CN108817290A - 一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，该工艺的具体步骤包括：冷精整‑正挤压杆部‑挤压中端直径‑挤压尖端部分‑尖端部位成形,该工艺使得金属流线连续，不被机加工切断，提高了产品性能，提高了生产效率和材料的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车配件生产技术领域，具体是一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺。
背景技术
喷油器将汽油直接喷入气缸内部，被喷入的汽油形成雾状，与空气混合后，被火花塞点燃。被点燃的汽油和空气的混合物推动活塞做功，喷油器的主要作用是使燃油在高压下雾化，喷入燃烧室形成可燃混合气体。喷油嘴针阀体作为执行元件，要承受250MPa以上的高压，且要不断承受交变压力载荷以及交变温度的影响，对该零件本身具有极高的质量要求，热变形小、耐冲击、抗疲劳性能好
现有技术中，喷油嘴针阀体的制造主要采用传统机加工方法。如图1所示，其主要难点在于，尖端尺寸D4仅仅为D1的20％不到，换算成面积，尖端部分的面积仅仅是大端直径面积的3％左右，较难变形，因此主要是采用传统机加工方法。通过采用机加工方法加工得到的针阀体零件，在尖端易产生应力集中，从而成为潜在裂纹源。
冷挤压技术是一种高效的少切屑加工技术，精度高，具有较高的生产效率成形后可以获得较高的综合力学性能和较好的制品表面质量。随着汽车向高性能、低成本、低能耗方向的发展，采用冷挤压工艺净成形或近成形复杂的汽车零件是当今汽车制造业的发展趋势。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，使得金属流线连续，不被机加工切断，提高了产品性能，提高了生产效率和材料的利用率。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，该工艺的具体步骤如下：
(a)冷精整
采用圆盘锯对坯料进行锯断下料得到坯件，然后将坯件进行预处理，所述的预处理为将坯件的两端倒角，并且将坯件进行退火、抛丸以及润滑处理；
将预处理后的坯件置入冷精整模具中，所述的冷精整模具包括预应力圈A，由上而下依次连接并安装在预应力圈A内的模芯一A、模芯二A、垫块A，以及与垫块A间隙配合的顶杆A；
坯件被放置在模芯一A与模芯二A构成的型腔中，冲头A位于坯件的一侧，顶杆A位于坯件的另一侧并与坯件相抵，冲头A随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，使得坯件的两端面被锻压平整，待锻压完成后，通过顶杆A将坯件顶出；
(b)正挤压杆部
将冷精整成形后的坯件置入正挤压模具中，所述的正挤压模具包括预应力圈B，由上而下依次连接并安装在预应力圈B内的模芯一B、模芯二B、垫块B，以及与垫块B间隙配合的顶杆B；
坯件被放置在模芯一B与模芯二B构成的型腔中，冲头B位于坯件的一侧，顶杆B位于坯件的另一侧并与坯件相抵，冲头B随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，使得坯件的杆部达到所需的长度和直径，待锻压完成后，通过顶杆B将坯件顶出；
(c)挤压中端直径
将正挤压杆部成形后的坯件置入挤压中端直径模具中，所述的挤压中端直径模具包括预应力圈C，由上而下依次连接并安装在预应力圈C内的模芯一C、模芯二C、垫块C，以及与垫块C间隙配合的顶杆C；
坯件被放置在模芯一C与模芯二C构成的型腔中，冲头C位于坯件的一侧，顶杆C位于坯件的另一侧并与坯件相抵，冲头C随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，使得坯件的中端达到所需的长度和直径，待锻压完成后，通过顶杆C将坯件顶出；
(d)挤压尖端部分
将挤压中端直径处理后的坯件置入挤压尖端部位模具中，所述的挤压尖端部位模具包括冲头套D，与冲头套D间隙配合的冲头D，位于冲头套D的一侧的弹簧D，位于冲头套D下方的预应力圈D，由上而下依次连接并安装在预应力圈D内的模芯一D、模芯二D、垫块D，以及与垫块D间隙配合的顶杆D；
