CN110681754B - 一种带凸耳的大容积油底壳的一体成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带凸耳的大容积油底壳的一体成形方法。所述方法包括如下步骤：1）下料；2）第一次拉伸，拉伸出油底壳深腔一部分；3）第二次拉伸，拉伸出油底壳深腔的剩余部分及浅腔部分，并压出筋条；4）修边，沿着法兰圆角外缘切边，并在圆角处切出三角形切口；5）收口整形，将修边后的毛坯放入固定模中，先将支撑芯模伸入毛坯内支撑开口边缘，活动模具向中心推压收口成形出油底壳开口形状，然后卷边模压下成形开口边缘的卷边并进行密封，最后毛坯腔内注入高压水或高压气使毛坯与固定模及活动模具贴模使深腔侧壁外凸膨大；6）将卷边部位多余部分切除。本发明成形方法简单，不需要退火，板料壁厚减薄率小，收口整形出的外凸部分增大了储油容积。

Description

一种带凸耳的大容积油底壳的一体成形方法
技术领域
本发明涉及一种油底壳的塑性成形方法，特别是涉及一种带凸耳的大容积油底壳的一体成形方法。
背景技术
为了延长柴油机更换机油的周期，以及取得更好的冷却润滑效果，国内柴油机厂家普遍采用大容积油底壳。为增大储油量，通常在材料为金属的油底壳深腔两侧焊接储油罐，但由于焊接可靠性差，容易出现漏油现象。专利申请号201710800736.0的发明专利申请提出了一种大容量油底壳成形方法，该方法为钢板整体成形代替焊接储油罐，其主要过程为先拉伸出油底壳基本形状，其开口形状与发动机接口形状一致，拉伸出的油底壳深腔宽度方向上两侧壁之间的宽度小于最终成形的油底壳深腔两侧壁外凸膨大部的宽度，然后通过注入高压油液外凸膨大油底壳深腔两侧以增加储油量，但该成形方法外凸膨大油底壳深腔两侧是通过板料壁厚减薄来增大表面积，变形量较大、壁厚减薄率较大容易开裂，为避免开裂需要在外凸膨大前进行退火处理，增加了成本，且由于板料壁厚减薄导致油底壳刚度强度降低，疲劳寿命未达到要求，目前此种方法成形的油底壳未实际量产应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带凸耳的大容积油底壳进行一体成形，成形过程中无需退火降低了成本，在减小油底壳壁厚减薄率的同时增加油底壳储油量的成形方法。
为解决上述技术问题，本发明包括如下步骤：
步骤1)下料工序：
在一块钢板上用等离子或激光切割下料，从而获得能制成油底壳的板坯钢片；
步骤2)第一次拉伸工序：
对板坯钢片拉伸，拉伸出油底壳深腔部位一部分，从而获得盒形型腔毛坯，所述盒形型腔毛坯开口的水平投影为近似等腰梯形形状，端部较宽部位为梯形的下底边，其宽度基本等于油底壳凸出部位的宽度，梯形形状的上底边为下底边长度0.8倍左右，梯形的下底边与梯形的腰用大圆弧过渡，圆弧弧长与梯形的腰长之和等于同一水平投影范围内的油底壳开口的长度，梯形的上底边与梯形的腰用小圆弧过渡，圆弧半径为38mm-45mm，梯形高的大小即梯形下底边与上底边之间的距离为油底壳深腔的长度方向长度，盒形型腔毛坯深度为油底壳的深腔与浅腔的深度之差；
步骤3)第二次拉伸工序；
