与冲压弧面配合，中模具的中部一侧设有卷曲面，卷曲面由若干段圆弧弯曲面依次连接构成；所述下模具上设有安装孔，中模具的下端置于安装孔内，在下模具的上端一侧设有第二凹槽面，卷曲面和第二凹槽面位于同一圆上。

于本发明一种可能的实施方式中，所述上模具还包括第一竖直斜面、第一竖直面和第一连接圆弧面，第一竖直斜面、第一竖直面、冲压弧面和第一连接圆弧面依次连接构成，第一竖直斜面在竖直方向的夹角为25-35°，第一竖直面的长度L₁＝(0.2-0.3)*R，其中R为套环的内径，单位为mm，冲压弧面的半径R₀＝R，第一连接圆弧面的半径R_M＝(6-7)*R。

于本发明一种可能的实施方式中，所述第一凹槽面由对称的拐角圆弧面和凹槽底面连接构成，拐角圆弧面的半径R_拐＝L₁，凹槽底面的半径R_凹＝R₀+2.5，凹槽底面的高度为H＝R₀。

于本发明一种可能的实施方式中，所述中模具的卷曲面的内侧衔接有第二竖直面，外侧衔接有第二竖直斜面，其中第二竖直面的长度L₂＝L₁，第二竖直斜面在竖直方向的夹角为45-55°。

于本发明一种可能的实施方式中，所述第二凹槽面由第二圆弧面和第二横直斜面连接构成，第二圆弧面的半径与凹槽底面的半径相等，第二圆弧面的弧度为110-120°，第二横直斜面与水平方向的夹角为25-35°。

于本发明一种可能的实施方式中，所述上模组件还包括上模座，上模具上设置有安装槽用于安装上模座，并由螺栓固定，使用时，上模座通过螺栓固定在折弯机上。

于本发明一种可能的实施方式中，所述若干段圆弧弯曲面的圆弧半径相同，相邻两圆弧弯曲面的衔接处，填充有磁粉颗粒。

于本发明一种可能的实施方式中，所述第一凹槽面的中心线与第二竖直面在同一竖直面内。

于本发明一种可能的实施方式中，所述第二竖直斜面与卷曲面形成有尖角，尖角经过热处理，其硬度为HRC47±2°。

本发明的铰链式部件一次成型模具加工方法，按以下步骤具体进行：

步骤S101、选用42CrMo的钢材，冲压制作模具毛坯，模具毛坯包括上模组件、中模组件和下模组件；

步骤S102、对模具毛坯进行磨削粗加工，留有1.5mm的余量；

步骤S103、将磨削粗加工后的模具毛坯进行热处理，先加热到500-520℃后保温1.5-2.5h，然后再加热到700-720℃后保温1.5-2.5h，再加热到900-920℃，保温30-45min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为-206至-220℃，保持1.2-1.5h，在空气中恢复到常温，一次回火，回火温度为140-160℃，冷却到常温后放置0.5-1h，再进行二次回火，回火温度为175-195℃；

步骤S104、对热处理过的模具毛坯进行精加工，清除步骤S103处理后模具表面的氧化层，并将其装配到磨床上，进行磨削加工，各面保留0.5-0.8mm的余量，放置至少24h后，再次进行磨削加工到所需尺寸；

步骤S105、模具的检测，检测尺寸，合格后，完成加工。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的铰链式部件一次成型模具，其中模具的中部一侧设有卷曲面，卷曲面由若干段圆弧弯曲面依次连接构成，圆弧弯曲面与铰链式部件板坯形成多处交叉线接触可以将向下的压力均匀的分散在板坯上，一方面中模具与板坯之间不易出现打滑现象，另一方面保证了铰链式部件套环内外侧的平滑性，解决了板坯表面不圆滑而容易打滑的问题，使得套环的加工尺寸精度高；

(2)本发明的铰链式部件一次成型模具，该模具由上模组件、中模组件和下模组件构成，三者在结构相互统一，专用于折弯机上，且通过三者的配合使用，可以成型得到质量较高的铰链式部件，提高了生产效率高，保障了产品的质量；

(3)本发明的铰链式部件一次成型模具，上模具的第一竖直斜面在竖直方向的夹角为25-35°，第一竖直面的长度L₁＝(0.2-0.3)*R，其中R为套环的内径，单位为mm，冲压弧面的半径R₀＝R，第一连接圆弧面的半径R_M＝(6-7)*R，通过对参数的限定，铰链式部件板坯的受力弯曲较为均匀，同时避免上模具频发折断的事故发生；

