CN108580769B - 一种含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法 - Google Patents

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Abstract

一种含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，该方法包括：从金属线切割出棒状胚料；将棒状胚料过模至第一模具，冲压，形成含柱体的一模模胚；将一模模胚过模至第二模具，冲压，形成含柱体和基板前驱体的二模模胚；将二模模胚过模至第三模具，冲压，形成含柱体和基板的三模模胚；以及将三模模胚过模至第四模具，通过冲压对基板同步切边打孔，获得所述小尺寸零件。本发明采用冷锻工艺成型含多边形基板的小尺寸零件，生产效率高，材料浪费少，可有效降低人工成本及材料成本。其整个成型过程全部在冷锻机完成，而且打孔和切边在同一模具同步完成，不但简化了工序，提高了效率，而且能够满足小尺寸零件对精度和一致性的要求。

Description

一种含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法
技术领域
本发明涉及利用卧式连续冷锻零件机加工零件的方法，尤其涉及一种含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法。
背景技术
含多边形基板的小尺寸零件精度要求高，加工难度较大。该类小尺寸零件的一种加工方法是用数控车床加工，其成本高，生产效率低，材料浪费严重，而这类小尺寸零件的材料通常较贵，材料的浪费进一步使成本增大。该类小尺寸零件的另一种加工方法是先用冷锻零件机加工，然后再用数控锣床锣出基板上的孔，该方法较前述方法效率有所提高，成本有所降低，但仍有可提高的空间，此外，这种加工方法需要将胚料从冷锻机转移至数控锣床再加工，这样会导致产品误差大、产品一致性差，含多边形基板的小尺寸零件由于尺寸小，精度要求非常高，误差需要控制在几个丝，采用该加工方法难以满足产品要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，以提高生产效率，降低成本，以及提高加工精度。
为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，其特征在于，所述冷锻成型方法包括以下步骤：
从金属线切割出棒状胚料；
将棒状胚料过模至第一模具，冲压，形成含柱体的一模模胚；
将一模模胚过模至第二模具，冲压，形成含柱体和基板前驱体的二模模胚；
将二模模胚过模至第三模具，冲压，形成含柱体和基板的三模模胚；以及
将三模模胚过模至第四模具，通过冲压对基板同步切边打孔，获得所述小尺寸零件。
优选地，将二模模胚过模至第三模具时，夹具夹持在所述基板前驱体；将三模模胚过模至第四模具时，夹具夹持在所述基板；其中，在基板前驱体的被夹持端面和基板的被夹持端面设置有定位凸部，对应的，在夹具设置有与所述定位凸部配合的定位槽。
优选地，第四模具的主模(300)包括多个打孔棒(304)和多个推棒(306)，所述主模(300)的模壳(311)的内部从主模模芯(302)到主模后端(312)顺次设置有第一垫片(305)、第二垫片(307)和第一弹簧(309)，所述多个打孔棒的前端从主模模芯的前端面凸出、后端穿过所述第一垫片抵接在所述第二垫片上，所述多个推棒的前端抵接在所述第一垫片、后端穿过所述第二垫片与所述第一弹簧配合，打孔棒和第一垫片之间设置第一限位结构，推棒和第二垫片之间设置第二限位结构。
优选地，第四模具的冲模(100)配置有排废料机构，所述排废料机构包括：
多个顶针(106)，所述多个顶针围绕冲模模芯(103)设置，并且能够沿着冲模的运动方向滑动；以及
第一弹性元件(108)，设置在所述多个顶针的后端用于推动所述多个顶针与所述冲模模芯相对运动，第一弹性元件在伸展状态下，所述多个顶针被推动使前端从所述冲模模芯的前端面凸出。
