CN109261843A - 一种垫圈折弯成形工装及对垫圈局部折弯的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垫圈折弯成形工装及对垫圈局部折弯的成形方法,所述成形工装包括有凹模、定位套、导向板和凸模，所述定位套套设于凹模的上部，所述导向板设于所述定位套中，所述凸模的下端通过所述导向板与所述凹模相接触连接。采用本发明所述方法用于对垫圈局部折弯成形，能满足对垫圈局部折弯的要求，不仅可提高其生产效率，同时也提高了产品可靠性。采用本发明所述的成形工装具有结构简单、设计合理、操作及使用方便，适合推广应用。

Description

一种垫圈折弯成形工装及对垫圈局部折弯的成形方法

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体地说是一种垫圈折弯成形工装及对垫圈局部折弯的成形方法。

背景技术

垫圈是指垫在被连接件与螺母之间的常用零件，在航空、航天以及各类飞行器、船舶、民航中需要大量使用螺母的机械连接方法来组成零件，不同的使用场合需要根据螺母的使用寿命、使用环境、使用载荷和安装方法来进行选用。针对不同机械连接，选用的垫圈不同。对于特殊的连接方式，需要采用如图1所示的零件，所述垫圈的材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢垫圈，材料为固溶状态，材料厚度为1mm，需局部折弯成形，同时对垫圈产品的交付要求是：表面质量要求较高，不允许有碰伤及划伤。而且产品数量较少，交付周期比较短。针对此类垫圈零件的加工，传统的加工方法有两种：方法一为操作钳工人员采用虎钳装夹，用现有的模胎折弯方式来成形，该方法的缺点主要为：一是表面质量不能满足用户要求；二是折弯后的尺寸达不到使用要求，稳定性差。方法二是制造专用的折弯模，在冲床上折弯成形；该方法质量稳定，主要适用于大批量生产，但是对于产品批量较小的加工，需要设置一套专用冲模，不仅成本较高，而且模具加工周期长。因此，为解决上述质量问题及成本方面的问题，需要研究与开发一种简易可靠的成形模及成形方法，满足此类小批量产品的生产加工。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种结构简单、设计合理、操作及使用方便的成形工装及采用此成形工装对垫圈局部折弯的成形方法，以满足对垫圈局部折弯的要求，具体地说是一种垫圈折弯成形工装及对垫圈局部折弯的成形方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种垫圈折弯成形工装，所述成形工装包括有凹模、定位套、导向板和凸模，所述定位套套设于凹模的上部，所述导向板设于所述定位套中，所述凸模的下端通过所述导向板与所述凹模相接触连接；所述凹模为圆柱形结构，在所述凹模中沿轴向设有轴向通孔，在所述凹模的底面一侧设有一倾斜向上的倾斜面,并在所述倾斜面中设有第一凸耳，在所述凹模的顶面另一侧设有一倾斜向下的第一槽口，所述第一凸耳和第一槽口呈对称状态设置于所述凹模的外侧面；所述定位套为圆柱形结构，在所述定位套中沿轴向设有上台阶孔和下台阶孔，在所述上台阶孔和下台阶孔之间设有隔断面，在所述定位套中还设有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽和第二通槽呈对称状态设置于所述定位套中，其中所述第一通槽与所述凹模中的第一凸耳相匹配；所述导向板为圆柱结构，在所述导向板中设有与所述轴向通孔相通的连接通孔，在所述导向板的一侧设有与所述第一凸耳相匹配的第二凸耳，并在另一侧设有上下贯通的矩形；所述定位套通过设置于所述定位套中的下台阶孔与所述凹模连接，所述导向板通过设置于所述定位套中的上台阶孔套设于所述定位套中，所述凸模通过设置于所述导向板中的矩形孔与所述凹模相接触连接，所述凸模可在所述矩形孔中上下移动。

进一步地，本发明所述的一种垫圈折弯成形工装，其中所述凸模设为矩形状结构，其截面与设置于所述导向板中的矩形孔相匹配，在所述凸模底端设有一个呈倾斜向上的斜角面，所述斜角面与所述凹模中的第一槽口相匹配，通过所述斜角面用于与所述凹模中的第一槽口相配合，到达约束定位，实现对待加工垫圈折弯角度的折弯成形。