(4)本发明的铰链式部件一次成型模具，中模具的第一凹槽面由对称的拐角圆弧面和凹槽底面连接构成，拐角圆弧面的半径R_拐＝L₁，凹槽底面的半径R_凹＝R₀+2.5，凹槽底面的高度为H＝R₀，中模具与上模具配合，这些参数的限定，进一步增强铰链式部件的加工尺寸精度；

(5)本发明的铰链式部件一次成型模具，其上模组件还包括上模座，便于该成型模具固定在折弯机上，使用方便快捷；

(6)本发明的铰链式部件一次成型模具，卷曲面的若干段圆弧弯曲面的圆弧半径相同，相邻两圆弧弯曲面的衔接处，填充有磁粉颗粒，磁粉颗粒不仅增大卷曲面与板坯之间的摩擦力，磁粉颗粒起到缓冲垫的作用，还可以降低卷曲面的磨损；

(7)本发明的铰链式部件一次成型模具的加工方法，步骤衔接有序，模具的耐磨性能、抗折性能等等达到较好地水平，延长了模具的使用寿命。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明铰链式部件一次成型模具的结构示意图；

图2为本发明铰链式部件一次成型模具的上模组件结构示意图；

图3为本发明铰链式部件一次成型模具的中模组件结构示意图；

图4为本发明铰链式部件一次成型模具的下模组件结构示意图；

图5为本发明卷曲面的局部放大图。

图中标记说明：

1、上模组件；110、上模具；111、第一竖直斜面；112、第一竖直面；113、冲压弧面；114、第一连接圆弧面；120、上模座；

2、中模组件；210、中模具；220、第一凹槽面；221、拐角圆弧面；222、凹槽底面；230、卷曲面；240；第二竖直面；250、第二竖直斜面；

3、下模组件；310、安装孔；320、第二凹槽面；321、第二圆弧面；322、第二横直斜面；；330、下模具。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

请参照图1至图5，本实施例的铰链式部件一次成型模具，包括上模组件1、中模组件2和下模组件3，上模组件1包括上模具110，中模组件2包括中模具210，下模组件3包括下模具330，上模具110包括冲压弧面113；中模具210上端面设有第一凹槽面220与冲压弧面113配合，中模具210的中部一侧设有卷曲面230，卷曲面230由若干段圆弧弯曲面依次连接构成；下模具330上设有安装孔310，中模具210的下端置于安装孔310内，在下模具330的上端一侧设有第二凹槽面320，卷曲面230和第二凹槽面320位于同一圆上。

发明人通过大量的试验和分析，目前铰链式部件具有两片叶片，两片叶片设有套环，然后通过转轴连接固定在一起，结构虽然简单，但是两叶片的套环生产较为重要，套环不仅承载转动力，同时两套环的配合需要紧密，一旦出现尺寸偏差，铰链就会受力变形，最终导致无法转动，直至更换，这些缺陷的产生主要是由于模具与铰链式部件板坯之间打滑及磨损造成的，因此，发明人利用圆弧弯曲面与铰链式部件板坯形成多处交叉线接触，可以将向下的压力均匀的分散在板坯上，一方面中模具210与板坯之间不易出现打滑现象，另一方面保证了铰链式部件套环内外侧的平滑性，解决了板坯表面不圆滑而容易打滑的问题，使得套环的加工尺寸精度高。

此外，该模具由上模组件1、中模组件2和下模组件3构成，三者在结构相互统一，专用于折弯机上，且通过三者的配合使用，可以成型得到质量较高的铰链式部件，提高了生产效率高，保障了产品的质量。

结合图2，为了铰链式部件板坯的受力弯曲较为均匀，同时避免上模具110频发折断的事故发生，上模具110还包括第一竖直斜面111、第一竖直面112和第一连接圆弧面114，第一竖直斜面111、第一竖直面112、冲压弧面113和第一连接圆弧面114依次连接构成，第一竖直斜面111在竖直方向的夹角为30°，例如套环的内径R＝5.5mm，第一竖直面112的长度L₁＝(0.2-0.3)*R，最佳的长度为1.5mm，冲压弧面113的半径R₀＝R，第一连接圆弧面114的半径R_M＝(6-7)*R，最佳的半径为32mm。