将第一次拉伸成形后的盒形型腔毛坯进行第二次拉伸从而获得近似于油底壳外形的修边毛坯，所述的修边毛坯深腔的深度比油底壳深腔的深度深15mm-25mm，修边毛坯浅腔的深度亦比油底壳浅腔的深度深10mm-30mm，修边毛坯深腔部位的开口宽度与盒形型腔的开口宽度相同即与油底壳深腔两侧凸耳之间的宽度基本等宽，修边毛坯浅腔部位的宽度比油底壳浅腔部位的宽度大5mm-50mm，宽度大小由浅腔向深腔逐渐增大过渡，拉伸凸凹模底部设有轴向筋条，在凸凹模合模时压出筋条；
步骤4)修边工序：
对修边毛坯沿着法兰与侧壁间圆角的边缘修边，去除圆角边缘以外的部分，在修边毛坯的开口大圆弧及小圆弧处切割出三角形切口，从而获得修边后的整形毛坯；
步骤5)收口整形工序：
整形工序的模具包括中部固定模、左活动推模、右活动推模、支撑模芯及卷边模，将修边后的整形毛坯放入固定模里，支撑模芯先落下进入整形毛坯的腔内，左活动推模及右活动推模同时沿着宽度方向向中心推压至与固定模合模，推压收口成形出油底壳开口形状，卷边模落下与固定模、左活动推模及右活动推模的开口边缘共同作用成形卷边，并且形成密封，然后整形毛坯腔内注入高压水或高压气使整形毛坯与固定模、左活动推模及右活动推模贴模，从而成形出带有凸耳的油底壳毛坯，水压或气压降为零后上移支撑模芯和卷边模使之离开油底壳毛坯，然后左活动推模及右活动推模沿着宽度方向外移，即可将油底壳毛坯取出；
步骤6)切边工序：
将油底壳毛坯的卷边多余部分切除从而获得最终形状的油底壳。
所述步骤5)中左活动推模、右活动推模与固定模合模后围成的型腔形状为：深腔部位上窄下宽，窄部形状与油底壳开口形状一致，宽度部位的宽度与油底壳深腔两侧凸耳的宽度B2相同，在深腔与浅腔过渡部位设有凸出形状的筋，所述筋呈长条状，在侧壁上的凸起高度由深腔向浅腔逐渐减小过渡，成形出油底壳毛坯具有凸出形状的筋。
所述步骤5)中左活动推模、右活动推模、固定模和卷边模的具体动作为以下几步：
a)将修边后的整形毛坯放入整形模具中的固定模内，整形毛坯由第二次拉伸成形出的筋条与固定模上的对应形状的凸起来定位，液压机活动横梁下移使支撑模芯进入整形毛坯的腔内；
b)左活动推模和右活动推模同时沿着宽度方向向中心推压至与固定模合模；
c)液压机活动横梁再次下移使卷边模与固定模和左活动推模、右活动推模的开口边缘共同作用成形卷边，并且形成密封，固定模与左活动推模、右活动推模、卷边模及活动横梁上的模板围成封闭空间；
d)通过在支撑模芯上的管接头向整形毛坯腔内注入高压水或高压气体使整形毛坯与固定模及左活动推模、右活动推模贴模，从而整形出带有凸耳的油底壳毛坯；
e)水压力或气体压力降为零后液压机活动横梁上移使支撑模芯和卷边模离开油底壳毛坯；
f)左活动推模和右活动推模外移打开，其上的活动凸起镶块脱离油底壳毛坯卷边后，取出油底壳毛坯。
本发明的有益效果是：本发明制造的大容积油底壳具有较大的储油容积，由于拉伸时相对拉伸系数较大，拉伸较容易且板料减薄率小不易破裂；由于整形成形凸耳时变形量小故不需退火后成形，成本低，且壁厚减薄率小有利于保证刚度强度；油底壳深腔与浅腔之间在侧壁上的凸筋增加了储油量同时亦增强了刚度强度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明步骤1)中的板坯钢片的形状示意图；
图2为本发明步骤2)中第一次拉伸后的盒形型腔毛坯立体结构示意图；
图3为本发明步骤3)中第二次拉伸后的修边毛坯立体结构示意图；
图4为本发明步骤4)中修边后的整形毛坯立体结构示意图；