优选地，每一所述顶针(106)由针座和针体构成，所述针体具有侧平面，所述针体呈半圆柱形，针体的所述侧平面与所述冲模模芯的侧面配合。
优选地，所述第一弹性元件(108)和推动冲模接料棒(101)复位的弹性元件为同一个弹性元件。
优选地，各模具的主模和冲模在相对的端部对应设置定位孔，模具还配置有用于在安装模具前与所述定位孔配合对主模和冲模预组合的定位销。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明采用冷锻工艺成型含多边形基板的小尺寸零件，生产效率高，材料浪费少，可有效降低人工成本及材料成本。其整个成型过程全部在冷锻机完成，而且打孔和切边在同一模具同步完成，不但简化了工序，提高了效率，而且能够满足小尺寸零件对精度和一致性的要求。
附图说明
图1为一种含多边形基板的小尺寸零件的结构图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为棒状胚料的结构图；
图4为一模模胚的结构图；
图5为图4的D-D剖视图；
图6为二模模胚的结构图；
图7为图6的C-C剖视图；
图8为三模模胚的结构图，图中虚线表示切边位置；
图9为图8的B-B剖视图；
图10为夹具对三模模胚的夹持状态示意图；
图11为第四模具的主模的结构示意图；
图12为图11的E-E剖视图；
图13为第四模具的冲模的结构示意图；
图14为图13的F-F剖视图；
图15为夹具将三模模胚运送至第四模具后的状态示意图；
图16为接料棒夹持三模模胚后的状态示意图；
图17为冲模和主模合模后的状态示意图；
图18为冷锻完成冲模和主模开模后的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1和图2中示出了一种含多边形基板的小尺寸零件210的结构，该零件被用作电池的电极柱。该小尺寸零件210包括多边形基板212和台阶状的柱体213，基板212上具有两个盲孔211。需要指出，本发明中所述的含多边形基板的小尺寸零件并不限于图1和图2中所示的零件，而是泛指具有多边形基板(包括但不限于四边形、六边形、八边形等)的各种小尺寸零件，且基板上具有孔。
上述含多边形基板的小尺寸零件210的冷锻成型方法包括以下步骤：
从金属线切割出棒状胚料250，如图3所示；
将棒状胚料250过模至第一模具，冲压，形成含柱体的一模模胚240，如图4和图5所示；
将一模模胚240过模至第二模具，冲压，形成含柱体和基板前驱体的二模模胚230，如图6和图7所示；
将二模模胚230过模至第三模具，冲压，形成含柱体和基板的三模模胚200，如图8和图9所示；以及
将三模模胚200过模至第四模具，通过冲压对基板同步切边打孔，获得所述小尺寸零件210。
现有成型方法中，在过模时，夹具夹持在杆部(即上述的柱体)上，胚料在过模时容易产生旋转或晃动，因此，为了保证产品的合格率，胚料面积要做得较大，导致产品成本增大。针对此技术问题，本发明提出如下解决方案：将二模模胚230过模至第三模具时，夹具夹持在所述基板前驱体；将三模模胚200过模至第四模具时，夹具夹持在所述基板；其中，参照图6和图8，在基板前驱体的被夹持端面和基板的被夹持端面设置有定位凸部221，对应的，参照图10，在夹具400设置有与所述定位凸部221配合的定位槽410。由于夹具400夹在多边形基板的侧端面，胚料不会上下滑动，也不会左右转动，并利用定位槽410和定位凸部221配合使胚料不会晃动，可以快速进入下一模具中。同时，由于克服了胚料晃动的问题，胚料可精确地进入下一模具中，所以不必为胚料设计较多的余量，可降低材料成本。此外，也不受胚料杆部长短及形状的限制。
图11和图12中示意性展示了第四模具的主模300的结构。参照图11和图12，第四模具的主模300包括多个打孔棒304和多个推棒306，所述主模300的模壳311的内部从主模模芯302到主模后端312顺次设置有第一垫片305、第二垫片307和第一弹簧309，所述多个打孔棒304的前端(图12中的上端)从主模模芯302的前端面凸出、后端穿过所述第一垫片305抵接在所述第二垫片307上，所述多个推棒306的前端抵接在所述第一垫片305、后端穿过所述第二垫片307与所述第一弹簧309配合，打孔棒304后端设置圆台，形成与第一垫片305之间的第一限位结构，推棒306后端也设置有圆台，形成了与和第二垫片307之间的第二限位结构。图中，301为主模接料棒，303为主模模头，308为推板，310为套筒。
