CN110814179B - 内环形零圆角凸起坯料的制备方法 - Google Patents

内环形零圆角凸起坯料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种内环形零圆角凸起坯料的制备方法，通过拉深‑冲孔成形得到具有侧壁高度的凸起的毛坯，通过圆角凸模将凸起的圆角翻边形成直角，同时控制圆角凸模与凹模之间的间隙使凸起的侧壁在径向压力下保持各个位置厚度一致，经整形完成制备。本发明解决了传统翻边工艺翻边高度不够，传统拉深工艺存在凹模圆角，无法为下一步镦锻增厚成形提供具有足够高度的零圆角凸起的坯料的问题。

Description

内环形零圆角凸起坯料的制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种金属板料成形领域的技术，具体是一种内环形零圆角凸起坯料的制备方法。
背景技术
螺纹板类零件是一种连接结构件，主要应用于整车关键零部件的连接，例如发动机安装支架、保险带连接固定板等，其特点是中心带有6～10倍板厚高度和指定厚度的凸起。为了实现连接功能，螺纹板零件的凸起壁厚需要厚于板材。传统的内环形零圆角凸起成形方法采用翻边工艺，虽然传统翻边加工方法能够成形内环形凸起，但传统翻边加工方法仅利用压边圈以内的孔缘处材料成形凸起，受到翻边系数的限制，能成形的高度有限，难以满足实际生产要求，如果一次翻边过高，就会造成孔缘处材料拉裂而产生裂纹。
发明内容
本发明针对现有技术对坯料形状有特殊要求且工艺较为复杂的不足，提出一种内环形零圆角凸起坯料的制备方法，解决了传统翻边工艺翻边高度不够，传统拉深工艺存在凹模圆角，无法为下一步镦锻增厚成形提供具有足够高度的零圆角凸起的坯料的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过拉深-冲孔成形得到具有侧壁高度的凸起的毛坯，通过圆角凸模将凸起的圆角翻边形成直角，同时控制圆角凸模与凹模之间的间隙使凸起的侧壁在径向压力下保持各个位置厚度一致，经整形完成制备。
所述的拉深-冲孔是指：通过拉深工艺成形得到具有所需高度的凸起，采用模具的冲孔凸模冲掉底孔，该模具包括：上下设置的上工作台和下工作台以及设置于之间的上模组件和下模组件，其中：上模组件设置于上工作台下和下模组件上，下模组件设置于下工作台上，坯料设置于上模组件和下模组件之间。
所述的上模组件包括：拉深凸模、压边圈、凸模固定板和弹簧，其中：凸模固定板设置于上工作台下并与拉深凸模固定连接，压边圈设置于凸模定位板下并设置于下模组件上，拉深凸模设置于压边圈内并与其滑动连接，弹簧设置于凸模定位板和压边圈之间。
所述的拉深圆角凸模的侧壁直边高度满足：2mm≤hp≤6mm。
所述的下模组件包括：拉深凹模和冲孔凸模，其中：拉深凹模设置于上模组件下并设置于下工作台上，冲孔凸模设置于拉深凹模内并与其滑动连接。
所述的翻边是指：坯料凹模圆角及凸起侧壁部分在模具的圆角凸模的作用下形成竖直边，该模具包括：上下设置的上工作台和下工作台，以及设置于其中的圆角凸模、圆角凹模、压边圈、凸模固定板、弹簧，其中：圆角凹模设置于下工作台上，压边圈设置于圆角凹模上，圆角凸模滑动设置于圆角凹模和压边圈之间，凸模固定板设置于压边圈上和上工作台下，并与圆角凸模固定连接，弹簧设置于压边圈和凸模固定板之间。
所述的圆角凸模为带直边的半圆形结构。
所述的整形是指：对端口不够平整和/或转角处存在间隙的凸起端口进行纠正。
所述的整形，采用的模具包括：上下设置的上工作台和下工作台，以及设置于其中的芯棒、第一整形凹模、第二整形凹模和整形凸模，其中：芯棒固定设置于上工作台下，第二整形凹模设置于芯棒外并设置于上工作台下，第一整形凹模设置于芯棒外并设置于第二整形凹模和下工作台之间，整形凸模设置于芯棒与第一整形凹模接触的两侧上。
技术效果
与现有技术相比，本发明在凸起成形过程中，采用一个圆角凸模将坯料圆角翻边成直角，同时利用凸模与凹模之间的间隙保持凸起侧壁厚度一致，解决了翻边高度不够，存在凸模圆角的问题。
附图说明
图1为本发明结构流程示意图；