图5为本发明步骤5)中整形工序模具立体结构示意图；
图6为本发明步骤5)中整形后的油底壳毛坯立体结构示意图；
图7为本发明步骤6)中切边后的油底壳立体结构示意图。
上述附图中，1.板坯钢片，1-1.板坯钢片宽部，1-2.板坯钢片窄部，2.盒形型腔毛坯，2-1.梯形的腰，2-2.梯形的下底边，2-3.梯形的上底边，3.修边毛坯，3-1.修边毛坯的深腔，3-2.修边毛坯的浅腔，3-3.修边毛坯的筋，4.整形毛坯，4-1.三角形切口，4-2.三角形切口，5.油底壳毛坯，6.油底壳，7.固定模，8.左活动推模，8-1长条状筋，9.右活动推模，10.支撑模芯，11.卷边模，12.油底壳深腔，13.油底壳浅腔，14.凸筋，15.凸耳。
具体实施方式
实施例
现有的油底壳为增大储油量，主要有2种方式，一种是在油底壳深腔侧壁上焊接储油罐以增大储油量，但焊接可靠性差容易出现漏油现象；另一种是整体成形出油底壳深腔侧壁上的凸出膨大部以增加储油量，此方法避免了焊接带来的弊端，但其成形凸起膨大部前需要退火，增加了成本，且凸起膨大时主要是通过减薄壁厚来增大表面积，油底壳侧壁减薄会导致刚度和强度降低。
为解决上述技术问题，如图1-图7所示，该大容积油底壳的成形方法包括如下步骤：
步骤1)下料工序：
在一块钢板上可用等离子或激光切割出图1所示形状的板坯钢片1，其中宽度较大部1-1对应油底壳深腔12，钢板较窄部1-2对应油底壳浅腔13。
步骤2)第一次拉伸工序：
将板坯钢片1放置到压机上，相应的，该压机上具有相应的凸模和凹模及压边圈，压边圈先将钢板1压到凹模上并控制压边圈与凹模之间的间隙适当，然后凸模进入凹模一定深度冲压出如图2所示的盒形型腔毛坯2。其中侧壁2-1对应的两侧之间的宽度B1基本等于油底壳6深腔两侧侧壁凸起15之间的宽度B2，立面2-2与立面2-3对应的距离为油底壳6深腔12的长度方向宽度。
步骤3)第二次拉伸工序：
将步骤2)中冲压出的盒形型腔毛坯2放置到压机上，相应的，该压机上具有相应的凸模和凹模及压边圈，压边圈先将盒形型腔毛坯2压到凹模上并控制压边圈与凹模之间的间隙适当，然后凸模进入凹模至两者合模，冲压出如图3所示的修边毛坯3。拉伸出的修边毛坯3深腔3-1的深度比油底壳6深腔12的深度深20mm，修边毛坯3浅腔3-2的深度亦比油底壳6浅腔13的深度深20mm，修边毛坯3深腔部位的开口宽度与盒形型腔2的开口宽度相同即与油底壳6凸出部位15的宽度B2基本等宽，修边毛坯3浅腔部位的宽度B3比油底壳6浅腔部位的宽度B4寛15mm，宽度大小由浅腔向深腔逐渐增大过渡，拉伸凸凹模底部设有轴向筋条形状的凸起和凹陷，在凸凹模合模时压出筋条3-3。
步骤4)修边工序：
将第二次拉伸冲压出的修边毛坯3用等离子或激光沿着法兰与侧壁间圆角的边缘修边，去除圆角边缘以外的部分，在修边毛坯3的开口大圆弧及小圆弧处切割出三角形切口4-1和切口4-2，从而获得修边后的整形毛坯4。
步骤5)收口整形工序：
