CN109047361B - 侧向挤压成型模具、带非直通内凹齿形的成型装置及方法 - Google Patents
侧向挤压成型模具、带非直通内凹齿形的成型装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了侧向挤压成型模具、带非直通内凹齿形的成型装置及方法，模具包括保持架、楔块和弹簧，保持架侧壁上部设有呈环形阵列分布的楔块导向孔，下部设有呈环形阵列分布的第一凸台，楔块具有用于成形的垂直面和第二凸台，弹簧两端分别固定在第一凸台和第二凸台上，楔块受力时垂直面可伸入保持架内腔，垂直面与目标齿形相匹配。装置包括上述模具及斜楔、芯轴和整形凸模，斜楔使楔块径向运动，楔块与芯轴成形段配合在坯料上形成内凹齿形，整形凸模下行后与芯轴、挤压成形凸模和保持架形成封闭型腔，保证齿形的成形精度。工艺是利用本发明模具及装置在普通冲压设备上将轴向运动转换为径向挤压运动，实现内凹齿形的有效成型。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工领域，具体是侧向挤压成型模具、成形带非直通内凹齿形的装置及方法。
背景技术
筒形件或杯形件的成形通常采用冲压工艺来完成，但当筒形件或杯形件侧壁中间局部有齿形结构（如图1所示）时，由于筒形件或杯形件冲压过程中，模具的运动方向大多沿轴线方向，而成形侧壁齿所需的运动方向则是沿径向，因而普通拉深工艺难以对齿形结构进行成形。对于这类齿形的成形，可以采用Grob工艺来实现，但该工艺成形效率较低，且难以保证成形末端单个齿的尺寸精度；普通镦挤复合成形可用于成形出直通式的齿形结构，无法用于内凹齿形的成形。
发明内容
本发明针对现有普通冲压工艺难以用于非直通式筒形件或杯形件侧壁齿形的冲压成形这一问题，提供一种侧向挤压成型模具、成形带非直通内凹齿形的装置及方法，可在普通冲压设备上将轴向运动转换为径向挤压运动，从而实现内凹齿形的有效成形。
本发明所提供的一种侧向挤压成型模具，其特征是包括环形的保持架、楔块和弹簧，保持架侧壁上部环形阵列设有楔块导向孔，下部环形阵列设有第一凸台，楔块是由直角梯形块、方块和第二凸台构成，所述方块上端与直角梯形块的长底面固定连接，下端与第二凸台固定连接，所述楔块的一端垂直面的水平截面的形状为等腰梯形，以使楔块的垂直面挤压坯料形成内凹齿形，另一端斜面下部的方块表面呈弧形面，所述楔块活动地插在楔块导向孔中，其直角梯形块斜面朝外，垂直面朝向保持架中心，所述弹簧一端与第一凸台固定连接，另一端与第二凸台固定连接。
所述楔块的垂直面与上端面的交接处和下端面的交接处分别倒锐角或倒圆角。
本发明提供一种带非直通内凹齿形的成型装置，包括上模座和下模座，所述上模座下端设有上升降动力驱动装置，还包括斜楔、芯轴、整形凸模和上述侧向挤压成型模具，
所述上升降动力驱动装置包括侧向挤压成型模具升降装置、整形凸模升降装置和斜楔升降装置，
所述整形凸模、斜楔、侧向挤压成型模具和芯轴的轴心在同一轴线上，所述整形凸模上端与整形凸模升降装置固定连接，下端设有插入部，
所述斜楔上端与斜楔升降装置固定连接，所述斜楔的内孔由上至下依次同轴设有相连通的圆柱孔段和喇叭形孔段，
所述侧向挤压成形模具中的保持架上端与侧向挤压成型模具升降装置固定连接，
所述芯轴位于整形凸模下方，其下端与下模座固定连接，所述芯轴上部圆周均布设有目标内凹齿形的成型段，所述成型段沿芯轴上端面轴向向下延伸，所述芯轴上端中心设有定位插孔，所述芯轴与所述保持架内孔间隙配合，所述楔块的垂直面与芯轴侧壁的目标内凹齿形相对应配合，所述插入部与定位插孔相配合。
所述上升降动力驱动装置包括侧向挤压成型模具升降装置、整形凸模升降装置和斜楔升降装置分别采用液缸或气缸。
本发明提供一种带非直通内凹齿形的成型方法，其特征是包括以下步骤：
第一工序：先调整设备中侧向挤压成型模具中的楔块与芯轴侧壁的内凹齿形的对应位置；