此时的坯件的中端直径部分位于模芯一D、模芯二D构成的型腔中，坯件的上端部分位于冲头套D内，冲头D位于坯件的一侧，顶杆D位于坯件的另一侧并与坯件相抵，冲头D随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，冲头套D与模芯一D以及预应力圈D相贴合，弹簧D受到压缩，同时，冲头D向坯件施加载荷，坯件成形针阀体尖端部位的同时被镦平大端直径的端面，待锻压完成后，通过顶杆D将坯件顶出；
(e)尖端部位成形
将挤压尖端部分成形后的坯件置入尖端部位成形模具中，所述的尖端部位成形模具包括凸模和位于凸模下方的凹模组成，坯件位于凸模和凸模的中间处；
所述的凸模包括：紧固在一起的凸模冲头套与凸模模座，与凸模冲头套间隙配合的凸模冲头垫块以及位于凸模冲头垫块下方的冲头E；
所述的凹模包括：紧固在一起的凹模模套与凹模模座，位于凹模模套内的成形凹模一和成形凹模二，推杆的一端固设在成形凹模一的下端，推杆的另一端穿过成形凹模二和垫块相连，弹簧E位于垫块的下方，顶杆推杆穿设在垫块上，顶杆E的上下两端分别与坯件和顶杆推杆相抵，成形凹模一和成形凹模二之间设有间隙；
此时的坯件的上端部分位于凸模冲头套内，坯件的中端部分位于成形凹模一内，坯件的尖端部分与成形凹模二相抵，凸模模座与滑块相连，在滑块向下运动时，凸模冲头垫块、冲头E以及凸模冲头套均向坯件运动，当凸模冲头套与成形凹模一相接触后，成形凹模一通过推杆压缩弹簧E继续向前运动，成形凹模二在凹模模座的支撑下固定不动，此时，冲头E可以向下运动的距离仅为成形凹模一和成形凹模二之间的间隙距离，坯件的尖端部分与成形凹模二相抵并持续受到冲头E向下的力后，使得坯件的尖端部位成形，待锻压完成后，通过顶杆推杆推动顶杆E将成形后的针阀体顶出即可。
作为本发明的进一步优选，所述的模芯二A和模芯二B的型腔部分设有锥面。
作为本发明的进一步优选，所述的锥面的角度为90°-150°，以利于下一工位的成形。
作为本发明的进一步优选，步骤(c)中所述的模芯二B的内表面设有与成品针阀体杆部相适配的形状。
作为本发明的进一步优选，步骤(d)中所述的模芯二C的内表面设有与成品针阀体中端直径部分相适配的形状。
作为本发明的进一步优选，步骤(d)中上冲头套D与凹模应力圈D接触的平面为分模面，所述的分模面位于坯件的大直径的下端面的上倒角处，通过将坯件的大直径的下端面的上倒角处置于分模面处，从而提高了顶杆D将坯件从挤压尖端部位模具中顶出的效率，避免了坯件无法从挤压尖端部位模具中顶出的情况发生。
作为本发明的进一步优选，步骤(d)中所述的弹簧D的安装方式为穿设在冲头D上或固定并均匀分布在冲头套D上。
作为本发明的进一步优选，步骤(e)中所述的弹簧E的安装方式为穿设在顶杆推杆上或固定并均匀分布在顶杆推杆上。
有益效果：本发明所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)针阀体所有外径尺寸及轮廓均采用冷锻成形，尤其是尖端部分也是采用冷锻成形工艺，通过此工艺方法成形的零件金属流线完整，力学性能更好，材料利用率更高；
(2)将针阀体各个部分的变形采用分多个工步完成，使得各个工序材料分配合理，从而能达到合理的载荷分布，使得各工序模具受力条件良好，模具寿命高；
(3)易于自动化生产，尤其适用于卧式镦锻机进行成形，工作效率高。
附图说明
图1为针阀体的结构示意图；
图2为坯料的成形工序图；
图3为冷精整模具的全剖视图；
图4为正挤压模具的全剖视图；
图5为挤压中端直径模具的全剖视图；
图6为挤压尖端部位模具的全剖视图；
图7为尖端部位成形模具的全剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如图2所示，本发明所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，该工艺的具体步骤包括：冷精整-正挤压杆部-挤压中端直径-挤压尖端部分-尖端部位成形。