利用冷锻加工模具将胚料切边成型产品后，切掉的废料会挂在冲模模芯上，由于卧式连续冷锻零件机是连续工作的，如果不排掉挂在冲模模芯上的废料而继续冲压，该废料会被打入模具中导致模具爆裂。现有解决方法是在冲模的模头处设置气管将废料吹开，这种解决方法存在以下缺陷：工作不可靠，废料容易挂在冲模上面的接料棒上，在机器快速连续运动中，挂在接料棒上的废料容易被下一次产品过夹运动的过程中打入模具里，导致模具爆裂。针对此技术问题，本发明在冲模中设计了一种排废料机构。图13和图14中示意性展示了第四模具的冲模100的结构。参照图13和图14，第四模具的冲模100配置有排废料机构，所述排废料机构包括：多个顶针106，还包括第一弹性元件108。所述多个顶针106围绕冲模模芯103设置，并且能够沿着冲模100的运动方向滑动。第一弹性元件108设置在所述多个顶针106的后端用于推动所述多个顶针106与所述冲模模芯103相对运动，第一弹性元件108在伸展状态下，所述多个顶针106被推动使前端从所述冲模模芯103的前端面凸出。此外，图中101为冲模接料棒，102为凹坑，104为主模模头，105为主模模壳，107为第一弹性元件108的定位柱。
作为优选，每一所述顶针106由针座和针体构成，所述针体具有侧平面，所述针体呈半圆柱形，针体的所述侧平面与所述冲模模芯103的侧面配合。第一弹性元件108和推动冲模接料棒101复位的弹性元件为同一个弹性元件。
下面结合图15至图18说明第四模具的工作过程。
首先，冲模100和主模300处于开模状态时，如图15所示，夹具将三模模胚200运送至冲模100和主模300之间，并保持在该状态。
接下来，冲模100向主模300运动，当冲模接料棒101与三模模胚200接触时，通过冲模接料棒101和主模接料棒301的配合对三模模胚200实现定位夹持，如图16所示，此时夹具从三模模胚200脱离，以便于冲模100继续向主模300运动完成合模锻压。
冲模100继续运动与主模300合模，如图17所示。在此过程中，两个接料棒101和301受压后回缩，并且，冲模模芯103推动三模模胚200陷入主模模芯302中完成对三模模胚200的切边，其中220表示从三模模胚200切下的边料。在此过程中，打孔棒304作用于三模模胚200的多边形基板，在基板上产生盲孔211。在此过程中，所述多个顶针106受压回缩，推动所述第一弹性元件108压缩。
最后，冲模100退回，如图18所示。在此过程中，冲模接料棒101在其复位弹簧(未图示)的推动下复位。同时，主模模芯302、打孔棒304、第一垫片305、第二垫片307等在第一弹簧309的作用下复位，并且主模接料棒301在其复位弹簧(未图示)的推动下复位，将制得的小尺寸零件210从模芯中脱出。至此，完成了对三模模胚200的同步切边和打孔。在此过程中，第一弹性元件108伸展推动所述多个顶针106与所述冲模模芯103相对运动、前端从冲模模芯103的前端面凸出，从而推动挂在冲模模芯103外周的废料220从冲模模芯103上脱落。
由此可见，在冲模100的一次冲压运动中，冲模的模芯与主模的模芯配合完成对三模模胚200切边的同时，所述打孔棒304在所述三模模胚200完成打孔。由于在同一模具中完成切边和打孔，不需要为加工孔而重新夹装胚料，能够避免重新夹装胚料引起的误差，从而能够满足小尺寸零件的精度和一致性。由于冷锻切边和打孔在同一模具中同步完成，节省了后序的单独加工孔的工序，从而降低了加工成本，提高了生产效率。
采用上述排废料机构，排除废料更可靠，能够有效减少卡模和爆模现象，增加模具的使用寿命。经试验，采用传统气吹排废料方式，约5万PCS就会发生卡模或爆模现象，而采用本发明后模具使用寿命可延长至20万PCS以上。采用上述排废料机构，在开模的过程中就自动排掉冲模模芯上的废料，因此能够提高生产速度。经试验，采用传统气吹排废料方式生产速度为每分钟40PCS，而采用本发明排废料机构生产速度可达每分钟60PCS以上。