第二工序：将板料拉伸并进行底部冲孔获得无底并带凸缘筒形件或杯形件坯料，并将坯料放置在芯轴上，将坯料侧壁中间待加工内凹齿形的成形区对应芯轴的内凹齿形的成形段，并定位；
第三工序：侧向挤压成型模具升降装置带动挤压成形模具轴向移动至坯料的内凹齿形成形区后停止；
第四工序：整形凸模升降装置带动整形凸模下移，并使得整形凸模插入部与芯轴上端的定位插孔相配合插接固定，保证芯轴在工作过程中的垂直度；同时，斜楔升降装置也带动斜楔垂直下移，当斜楔的喇叭形孔段与保持架圆周上的楔块的斜面接触时，斜楔开始挤推楔块并沿着楔块的斜面滑动继续沿轴向下移，喇叭形孔段挤推楔块使得楔块沿保持架的楔块导向孔向保持架中心径向移动将坯料压向芯轴侧壁的内凹齿形的成型段，此时，楔块下端的弹簧被第二凸台挤推并向第一凸台聚拢，当斜楔的喇叭形孔段与楔块的斜面离开，且斜楔的圆柱孔段与保持架的楔块的方块的弧形面逐渐接触至完全接触时，楔块内端的垂直面被完全挤进芯轴的内凹齿形中，坯料中间侧壁的内凹齿形成型区的内凹齿形被完全挤压成型；
第五工序：斜楔升降装置带动斜楔停止下降并反向移动复位，整形凸模升降装置带动整形凸模向上移动复位，当整形凸模和斜楔脱离侧向挤压成型模具时，保持架上的楔块在弹簧的张力作用下移出芯轴的内凹齿形成型段，侧向挤压成型模具升降装置即可带动侧向挤压成形模具上移至坯料上方，取出加工好的侧壁带有内凹齿形的坯料。
本发明的有益效果是：侧向挤压成型模具采用多个楔块挤压坯料形成内凹齿形，利用保持架对楔块进行定位，可实现楔块在径向的独立运动，结合带有目标内凹齿形的芯轴以及整形凸模可实现筒形件或杯形件侧壁齿形的有效成型；成型完成后，利用弹簧结构可实现楔块的回位，便于后续取出成型零件。本发明成型工艺利用本发明模具，与普通冲压工艺结合，在普通冲压设备上将轴向运动转换为径向挤压运动，从而实现内凹齿形的有效成型。
附图说明
图1 典型侧壁局部带内凹齿形的零件图。
图2 坯料示意图。
图3 本发明侧向挤压成型模具结构示意图。
图4为图3中A-A剖视图。
图5为图4中B2处放大图。
图6保持架的结构示意图。
图7为图6中B-B剖视图。
图8本发明带非直通内凹齿形的成型装置结构示意图。
图9为图8中C-C剖视图。
图10为带非直通内凹齿形的成型装置闭合状态结构示意图。
图11为图10中D-D剖视图。
图12芯轴剖视图。
图中， 1侧向挤压成型模具,11保持架,111楔块导向孔，112第一凸台，113保持架内腔，12楔块, 121垂直面，122第二凸台，123直角梯形块，124方块,13弹簧， 2芯轴，21成型段，22限位部，23定位插孔 3斜楔，31喇叭形孔段，32圆柱孔段，4整形凸模，41插入部，5坯料，51凸缘。
具体实施方式
下面对结合实施例和附图对本发明作详细说明，本实施例以发明技术方案为前提，给出了详细的实施方法和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明是一种带非直通内凹齿形结构的成型方法及成型模具及成型装置，本实施例以图1所示零件的成型过程为例，详细说明本发明模具及在零件加工时的作用。
如图3-图7所示，本发明侧向挤压成型模具1，包括环形的保持架11、楔块12和弹簧13，保持架11侧壁上部环形阵列设有楔块导向111孔，下部环形阵列设有第一凸台112，楔块12是由直角梯形块123、方块124和第二凸台122构成，所述方块124上端与直角梯形块123的长底面固定连接，下端与第二凸台122固定连接，所述楔块12的一端垂直面121的水平截面的形状为等腰梯形，以使楔块12的垂直面121挤压坯料5形成内凹齿形，另一端斜面下部的方块124表面呈弧形面，所述楔块12活动地插在楔块导向111孔中，其直角梯形块123斜面朝外，垂直面121朝向保持架11中心，所述弹簧13一端与第一凸台112固定连接，另一端与第二凸台122固定连接。所述楔块12的垂直面121与上端面的交接处和下端面的交接处分别倒锐角或倒圆角，在挤压成型时形成内凹齿轮两端的过渡面。在对坯料5进行成型时，坯料5成型段21位于保持架内腔113，保持架11与坯料5之间具有间隙，受挤压的楔块12向保持架内腔113移动，沿径向挤压坯料5，在坯料5上加工目标齿。