冷精整工序是将预处理后的坯件10置入冷精整模具1中进行冷挤压，然后得到两端面被锻压平整的坯件10，如图3所示，所述的冷精整模具1包括预应力圈A14，由上而下依次连接并安装在预应力圈A14内的模芯一A12、模芯二A13、垫块A15，以及与垫块A15间隙配合的顶杆A16。
正挤压杆部工序是将冷精整成形后的坯件10置入正挤压模具2中进行冷挤压，使坯件10的杆部达到所需的长度和直径，如图4所示，所述的正挤压模具2包括预应力圈B24，由上而下依次连接并安装在预应力圈B24内的模芯一B22、模芯二B23、垫块B25，以及与垫块B25间隙配合的顶杆B26。
挤压中端直径工序是将正挤压杆部成形后的坯件10置入挤压中端直径模具3中，使得坯件10的中端达到所需的长度和直径，如图5所示，所述的挤压中端直径模具3包括预应力圈C34，由上而下依次连接并安装在预应力圈C34内的模芯一C32、模芯二C33、垫块C35，以及与垫块C35间隙配合的顶杆C36。
挤压尖端部分工序是将挤压中端直径成形后的坯件10置入挤压尖端部位模具4中，使坯件10成形针阀体尖端部位的同时被镦平大端直径的端面，如图6所示所述的挤压尖端部位模具4包括冲头套D43，与冲头套D43间隙配合的冲头D42，位于冲头套D43的一侧的弹簧D41，位于冲头套D43下方的预应力圈D46，由上而下依次连接并安装在预应力圈D46内的模芯一D44、模芯二D45、垫块D47，以及与垫块D47间隙配合的顶杆D48。
尖端部位成形工序是将挤压尖端部分成形后的坯件10置入尖端部位成形模具5中，使得坯件10的尖端部位成形得到成形后的针阀体，如图7所示，所述的尖端部位成形模具5包括凸模和位于凸模下方的凹模组成，坯件10位于凸模和凸模的中间处；
所述的凸模包括：紧固在一起的凸模冲头套53与凸模模座52，与凸模冲头套53间隙配合的凸模冲头垫块51以及位于凸模冲头垫块51下方的冲头E54；
所述的凹模包括：紧固在一起的凹模模套56与凹模模座510，位于凹模模套56内的成形凹模一55和成形凹模二57，推杆58的一端固设在成形凹模一55的下端，推杆58的另一端穿过成形凹模二57和垫块513相连，弹簧E512位于垫块513的下方，顶杆推杆511穿设在垫块513上，顶杆E59的上下两端分别与坯件10和顶杆推杆511相抵，成形凹模一55和成形凹模二57之间设有间隙。
实施例
采用圆盘锯对坯料进行锯断下料得到坯件10，然后将坯件10的两端倒角，并且将坯件10进行退火、抛丸以及润滑处理；
(a)冷精整
采用圆盘锯对坯料进行锯断下料得到坯件，然后将坯件进行预处理，所述的预处理为将坯件的两端倒角，并且将坯件进行退火、抛丸以及润滑处理；
将预处理后的坯件10被放置在模芯一A12与模芯二A13构成的型腔中，冲头A11位于坯件10的一侧，顶杆A16位于坯件10的另一侧并与坯件相抵，冲头A11随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，使得坯件10的两端面被锻压平整，待锻压完成后，通过顶杆A16将坯件10顶出；
(b)正挤压杆部
将坯件10放置在模芯一B22与模芯二B23构成的型腔中，冲头B21位于坯件10的一侧，顶杆B26位于坯件10的另一侧并与坯件10相抵，冲头B21随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，使得坯件10的杆部达到所需的长度和直径，待锻压完成后，通过顶杆B26将坯件10顶出；
(c)挤压中端直径
将坯件10放置在模芯一C32与模芯二C33构成的型腔中，冲头C31位于坯件10的一侧，顶杆C36位于坯件10的另一侧并与坯件10相抵，冲头C31随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，使得坯件10的中端达到所需的长度和直径，待锻压完成后，通过顶杆C36将坯件10顶出；
(d)挤压尖端部分