进一步地，本发明所述的一种垫圈折弯成形工装，其中所述凹模中的第一槽口与所述凸模中的斜角面的角度相等，其中所述第一槽口的倾斜角度与所述凹模的水平线之间所形成的角度为50度，所述斜角面的倾斜角度与所述凸模的轴线之间所形成的角度为40度。

进一步地，本发明所述的一种垫圈折弯成形工装，其中所述成形工装还包括有多个导向销，在所述凹模中还设有多个与所述导向销相匹配的导向孔，多个导向孔均匀分布于所述轴向通孔两侧，所述导向销通过所述导向孔与所述凹模相连。

进一步地，本发明所述的一种垫圈折弯成形工装，其中所述导向销和导向孔均设有两个，其中两个导向孔呈对称状态分布于所述轴向通孔外侧，并与所述轴向通孔的中心轴线相平行。

进一步地，本发明所述的一种垫圈折弯成形工装，其中所述导向销的材质均选用30CrMnSiA，热处理HRC40-45，所述导向销的表面分别进行氧化处理，以便满足其使用要求。

进一步地，本发明所述的一种垫圈折弯成形工装，其中所述凹模和凸模的材质均选用T10A模具钢，热处理HRC60-64；所述定位套和导向板的材质均选用30CrMnSiA，热处理HRC40-45，所述凹模、定位套、导向板和凸模的表面分别进行氧化处理，以便满足其使用要求。

本发明还公开了利用所述垫圈折弯成形工装用于对垫圈局部折弯的成形方法，所述成形方法具体包括如下步骤：

(1)采用数控及线切割加工设备加工坯料，并在坯料中加工两个不同宽度的凸耳，分别为大凸耳和小凸耳，所述大凸耳和小凸耳呈对称状态分布于垫圈的外侧面，即获得待折弯成形的垫圈；

(2)将所述定位套沿第一通槽的方向与所述凹模中带有第一凸耳的方向对齐，使定位套套设于凹模的上部，然后将垫圈零件放入定位套中，并使垫圈中带大凸耳一侧与所述定位套中的第一通槽对齐，最后将导向板放入定位套中，要求所述导向板中的第二凸耳与定位套中的第一通槽对齐，通过将所述定位套、凹模、垫圈和导向板组装到一起，完成对垫圈组装；

(3)通过所述导向销与导向孔配合连接，实现对所述凹模连接固定；

(4)将所述凸模通过设置于所述导向板中的矩形孔放入到导向板中的矩形孔内，并使所述凸模与所述垫圈中带小凸耳一侧相接触；

(5)在垂直向下的外力作用下，所述凸模沿导向板中的矩形孔向下运动，所述垫圈中的小凸耳逐渐挤压变形，直至所述凸模中的斜角面被凹模中的第一槽口挡住限位，达到约束定位，即完成对垫圈中的小凸耳折弯成形。

采用本发明所述的一种垫圈折弯成形工装及对垫圈局部折弯的成形方法，与现有技术相比，其有效效果在于：将传统模胎折弯成形方式改变为现有组合分体式结构，其定位精密高，不仅有利于垫圈的组装和拆卸，工装制作周期短，成本低，能降低制造成本，同时其加工质量稳定，表面质量高。本发明所述的成形工装具有结构简单、设计合理、操作及使用方便，采用本发明所述方法用于对垫圈局部折弯成形，能满足对垫圈局部折弯的要求，不仅可提高其生产效率，同时也提高了产品可靠性，适合推广应用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是待加工的垫圈零件结构示意图；

图2是发明的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明中凹模的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明中定位套的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是图6的侧视结构示意图。

图9是本发明中导向板的结构示意图；

图10是图9的俯视图；

图11是本发明中凸模的结构示意图。

图中所示：1-凹模、11-轴向通孔、12-倾斜面、13-第一凸耳、14-第一槽口、15-导向孔、2-定位套、21-上台阶孔、22-下台阶孔、23-隔断面、24-第一通槽、25-第二通槽、3-导向板、31-连接通孔、32-第二凸耳、33-矩形孔、4-凸模、41-斜角面、5-垫圈、51-大凸耳、52-小凸耳、6-导向销。