整形工序的模具简图如图5所示，包括固定模7，左活动推模8、右活动推模9，支撑模芯10及卷边模11。左活动推模8、右活动推模9在深腔部位上窄下宽，窄部形状与油底壳6开口对应位置的形状一致，宽度部位与油底壳6凸耳的宽度基本等宽，在深腔与浅腔侧壁的过渡部位设有凸出形状的筋8-1，左活动推模8、右活动推模9上用于卷边的凸起部分是活动镶块，可水平移动。左活动推模8、右活动推模9与固定模7合模后围成的型腔形状为油底壳6的外形形状。左活动推模8、右活动推模9初始位置与固定模7有一定的距离，以能放入整形毛坯4为准。整形模具安放在液压机上，固定模7固定在液压机工作台面上，左活动推模8、右活动推模9通过导向装置可沿着油底壳毛坯5宽度方向滑动，滑动的动力源可采用小型液压缸来提供，支撑模芯10和卷边模11固定在液压机活动横梁的模板上，并与模板的接触面形成良好的密封。模具具体动作主要分6步：a)将修边后的整形毛坯4放入整形模具中的固定模7内，整形毛坯4由第二次拉伸成形出的筋条与固定模7上的对应形状的凸起来定位，液压机活动横梁下移使支撑模芯10进入整形毛坯4的腔内；b)左活动推模8和右活动推模9同时沿着宽度方向向中心推压至与固定模7合模；c)液压机活动横梁再次下移使卷边模11与固定模7和左活动推模8、右活动推模9的开口边缘共同作用成形卷边，并且形成密封，固定模7与左活动推模8、右活动推模9、卷边模11及活动横梁上的模板围成封闭空间；d)通过在支撑模芯上的管接头向整形毛坯4腔内注入高压水使整形毛坯4与固定模7及左活动推模8、右活动推模9贴模，从而整形出带有凸耳的油底壳毛坯5；e)水压力或气体压力降为零后液压机活动横梁上移使支撑模芯10和卷边模11离开油底壳毛坯5；f)左活动推模8和右活动推模9外移打开，其上的活动凸起镶块脱离油底壳毛坯5卷边后，可取出油底壳毛坯5。
步骤6)切边工序：
将油底壳毛坯5用等离子或激光将开口边缘不需要的部分切除得到最终形状的油底壳6。
本发明采用上述步骤制作的油底壳，由于在拉伸工序拉伸出的油底壳毛坯宽度与最终成形的油底壳深腔处的凸耳的宽度基本等宽，相对拉伸系数较大，拉伸较容易且板料减薄率小不易破裂，且整形工序中整形时油底壳深腔侧壁只需较小的变形即能与左右活动推模贴模，因变形量小所以不需整形前退火，降低了成本，亦因贴模时变形量小壁厚减薄率也小，有利于油底壳的刚度强度。油底壳的开口形状是由左活动推模和右活动推模推压成形，在与卷边模、支撑模芯及高压水的共同作用下能保证油底壳开口形状尺寸的准确性。
上述实施方式并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效变形，均在本发明要求保护的技术范畴之内。

Claims (1)

1.一种带凸耳的大容积油底壳的一体成形方法，其特征在于：所述成形方法包括如下步骤：
步骤1：下料工序：
在一块钢板上用等离子或激光切割下料，从而获得能制成油底壳的板坯钢片(1)；
步骤2：第一次拉伸工序：
对板坯钢片(1)拉伸，拉伸出油底壳深腔部位一部分，从而获得盒形型腔毛坯(2)，所述盒形型腔毛坯(2)开口的水平投影为近似等腰梯形形状，盒形型腔毛坯(2)开口的沿盒形型腔毛坯(2)长度方向的外侧端部部位为梯形的下底边(2-2)，梯形的下底边(2-2)的宽度B1等于油底壳(6)的深腔两侧凸耳(15)之间的宽度B2，梯形形状的上底边(2-3)为下底边(2-2)长度的0.8倍，梯形的下底边(2-2)与梯形的腰(2-1)用大圆弧过渡，大圆弧弧长与梯形的腰长之和等于同一水平投影范围内的油底壳(6)开口的长度，梯形的上底边(2-3)与梯形的腰(2-1)用小圆弧过渡，小圆弧半径为38mm-45mm，梯形高的大小即梯形下底边(2-2)与上底边(2-3)之间的距离为油底壳(6)的深腔的长度方向的长度，盒形型腔深度为油底壳(6)的深腔(12)与油底壳(6)的浅腔(13)的深度之差；