本发明成型带非直通内凹齿形的装置，包括上模座和下模座，所述上模座下端设有上升降动力驱动装置，还包括斜楔3、芯轴2、整形凸模4和上述侧向挤压成型模具1，所述上升降动力驱动装置包括侧向挤压成型模具1升降装置、整形凸模4升降装置和斜楔3升降装置，可分别采用液缸或气缸。上模座、下模座以及升降驱动装置是本领域常用技术手段，图中未对其进行示意。如图8和图9所示，所述整形凸模4、斜楔3、侧向挤压成型模具1和芯轴2的轴心在同一轴线上，整形凸模4上端与整形凸模4升降装置固定连接，下端设有插入部41，斜楔3上端与斜楔3升降装置固定连接，斜楔3的内孔由上至下依次同轴设有相连通的圆柱孔段32和喇叭形孔段31，侧向挤压成型模具中的保持架11上端与侧向挤压成型模具1升降装置固定连接，芯轴2位于整形凸模4下方，其下端与下模座固定连接，所述芯轴2上部圆周均布设有目标内凹齿形的成型段，所述成型段沿芯轴2上端面轴向向下延伸，所述芯轴2上端中心设有定位插孔23，所述芯轴2与所述保持架11内孔间隙配合，所述楔块12的垂直面121与芯轴2侧壁的目标内凹齿形相对应配合，所述插入部41与定位插孔23相配合。
斜楔3是推动楔块12径向运动的部件，侧向挤压成型模具1中保持架11可实现楔块12运动方向的控制，成型前，弹簧13处于自由态；成型过程中，斜楔3下行，楔块12沿径向运动，压缩弹簧13；成型后，斜楔3回位，弹簧13恢复自由状态，并带动楔块12回位，使零件与楔块12分离，有利于零件的顺利取出。整形凸模4在成型过程中置于芯轴2上端开放部位，整形凸模4在其行程末端插入部41插入芯轴2定位插孔中，整形凸模4与芯轴2成型部位形成完整的闭合内腔，控制齿形的成型精度。
带非直通内凹齿形的成型方法，包括以下步骤：
第一工序：先调整设备中侧向挤压成型模具1中的楔块12与芯轴2侧壁的内凹齿形的对应位置。
第二工序：将板料拉伸并进行底部冲孔获得无底并带凸缘51筒形件或杯形件坯料5，并将坯料5放置在芯轴2上，将坯料5侧壁中间待加工内凹齿形的成型区对应芯轴2的内凹齿形的成型段21，利用筒形件凸缘51与芯轴的限位部22，即凹缘进行定位。
第三工序：侧向挤压成型模具升降装置带动侧向挤压成型模具1轴向移动至坯料5的内凹齿形成型区后停止，在此过程中，侧向挤压成型模具1下行，运动行程S 1，移动速度V 1，保持架11内径与坯料5外径存在间隙值C 1。保持架11下行，坯料5上端进入保持架11，直至楔块12到达指定位置后，侧向挤压成型模具1停止轴向移动。
第四工序：整形凸模升降装置带动整形凸模4下移，并使得整形凸模4插入部41与芯轴2上端的定位插孔23相配合插接固定，保证芯轴2在工作过程中的垂直度；同时，斜楔3升降装置也带动斜楔3垂直下移，运动行程S 2，移动速度V 2，当斜楔3的喇叭形孔段31与保持架11圆周上的楔块12的斜面接触时，斜楔3开始挤推楔块12并沿着楔块12的斜面滑动继续沿轴向下移，喇叭形孔段31挤推楔块12使得楔块12沿保持架11的楔块导向111孔向保持架11中心径向移动将坯料5压向芯轴2侧壁的内凹齿形的成型段，此时，楔块12下端的弹簧13被第二凸台122挤推并向第一凸台112聚拢， 当斜楔3的喇叭形孔段31与楔块12的斜面离开，且斜楔3的圆柱孔段32与保持架11的楔块12的方块124的弧形面逐渐接触至完全接触时，楔块12内端的垂直面121被完全挤进芯轴2的内凹齿形中，整形凸模4、芯轴2、楔块12和保持架11形成封闭型腔，保证内凹齿形的轮廓整形，坯料5中间侧壁的内凹齿形成型区的内凹齿形被完全挤压成型。