具体实施方式

为进一步说明本发明的发明构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示的待加工零件，所述垫圈的材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢垫圈，材料为固溶状态，材料厚度为1mm，垫圈5中有两个凸耳，分别为宽度为6.2的大凸耳51和宽度为4.8的小凸耳52，需要对宽度为4.8的小凸耳52进行局部折弯成形，同时要求其折弯角度为50度。

如图2至图11所示，为了实现对图1中待加工零件所述垫圈5中的小凸耳52进行折弯成形，本发明所采用的成形工装包括有凹模1、定位套2、导向板3和凸模4，所述定位套2套设于凹模1的上部，所述导向板3设于所述定位套2中，所述凸模4的下端通过所述导向板3与所述凹模1相接触连接。在凹模1、定位套2、导向板3和凸模4共同作用下，不仅可实现垫圈5中的小凸耳52进行折弯成形，还能保证垫圈5的尺寸及形状，提高其加工效率。

所述凹模1为圆柱形结构，其外圆尺寸为φ31，在所述凹模1中沿轴向设有轴向通孔11，在所述凹模1的底面一侧设有一倾斜向上的倾斜面12,并在所述倾斜面12中设有一个与垫圈5中大凸耳51相同的第一凸耳13，其宽度为6.2，通过所设置的第一凸耳13作为加工中的方向控制；同时，按垫圈5中小凸耳52的折弯角度及尺寸要求，还设计了一个距中心为13.35，宽度为5，其角度为50度的第一槽口14；另外，为了方便对凹模1进行连接固定，在所述凹模1中还设有两个导向孔15，两个导向孔15呈对称状态分布于所述轴向通孔11外侧，并与所述轴向通孔11的中心轴线相平行。通过所述导向孔15与外部的导向销6进行连接，实现对凹模1与外部加工平台进行连接固定。

所述定位套2为圆柱形结构，在所述定位套2中沿轴向设有上下两个不同的台阶孔，分别为上台阶孔21和下台阶孔22，在所述上台阶孔21和下台阶孔22之间设有厚度为0.8的隔断面23，下部的下台阶孔22的尺寸与凹模1外圆尺寸φ31进行配合，上部的上台阶孔21的尺寸与导向板3的外圆尺寸φ44配合；中间的隔断面23的孔尺寸为φ29.5，与垫圈5的外圆尺寸相同，作为定位用。同时在所述定位套2中还设有宽度分别为6.2的第一通槽24和宽度分别为4.8的第二通槽25，所述第一通槽24和第二通槽25分别与垫圈5中宽度为6.2的大凸耳51和宽度为4.8的小凸耳52相匹配，通过所设置的第一通槽24用于确定加工方向使用，将凹模1中设有第一凸耳13的方向与宽度为6.2的第一通槽24对齐套入，即确定了凹模1和定位套2的安装方向。

所述导向板3为圆柱形结构，其外圆尺寸为φ44，在所述导向板3中设有与所述轴向通孔11相通的连接通孔31，同时在所述导向板3的一侧设有与所述第一凸耳13相匹配的第二凸耳32，第二凸耳32的宽度为6.2，并在距中心距13.5处还设有一个尺寸为5*4.8的矩形孔33。

所述凸模4设为矩形状结构，其截面与设置于所述导向板3中的矩形孔33相匹配，其尺寸为5*4.8，并在所述凸模4底端设有一个呈倾斜向上的斜角面41，所述斜角面41的角度与所述凹模1中的第一槽口14的倾斜角度相等，所述斜角面41的倾斜角度与所述凸模4的轴线之间所形成的角度为40度。通过所设置的斜角面41，用于与凹模1中的第一槽口14相配合，用于对垫圈5中宽度为4.8的小凸耳52折弯成型为50度的角度。

为了满足本发明所述成形工装的使用要求，所述凹模1和凸模4的材质均选用T10A模具钢，热处理HRC60-64；所述定位套2、导向板3和导向销6的材质均选用30CrMnSiA，热处理HRC40-45，所述凹模1、定位套2、导向板3、凸模4和导向销6的表面分别进行氧化处理，以便满足其使用要求。同时在加工控制方面，采用高精度的数控车及线切割设备加工内孔、外形及方孔和槽口，确保工装的尺寸符合设计图样要求。在导向板3及凸模4表面质量的控制方面，在加工中装夹时，不与其上下两个表面直接触，而用虎钳夹持导向板3及凸模4，以防止了产品表面的碰伤及划伤。