上述成型工艺具有工序少，成本低，产品精度高，一致性好，生产效率高等优点。采用上述工艺，人均产能为40000PCS/8小时，而现有工艺产能低于8000PCS/8小时。
传统卧式连续冷锻零件机在安装模具时，将冲模和主模分开单独装入模座的装模空间内，利用螺杆将它们锁紧在模座。这种安装方式存在以下技术缺陷：1、模具安装时间较长，通常需要30分钟。2、模具密合度低，难以满足含多边形基板的小尺寸零件的精度要求。针对该技术问题，本发明提出了以下解决方案：各模具的主模和冲模在相对的端部对应设置定位孔，模具还配置有用于在安装模具前与所述定位孔配合对主模和冲模预组合的定位销。安装模具时，首先用所述定位销将主模和冲模预先组合在一起，再通过紧固件将主模和冲模分别与各自的模座锁紧，然后取出定位销。这样一方面使得装模时间由30分钟缩短到5至10分钟，另一方面大大提高了模具密合度，产品切边精度可达到+-0.03mm。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，其特征在于，所述冷锻成型方法包括以下步骤：
从金属线切割出棒状胚料；
将棒状胚料过模至第一模具，冲压，形成含柱体的一模模胚；
将一模模胚过模至第二模具，冲压，形成含柱体和基板前驱体的二模模胚；
将二模模胚过模至第三模具，冲压，形成含柱体和基板的三模模胚；以及
将三模模胚过模至第四模具，通过冲压对基板同步切边打孔，获得所述小尺寸零件；
将二模模胚过模至第三模具时，夹具夹持在所述基板前驱体；
将三模模胚过模至第四模具时，夹具夹持在所述基板；
其中，在基板前驱体的被夹持端面和基板的被夹持端面设置有定位凸部(221)，对应的，在夹具(400)设置有与所述定位凸部配合的定位槽(410)。
2.根据权利要求1所述的含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，其特征在于：第四模具的主模(300)包括多个打孔棒(304)和多个推棒(306)，所述主模(300)的模壳(311)的内部从主模模芯(302)到主模后端(312)顺次设置有第一垫片(305)、第二垫片(307)和第一弹簧(309)，所述多个打孔棒的前端从主模模芯的前端面凸出、所述多个打孔棒的后端穿过所述第一垫片抵接在所述第二垫片上，所述多个推棒的前端抵接在所述第一垫片、所述多个推棒的后端穿过所述第二垫片与所述第一弹簧配合，打孔棒和第一垫片之间设置第一限位结构，推棒和第二垫片之间设置第二限位结构。
3.根据权利要求1所述的含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，其特征在于，第四模具的冲模(100)配置有排废料机构，所述排废料机构包括：
多个顶针(106)，所述多个顶针围绕冲模模芯(103)设置，并且能够沿着冲模的运动方向滑动；以及
第一弹性元件(108)，设置在所述多个顶针的后端用于推动所述多个顶针与所述冲模模芯相对运动，第一弹性元件在伸展状态下，所述多个顶针被推动使前端从所述冲模模芯的前端面凸出。
4.根据权利要求3所述的含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，其特征在于，每一所述顶针(106)由针座和针体构成，所述针体具有侧平面，所述针体呈半圆柱形，针体的所述侧平面与所述冲模模芯的侧面配合。
5.根据权利要求3所述的含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，其特征在于：所述第一弹性元件(108)和推动冲模接料棒(101)复位的弹性元件为同一个弹性元件。
6.根据权利要求1所述的含多边形基板的小尺寸零件的冷锻成型方法，其特征在于，各模具的主模和冲模在相对的端部对应设置定位孔，模具还配置有用于在安装模具前与所述定位孔配合对主模和冲模预组合的定位销。
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