第五工序：斜楔升降装置带动斜楔停止下降并反向移动复位，整形凸模升降装置带动整形凸模向上移动复位，当整形凸模4和斜楔3脱离侧向挤压成型模具时，保持架11上的楔块12在弹簧13的张力作用下移出芯轴2的内凹齿形成型段，保持架11与楔块12回复到初始位置，侧向挤压成型模具1升降装置即可带动挤压成型模具上移至坯料5上方，取出加工好的侧壁带有内凹齿形的坯料5。
Claims (4)
1.一种带非直通内凹齿形的成型装置，包括上模座和下模座，所述上模座下端设有上升降动力驱动装置，其特征是还包括斜楔、芯轴、整形凸模和侧向挤压成型模具，
所述侧向挤压成型模具包括环形的保持架、楔块和弹簧，保持架侧壁上部环形阵列设有楔块导向孔，下部环形阵列设有第一凸台，楔块是由直角梯形块、方块和第二凸台构成，所述方块上端与直角梯形块的长底面固定连接，下端与第二凸台固定连接，所述楔块的一端垂直面的水平截面的形状为等腰梯形，另一端斜面下部的方块表面呈弧形面，所述楔块活动地插在楔块导向孔中，其直角梯形块斜面朝外，垂直面朝向保持架中心，所述弹簧一端与第一凸台固定连接，另一端与第二凸台固定连接；
所述上升降动力驱动装置包括侧向挤压成型模具升降装置、整形凸模升降装置和斜楔升降装置，
所述整形凸模、斜楔、侧向挤压成型模具和芯轴的轴心在同一轴线上，所述整形凸模上端与整形凸模升降装置固定连接，下端设有插入部，
所述斜楔上端与斜楔升降装置固定连接，所述斜楔的内孔由上至下依次同轴设有相连通的圆柱孔段和喇叭形孔段，
所述侧向挤压成型模具中的保持架上端与侧向挤压成型模具升降装置固定连接，
所述芯轴位于整形凸模下方，其下端与下模座固定连接，所述芯轴上部圆周均布设有目标内凹齿形的成型段，所述成型段沿芯轴上端面轴向向下延伸，所述芯轴上端中心设有定位插孔，所述芯轴与所述保持架内孔间隙配合，所述楔块的垂直面与芯轴侧壁的目标内凹齿形相对应配合，所述插入部与定位插孔相配合。
2.根据权利要求1所述的一种带非直通内凹齿形的成型装置，其特征是所述楔块的垂直面与上端面的交接处和下端面的交接处分别倒锐角或倒圆角。
3.根据权利要求1所述的一种带非直通内凹齿形的成型装置，其特征是所述上升降动力驱动装置包括侧向挤压成型模具升降装置、整形凸模升降装置和斜楔升降装置分别采用液缸或气缸。
4.应用权利要求1-3任一项所述带非直通内凹齿形的成型装置的带非直通内凹齿形的成型方法，其特征是包括以下步骤：
第一工序：先调整设备中侧向挤压成型模具中的楔块与芯轴侧壁的内凹齿形的对应位置；
第二工序：将板料拉伸并进行底部冲孔获得无底并带凸缘筒形件或杯形件坯料，并将坯料放置在芯轴上，将坯料侧壁中间待加工内凹齿形的成型区对应芯轴的内凹齿形的成形段，并定位；
第三工序：侧向挤压成型模具升降装置带动挤压成型模具轴向移动至坯料的内凹齿形成型区后停止；
第四工序：整形凸模升降装置带动整形凸模下移，并使得整形凸模插入部与芯轴上端的定位插孔相配合插接固定，保证芯轴在工作过程中的垂直度；同时，斜楔升降装置也带动斜楔垂直下移，当斜楔的喇叭形孔段与保持架圆周上的楔块的斜面接触时，斜楔开始挤推楔块并沿着楔块的斜面滑动继续沿轴向下移，喇叭形孔段挤推楔块使得楔块沿保持架的楔块导向孔向保持架中心径向移动将坯料压向芯轴侧壁的内凹齿形的成型段，此时，楔块下端的弹簧被第二凸台挤推并向第一凸台聚拢，当斜楔的喇叭形孔段与楔块的斜面离开，且斜楔的圆柱孔段与保持架的楔块的方块的弧形面逐渐接触至完全接触时，楔块内端的垂直面被完全挤进芯轴的内凹齿形中，坯料中间侧壁的内凹齿形成型区的内凹齿形被完全挤压成型；
第五工序：斜楔升降装置带动斜楔停止下降并反向移动复位，整形凸模升降装置带动整形凸模向上移动复位，当整形凸模和斜楔脱离侧向挤压成型模具时，保持架上的楔块在弹簧的张力作用下移出芯轴的内凹齿形成型段，侧向挤压成型模具升降装置即可带动侧向挤压成型模具上移至坯料上方，取出加工好的侧壁带有内凹齿形的坯料。
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