采用本发明所述成形工装，为了实现对垫圈5中宽度为4.8的小凸耳52折弯成形，其装配及成形方法具体包括如下步骤：

(1)采用数控及线切割加工设备加工坯料，并在坯料中加工两个不同宽度的凸耳，分别为大凸耳51和小凸耳52，所述大凸耳51和小凸耳52呈对称状态分布于垫圈5的外侧面，即获得待折弯成形的垫圈；

(2)将所述定位套2沿第一通槽24的方向与所述凹模1中带有第一凸耳13的方向对齐，使定位套2套设于凹模1的上部，然后将垫圈5放入定位套2中，并使垫圈5中带大凸耳51一侧与所述定位套2中的第一通槽24对齐，最后将导向板3放入定位套2中，要求所述导向板3中的第二凸耳32与定位套2中的第一通槽24对齐，通过将所述定位套2、凹模1、垫圈5和导向板3组装到一起，完成对垫圈5组装；

(3)通过所述导向销6与导向孔15配合连接，实现对所述凹模1连接固定；

(4)将所述凸模4通过设置于所述导向板3中的矩形孔33放入到导向板3中的矩形孔33内，并使所述凸模4与所述垫圈5中带小凸耳52一侧相接触；

(5)在垂直向下的外力作用下，所述凸模4沿导向板3中的矩形孔33向下运动，所述垫圈5中的小凸耳52逐渐挤压变形，直至所述凸模4中的斜角面41被凹模1中的第一槽口14挡住限位，达到约束定位，即完成对垫圈5中的小凸耳52折弯成形。

综上所述，采用本发明所述的一种垫圈折弯成形工装及对垫圈局部折弯的成形方法，采用组合分体式结构，其定位精密高，不仅有利于垫圈零件的组装和拆卸，工装制作周期短，成本低，能降低制造成本，同时其加工质量稳定，表面质量高。本发明所述的成形工装具有结构简单、设计合理、操作及使用方便，采用本发明所述方法用于对垫圈局部折弯成形，能满足对垫圈局部折弯的要求，不仅可提高其生产效率，同时也提高了产品可靠性，适合推广应用。

本发明的保护范围不仅限于具体实施方式所公开的技术方案，以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不限制本发明，凡依据本发明的技术方案所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种垫圈折弯成形工装，其特征在于：所述成形工装包括有凹模(1)、定位套(2)、导向板(3)和凸模(4)，所述定位套(2)套设于凹模(1)的上部，所述导向板(3)设于所述定位套(2)中，所述凸模(4)的下端通过所述导向板(3)与所述凹模(1)相接触连接；所述凹模(1)为圆柱形结构，在所述凹模(1)中沿轴向设有轴向通孔(11)，在所述凹模(1)的底面一侧设有一倾斜向上的倾斜面(12),并在所述倾斜面(12)中设有第一凸耳(13)，在所述凹模(1)的顶面另一侧设有一倾斜向下的第一槽口(14)，所述第一凸耳(13)和第一槽口(14)呈对称状态设置于所述凹模(1)的外侧面；所述定位套(2)为圆柱形结构，在所述定位套(2)中沿轴向设有上台阶孔(21)和下台阶孔(22)，在所述上台阶孔(21)和下台阶孔(22)之间设有隔断面(23)，在所述定位套(2)中还设有第一通槽(24)和第二通槽(25)，所述第一通槽(24)和第二通槽(25)呈对称状态设置于所述定位套(2)中，其中所述第一通槽(24)与所述凹模(1)中的第一凸耳(13)相匹配；所述导向板(3)为圆柱结构，在所述导向板(3)中设有与所述轴向通孔(11)相通的连接通孔(31)，在所述导向板(3)的一侧设有与所述第一凸耳(13)相匹配的第二凸耳(32)，并在另一侧设有上下贯通的矩形孔(33)；所述定位套(2)通过设置于所述定位套(2)中的下台阶孔(22)与所述凹模(1)连接，所述导向板(3)通过设置于所述定位套(2)中的上台阶孔(21)套设于所述定位套(2)中，所述凸模(4)通过设置于所述导向板(3)中的矩形孔(33)与所述凹模(1)相接触连接，所述凸模(4)可在所述矩形孔(33)中上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种垫圈折弯成形工装，其特征在于：所述凸模(4)设为矩形状结构，其截面与设置于所述导向板(3)中的矩形孔(33)相匹配，在所述凸模(4)底端设有一个呈倾斜向上的斜角面(41)，所述斜角面(41)与所述凹模(1)中的第一槽口(14)相匹配，通过所述斜角面(41)用于与所述凹模(1)中的第一槽口(14)相配合，到达约束定位，实现对待加工垫圈折弯角度的折弯成形。