将坯件10的中端部分位于模芯一D44、模芯二D45构成的型腔中，坯件10的上端部分位于冲头套D43内，冲头D42位于坯件10的一侧，顶杆D48位于坯件10的另一侧并与坯件10相抵，冲头D42随着压力成形机的滑块向坯件方向运动，冲头套D43与模芯一D44以及预应力圈D46相贴合，弹簧D41受到压缩，同时，冲头D42向坯件10施加载荷，坯件10成形针阀体尖端部位的同时被镦平大端直径的端面，待锻压完成后，通过顶杆D48将坯件10顶出；
(e)尖端部位成形
将坯件10的上端部分位于凸模冲头套53内，坯件10的中端部分位于成形凹模一55内，坯件10的尖端部分与成形凹模二57相抵，凸模模座52与滑块相连，在滑块向下运动时，凸模冲头垫块51、冲头E 54以及凸模冲头套53均向坯件10方向运动，当凸模冲头套53与成形凹模一55相接触后，成形凹模一55通过推杆58压缩弹簧E512继续向前运动，成形凹模二57在凹模模座510的支撑下固定不动，此时，冲头E 54可以向下运动的距离仅为成形凹模一55和成形凹模二57之间的间隙距离，坯件10的尖端部分与成形凹模二57相抵并持续受到冲头E 54向下的力后，使得坯件10的尖端部位成形，待锻压完成后，通过顶杆推杆511推动顶杆E59将成形后的针阀体顶出即可。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于，该工艺的具体步骤如下：
(a)冷精整
将预处理后的坯件(10)置入冷精整模具(1)中，所述的冷精整模具(1)包括预应力圈A(14)，由上而下依次连接并安装在预应力圈A(14)内的模芯一A(12)、模芯二A(13)、垫块A(15)，以及与垫块A(15)间隙配合的顶杆A(16)；
坯件(10)被放置在模芯一A(12)与模芯二A(13)构成的型腔中，冲头A(11)位于坯件(10)的一侧，顶杆A(16)位于坯件(10)的另一侧并与坯件(10)相抵，冲头A(11)随着压力成形机的滑块向坯件(10)方向运动，使得坯件(10)的两端面被锻压平整，待锻压完成后，通过顶杆A(16)将坯件(10)顶出；
(b)正挤压杆部
将冷精整成形后的坯件(10)置入正挤压模具(2)中，所述的正挤压模具(2)包括预应力圈B(24)，由上而下依次连接并安装在预应力圈B(24)内的模芯一B(22)、模芯二B(23)、垫块B(25)，以及与垫块B(25)间隙配合的顶杆B(26)；
坯件(10)被放置在模芯一B(22)与模芯二B(23)构成的型腔中，冲头B(21)位于坯件(10)的一侧，顶杆B(26)位于坯件(10)的另一侧并与坯件(10)相抵，冲头B(21)随着压力成形机的滑块向坯件(10)方向运动，使得坯件(10)的杆部达到所需的长度和直径，待锻压完成后，通过顶杆B(26)将坯件(10)顶出；
(c)挤压中端直径
将正挤压杆部成形后的坯件(10)置入挤压中端直径模具(3)中，所述的挤压中端直径模具(3)包括预应力圈C(34)，由上而下依次连接并安装在预应力圈C(34)内的模芯一C(32)、模芯二C(33)、垫块C(35)，以及与垫块C(35)间隙配合的顶杆C(36)；
坯件(10)被放置在模芯一C(32)与模芯二C(33)构成的型腔中，冲头C(31)位于坯件(10)的一侧，顶杆C(36)位于坯件(10)的另一侧并与坯件(10)相抵，冲头C(31)随着压力成形机的滑块向坯件(10)方向运动，使得坯件(10)的中端达到所需的长度和直径，待锻压完成后，通过顶杆C(36)将坯件(10)顶出；
(d)挤压尖端部分
将挤压中端直径处理后的坯件(10)置入挤压尖端部位模具(4)中，所述的挤压尖端部位模具(4)包括冲头套D(43)，与冲头套D(43)间隙配合的冲头D(42)，位于冲头套D(43)的一侧的弹簧D(41)，位于冲头套D(43)下方的预应力圈D(46)，由上而下依次连接并安装在预应力圈D(46)内的模芯一D(44)、模芯二D(45)、垫块D(47)，以及与垫块D(47)间隙配合的顶杆D(48)；
此时的坯件(10)的中端直径部分位于模芯一D(44)、模芯二D(45)构成的型腔中，坯件(10)的上端部分位于冲头套D(43)内，冲头D(42)位于坯件(10)的一侧，顶杆D(48)位于坯件(10)的另一侧并与坯件(10)相抵，冲头D(42)随着压力成形机的滑块向坯件(10)方向运动，冲头套D(43)与模芯一D(44)以及预应力圈D(46)相贴合，弹簧D(41)受到压缩，同时，冲头D(42)向坯件(10)施加载荷，坯件(10)成形针阀体尖端部位的同时被镦平大端直径的端面，待锻压完成后，通过顶杆D(48)将坯件(10)顶出；