为了进一步增强铰链式部件的加工尺寸精度，如图3所示，第一凹槽面220由对称的拐角圆弧面221和凹槽底面222连接构成，拐角圆弧面221的半径R_拐＝L₁，最佳的长度为1.5mm，凹槽底面222的半径R_凹＝R₀+2.5＝8mm，凹槽底面222的高度为H＝R₀。第一凹槽面220的中心线与第二竖直面240在同一竖直面内，整个模具的受力在一条直线上，有效避免上模具110、中模具210及下模具330的移动偏差，保证冲压成型的精确性。

进一步的，中模具210的卷曲面230的内侧衔接有第二竖直面240，外侧衔接有第二竖直斜面250，其中第二竖直面240的长度L₂＝L₁，第二竖直斜面250在竖直方向的夹角为50°，第二竖直斜面250与卷曲面230形成有尖角，尖角经过热处理，其硬度为HRC47±2°，尖角的硬度较高，不易磨损，同时不易折断。

第二凹槽面320由第二圆弧面321和第二横直斜面322连接构成，对第二圆弧面321和第二横直斜面322进一步优化，第二圆弧面321的半径与凹槽底面222的半径相等，第二圆弧面321的弧度为115°，第二横直斜面322与水平方向的夹角为30°。

为了便于该成型模具固定在折弯机上，上模组件1还包括上模座140，上模具110上设置有安装槽用于安装上模座140，并由螺栓固定，使用时，上模座140通过螺栓固定在折弯机上。

由于长期大批量生产，增加了板坯与模具间的摩擦，造成模具的磨损、划痕，影响了铰链式部件质量与尺寸要求，因此若干段圆弧弯曲面的圆弧半径相同，相邻两圆弧弯曲面的衔接处，填充有磁粉颗粒，磁粉颗粒不仅增大卷曲面230与板坯之间的摩擦力，磁粉颗粒起到缓冲垫的作用，还可以降低卷曲面230的磨损。在实际大量生产中，板坯的表面往往因模具的滑动摩擦而导致不同程度的擦伤，因此磁粉颗粒的量不应过多，本发明得到的板坯表面基本无擦伤。

设计值套环的内径R＝5.5mm，检测得到的成型模具套环的内径R＝5.48mm，其尺寸的偏差符合使用要求。

实施例2

本实施例的铰链式部件一次成型模具的加工方法，按以下步骤具体进行：

步骤S101、选用42CrMo的钢材，冲压制作模具毛坯，模具毛坯包括上模组件1、中模组件2和下模组件3；

步骤S102、对模具毛坯进行磨削粗加工，留有1.5mm的余量；

步骤S103、将磨削粗加工后的模具毛坯进行热处理，先加热到520℃后保温1.5h，然后再加热到700℃后保温2.5h，再加热到920℃，保温35min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为-210℃，保持1.2h，在空气中恢复到常温，一次回火，回火温度为150℃，冷却到常温后放置1h，再进行二次回火，回火温度为180℃；

步骤S104、对热处理过的模具毛坯进行精加工，清除步骤S103处理后模具表面的氧化层，并将其装配到磨床上，进行磨削加工，各面保留0.7mm的余量，放置24h后，再次进行磨削加工到所需尺寸；

步骤S105、模具的检测，检测尺寸，合格后，完成加工。

在步骤S104中，将颗粒度为50微米的磁粉颗粒，通过涂刷的方式，缓慢的涂刷在连接处且磁粉颗粒未填满连接处，然后对磁粉颗粒进行充磁处理，为了防止磁粉颗粒的跳动，涂覆薄薄一层的黄油，充磁后的磁粉颗粒粘附在卷曲面230上，黄油不会影响正常成型。

实施例3

本实施例的铰链式部件一次成型模具的加工方法，按以下步骤具体进行：

步骤S101、选用42CrMo的钢材，冲压制作模具毛坯，模具毛坯包括上模组件1、中模组件2和下模组件3；

步骤S102、对模具毛坯进行磨削粗加工，留有1.5mm的余量；

步骤S103、将磨削粗加工后的模具毛坯进行热处理，先加热到500℃后保温2.5h，然后再加热到720℃后保温2h，再加热到900℃，保温45min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为-216℃，保持1.2h，在空气中恢复到常温，一次回火，回火温度为140℃，冷却到常温后放置1h，再进行二次回火，回火温度为195℃；

步骤S104、对热处理过的模具毛坯进行精加工，清除步骤S103处理后模具表面的氧化层，并将其装配到磨床上，进行磨削加工，各面保留0.5mm的余量，放置48h后，再次进行磨削加工到所需尺寸；