3.根据权利要求2所述的一种垫圈折弯成形工装，其特征在于：所述凹模(1)中的第一槽口(14)与所述凸模(4)中的斜角面(41)的角度相等，其中所述第一槽口(14)的倾斜角度与所述凹模(1)的水平线之间所形成的角度为50度，所述斜角面(41)的倾斜角度与所述凸模(4)的轴线之间所形成的角度为40度。

4.根据权利要求1所述的一种垫圈折弯成形工装，其特征在于：所述成形工装还包括有多个导向销(6)，在所述凹模(1)中还设有多个与所述导向销(6)相匹配的导向孔(15)，多个导向孔(15)均匀分布于所述轴向通孔(11)两侧，所述导向销(6)通过所述导向孔(15)与所述凹模(1)相连。

5.根据权利要求4所述的一种垫圈折弯成形工装，其特征在于：所述导向销(6)和导向孔(15)均设有两个，其中两个导向孔(15)呈对称状态分布于所述轴向通孔(11)外侧，并与所述轴向通孔(11)的中心轴线相平行。

6.根据权利要求5所述的一种垫圈折弯成形工装，其特征在于：所述导向销(6)的材质均选用30CrMnSiA，热处理HRC40-45，所述导向销(6)的表面分别进行氧化处理，以便满足其使用要求。

7.根据权利要求1所述的一种垫圈折弯成形工装，其特征在于：所述凹模(1)和和凸模(4)的材质均选用T10A模具钢，热处理HRC60-64；所述定位套(2)和导向板(3)的材质均选用30CrMnSiA，热处理HRC40-45，所述凹模(1)、定位套(2)、导向板(3)和凸模(4)的表面分别进行氧化处理，以满足其使用要求。

8.一种利用权利要求1至7中任意一项所述的垫圈折弯成形工装用于对垫圈局部折弯的成形方法，其特征在于：所述成形方法具体包括如下步骤：

(1)采用数控及线切割加工设备加工坯料，并在坯料中加工两个不同宽度的凸耳，分别为大凸耳和小凸耳，所述大凸耳和小凸耳呈对称状态分布于垫圈的外侧面，即获得待折弯成形的垫圈；

(2)将所述定位套(2)沿第一通槽(24)的方向与所述凹模(1)中带有第一凸耳(13)的方向对齐，使定位套(2)套设于凹模(1)的上部，然后将垫圈零件放入定位套2中，并使垫圈零件中带大凸耳一侧与所述定位套2中的第一通槽(24)对齐，最后将导向板(3)放入定位套(2)中，要求所述导向板(3)中的第二凸耳(32)与定位套(2)中的第一通槽(24)对齐，通过将所述定位套(2)、凹模(1)、垫圈零件和导向板(3)组装到一起，完成对垫圈零件组装；

(3)通过所述导向销(6)与导向孔(15)配合连接，实现对所述凹模(1)连接固定；

(4)将所述凸模(4)通过设置于所述导向板(3)中的矩形孔(33)放入到导向板(3)中的矩形孔(33)内，并使所述凸模(4)与所述垫圈中带小凸耳一侧相接触；

(5)在垂直向下的外力作用下，所述凸模(4)沿导向板(3)中的矩形孔(33)向下运动，所述垫圈中的小凸耳被逐渐挤压变形，直至所述凸模(4)中的斜角面(41)被凹模(1)中的第一槽口(14)挡住限位，达到约束定位，即完成对垫圈中的小凸耳折弯成形。