(e)尖端部位成形
将挤压尖端部分成形后的坯件(10)置入尖端部位成形模具(5)中，所述的尖端部位成形模具(5)包括凸模和位于凸模下方的凹模组成，坯件(10)位于凸模和凸模的中间处；
所述的凸模包括：紧固在一起的凸模冲头套(53)与凸模模座(52)，与凸模冲头套(53)间隙配合的凸模冲头垫块(51)以及位于凸模冲头垫块(51)下方的冲头E(54)；
所述的凹模包括：紧固在一起的凹模模套(56)与凹模模座(510)，位于凹模模套(56)内的成形凹模一(55)和成形凹模二(57)，推杆(58)的一端固设在成形凹模一(55)的下端，推杆(58)的另一端穿过成形凹模二(57)和垫块(513)相连，弹簧E(512)位于垫块(513)的下方，顶杆推杆(511)穿设在垫块(513)上，顶杆E(59)的上下两端分别与坯件(10)和顶杆推杆(511)相抵，成形凹模一(55)和成形凹模二(57)之间设有间隙；
此时的坯件(10)的上端部分位于凸模冲头套(53)内，坯件(10)的中端部分位于成形凹模一(55)内，坯件(10)的尖端部分与成形凹模二(57)相抵，凸模模座(52)与滑块相连，在滑块向下运动时，凸模冲头垫块(51)、冲头E(54)以及凸模冲头套(53)均向坯件(10)运动，当凸模冲头套(53)与成形凹模一(55)相接触后，成形凹模一(55)通过推杆(58)压缩弹簧E(512)继续向前运动，成形凹模二(57)在凹模模座(510)的支撑下固定不动，此时，冲头E(54)可以向下运动的距离仅为成形凹模一(55)和成形凹模二(57)之间的间隙距离，坯件(10)的尖端部分与成形凹模二(57)相抵并持续受到冲头E(54)向下的力后，使得坯件(10)的尖端部位成形，待锻压完成后，通过顶杆推杆(511)推动顶杆E(59)将成形后的针阀体顶出即可。
2.根据权利要求1所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：所述的模芯二A(13)和模芯二B(23)的型腔部分设有锥面。
3.根据权利要求2所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：所述的锥面的角度为90°-150°。
4.根据权利要求1所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：步骤(b)中所述的模芯二B(23)的内表面设有与成品针阀体杆部相适配的形状。
5.根据权利要求1所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：步骤(c)中所述的模芯二C(33)的内表面设有与成品针阀体中端直径部分相适配的形状。
6.根据权利要求1所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：步骤(d)中所述的模芯二D(45)的内表面设有与成品针阀体尖端部分相适配的形状。
7.根据权利要求1所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：步骤(d)中上冲头套D(43)与凹模应力圈D(46)接触的平面为分模面，所述的分模面位于坯件(10)的大直径的下端面的上倒角处。
8.根据权利要求1所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：步骤(d)中所述的弹簧D(41)的安装方式为穿设在冲头D(42)上或固定并均匀分布在冲头套D(43)上。
9.根据权利要求1所述的一种喷油嘴针阀体冷挤压成形工艺，其特征在于：步骤(e)中所述的弹簧E(512)的安装方式为穿设在顶杆推杆(511)上或固定并均匀分布在顶杆推杆(511)上。
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