步骤3：第二次拉伸工序：
将第一次拉伸成形后的盒形型腔毛坯(2)进行第二次拉伸从而获得近似于油底壳(6)外形的修边毛坯(3)，所述修边毛坯(3)的深腔(3-1)的深度比油底壳(6)的深腔(12)的深度深10mm-30mm，修边毛坯(3)的浅腔(3-2)的深度比油底壳(6)的浅腔(13)的深度深10mm-30mm，修边毛坯(3)的深腔部位的开口宽度与盒形型腔毛坯(2)的深腔部位的开口宽度相同，修边毛坯(3)的浅腔部位的宽度B3比油底壳(6)的浅腔部位的宽度B4宽5mm-50mm，修边毛坯(3)的浅腔部位和深腔部位的宽度大小由浅腔向深腔逐渐增大，拉伸凸凹模设有长度方向的成形筋条，在拉伸凸凹模合模时压出筋条(3-3)；
步骤4：修边工序：
对修边毛坯(3)沿着法兰与侧壁间圆角的边缘修边，去除圆角边缘以外的部分，在修边毛坯(3)的开口大圆弧及小圆弧处切割出三角形切口，从而获得修边后的整形毛坯(4)；
步骤5：收口整形工序：
整形工序的模具包括：中部固定模(7)、左活动推模(8)、右活动推模(9)、支撑模芯(10)及卷边模(11)；
将修边后的整形毛坯(4)放入中部固定模(7)内，整形毛坯(4)由第二次拉伸工序中成形出的筋条(3-3)与中部固定模(7)上的对应形状的凸起来定位，液压机活动横梁下移使支撑模芯(10)先落下进入整形毛坯(4)的腔内；
左活动推模(8)及右活动推模(9)同时沿着宽度方向向中心推压至与中部固定模(7)合模，推压收口成形出油底壳毛坯(5)开口形状；液压机活动横梁再次下移使卷边模(11)落下与中部固定模(7)、左活动推模(8)及右活动推模(9)的开口边缘共同作用成形卷边，并且形成密封；中部固定模(7)与左活动推模(8)、右活动推模(9)、卷边模(11)及活动横梁上的模板围成封闭空间；
然后通过在支撑模芯上的管接头向整形毛坯(4)的腔内注入高压水或高压气体使整形毛坯(4)与中部固定模(7)、左活动推模(8)及右活动推模(9)贴模，从而成形出带有凸耳的油底壳毛坯(5)；
水压力或气体压力降为零后，液压机活动横梁上移使支撑模芯(10)和卷边模(11)离开油底壳毛坯(5)；
然后左活动推模(8)及右活动推模(9)沿着宽度方向外移打开，可将油底壳毛坯(5)取出；
左活动推模(8)、右活动推模(9)与中部固定模(7)合模后围成的型腔形状为：合模后围成的型腔的深腔部位上窄下宽，合模后围成的型腔的深腔部位的窄部形状与油底壳(6)开口形状一致，合模后围成的型腔的深腔部位的宽部部位的宽度与油底壳(6)的深腔两侧凸耳(15)的宽度B2相同，在合模后围成的型腔的深腔与浅腔过渡部位设有凸出形状的第一筋(8-1)，所述第一筋(8-1)呈长条状，第一筋(8-1)在合模后围成的型腔的侧壁上的凸起高度由合模后围成的型腔的深腔向浅腔逐渐减小过渡，成形出的油底壳毛坯(5)具有凸出形状的第二筋(14)；
步骤6：切边工序：
将油底壳毛坯(5)的卷边多余部分切除从而获得最终形状的油底壳(6)。
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