步骤S105、模具的检测，检测尺寸，合格后，完成加工。

Claims (8)

1.一种铰链式部件一次成型模具，包括中模组件（2），中模组件（2）包括中模具（210），其特征在于，所述中模具（210）的中部一侧设有卷曲面（230），卷曲面（230）由若干段圆弧弯曲面依次连接构成；

还包括上模组件（1）和下模组件（3），所述上模组件（1）包括上模具（110），下模组件（3）包括下模具（330），其特征在于，所述上模具（110）包括冲压弧面（113）；所述中模具（210）上端面设有第一凹槽面（220）与冲压弧面（113）配合；所述下模具（330）上设有安装孔（310），中模具（210）的下端置于安装孔（310）内，在下模具（330）的上端一侧设有第二凹槽面（320），卷曲面（230）和第二凹槽面（320）位于同一圆上；

所述上模具（110）还包括第一竖直斜面（111）、第一竖直面（112）和第一连接圆弧面（114），第一竖直斜面（111）、第一竖直面（112）、冲压弧面（113）和第一连接圆弧面（114）依次连接构成，第一竖直斜面（111）在竖直方向的夹角为25-35°，第一竖直面（112）的长度L₁=(0.2-0.3)*R，其中R为套环的内径，单位为mm，冲压弧面（113）的半径R₀=R，第一连接圆弧面（114）的半径R_M=(6-7)*R；

所述若干段圆弧弯曲面的圆弧半径相同，相邻两圆弧弯曲面的衔接处，填充有颗粒度为50微米的磁粉颗粒。

2.根据权利要求1所述的铰链式部件一次成型模具，其特征在于，所述第一凹槽面（220）由对称的拐角圆弧面（221）和凹槽底面（222）连接构成，拐角圆弧面（221）的半径R_拐=L₀，凹槽底面（222）的半径R_凹=R₀+2.5，凹槽底面（222）的高度为H=R₀。

3.根据权利要求1所述的铰链式部件一次成型模具，其特征在于，所述中模具（210）的卷曲面（230）的内侧衔接有第二竖直面（240），外侧衔接有第二竖直斜面（250），其中第二竖直面（240）的长度L₂=L₁，第二竖直斜面（250）在竖直方向的夹角为45-55°。

4.根据权利要求2所述的铰链式部件一次成型模具，其特征在于，所述第二凹槽面（320）由第二圆弧面（321）和第二横直斜面（322）连接构成，第二圆弧面（321）的半径与凹槽底面（222）的半径相等，第二圆弧面（321）的弧度为110-120°，第二横直斜面（322）与水平方向的夹角为25-35°。

5.根据权利要求4所述的铰链式部件一次成型模具，其特征在于，所述上模组件（1）还包括上模座（120），上模具（110）上设置有安装槽用于安装上模座（120），并由螺栓固定，使用时，上模座（120）通过螺栓固定在折弯机上。

6.根据权利要求3所述的铰链式部件一次成型模具，其特征在于，所述第一凹槽面（220）的中心线与第二竖直面（240）在同一竖直面内。

7.根据权利要求6所述的铰链式部件一次成型模具，其特征在于，所述第二竖直斜面（250）与卷曲面（230）形成有尖角，尖角经过热处理，其硬度为HRC47±2。

8.一种权利要求1至7任一项所述的铰链式部件一次成型模具的加工方法，其特征在于，按以下步骤具体进行：

步骤S101、选用42CrMo的钢材，冲压制作模具毛坯，模具毛坯包括上模组件、中模组件和下模组件；

步骤S102、对模具毛坯进行磨削粗加工，留有1.5 mm的余量；

步骤S103、将磨削粗加工后的模具毛坯进行热处理，先加热到500-520℃后保温1.5-2.5h，然后再加热到700-720℃后保温1.5-2.5h，再加热到900-920℃，保温30-45min后淬火，油淬，冷却后再经过深冷处理，深冷处理的温度为-206至-220℃，保持1.2-1.5h，在空气中恢复到常温，一次回火，回火温度为140-160℃，冷却到常温后放置0.5-1h，再进行二次回火，回火温度为175-195℃；

步骤S104、对热处理过的模具毛坯进行精加工，清除步骤S103处理后模具表面的氧化层，并将其装配到磨床上，进行磨削加工，各面保留0.5-0.8mm的余量，放置至少24h后，再次进行磨削加工到所需尺寸；

步骤S105、模具的检测，检测尺寸，合格后，完成加工。