其中：a为初始坯料示意图；b为拉深-冲孔后坯料示意图；c为成形完毕后坯料示意图；
图2为本发明内环形零圆角凸起坯料的成形模具示意图；
其中：d为凸起拉深-冲孔制坯模具示意图；e为零圆角凸起成形模具示意图；f为整形模具示意图；
图3为本发明内环形零圆角凸起成形工步示意图；
图中：拉深凸模1、拉深凹模2、压边圈3、凸模固定板4、冲孔凸-模5、坯料6、弹簧7、上工作台8、下工作台9、上模组件10、下模组件11、圆角凸模12、圆角凹模13、芯棒14、第一整形凹模15、第二整形凹模16、整形凸模17、拉深-冲孔制坯模具18、内环形零圆角凸起成形模具19、整形模具20。
具体实施方式
本实施例涉及的一种内环形零圆角凸起坯料的制备方法，采用的初始板料的厚度t0＝2mm，外径D0＝78mm，成形后的坯料外径D2＝48mm，凸起内径di＝24mm，凸起高度H2＝24mm，凸起侧壁厚度t1＝1.4mm。
本实施例包含以下步骤：
①拉深-冲孔制坯工步：通过拉深工艺成形得到具有所需高度的凸起，采用冲孔凸模冲掉底孔。
②零圆角凸起成形工步：凸模向下运动，坯料凹模圆角及凸起侧壁部分在凸模的作用下形成竖直边。
③圆角翻边时由于受切向拉应力影响，导致凹模圆角与侧壁连接处为侧壁厚度最薄处，即为侧壁最小减薄厚度tmin，侧壁在凸模压力作用下减薄，保持壁厚均匀。
如图2(d)所示，拉深-冲孔制坯模具18包括：上下设置的上工作台8和下工作台以及设置于之间的上模组件10和下模组件11，其中：上模组件10设置于上工作台8下和下模组件11上，下模组件11设置于下工作台9上，坯料6设置于上模组件10和下模组件11之间。
所述的上模组件10包括：拉深凸模1、压边圈3、凸模固定板4和弹簧7，其中：凸模固定板4设置于上工作台8下并与拉深凸模1固定连接，压边圈3设置于凸模定位板4下并设置于下模组件11上，拉深凸模1设置于压边圈3内并与其滑动连接，弹簧7设置于凸模定位板4和压边圈3之间。
所述的下模组件11包括：拉深凹模2和冲孔凸模5，其中：拉深凹模2设置于上模组件10下并设置于下工作台9上，冲孔凸模5设置于拉深凹模2内并与其滑动连接。
所述的拉深-冲孔具体操作过程为：将圆形坯料6放入凹模2上表面的浅凹槽中，采用拉深凸模1对压边圈3定位，并将压边圈3固定在上工作台8。成形时，上工作台8带动拉深凸模1一起向下运动，利用弹簧7通过压边圈3对坯料6施加一定的压边力，形成所需高度的凸起，成形结束后冲孔凸模5向上运动冲出底孔，成形出带底孔的凸起。如图1(b)所示，成形完毕之后，坯料的外径D1＝48mm，凸起高度H1＝20mm，凸起内径d＝16.8mm，坯料凹模圆角半径r＝3mm。
如图2(e)所示，拉深凸模1的半圆形工作部分侧壁直边高度过大会造成成形时坯料凸起侧壁受摩擦力较大，造成侧壁根部拉断。为保证凸起侧壁成形效果，半圆形的拉深凸模1的侧壁直边高度满足：2mm≤hp≤6mm。
如图2(e)所示，为内环形零圆角凸起成形模具19，包括：上下设置的上工作台8和下工作台9，以及设置于其中的圆角凸模12、圆角凹模13、压边圈3、凸模固定板4、弹簧7，其中：圆角凹模13设置于下工作台9上，压边圈3设置于圆角凹模13上，圆角凸模12滑动设置于圆角凹模13和压边圈3之间，凸模固定板4设置于压边圈3上和上工作台8下，并与圆角凸模12固定连接，弹簧设置于压边圈3和凸模固定板4之间。
所述的圆角凸模12的工作部分是一个带直边的半圆形结构，直边的高度满足2mm≤hp≤6mm。
如图3所示，侧壁受凸模径向压力保持侧壁厚度一致需满足：凹模单边间隙C<tmin，
Figure GDA0002736510180000041
其中：最小减薄厚度为tmin，坯料初始厚度为t0，拉深后坯料侧壁内半径为Ri，凹模内半径为Rd。
为保证坯料圆角在翻边过程中不发生破裂，拉深后坯料侧壁内半径Ri，凹模内半径Rd，应满足0.6<Ri/Rd。
所述的翻边具体操作过程为：将坯料6放入圆角凹模13的凹浅槽中定位，压边圈3固定在上工作台上，工作时，上工作台8带动圆角凸模12以恒定速度Vp向下运动，同时利用弹簧7通过压边圈3对坯料6施加一定的压边力，具体包括：
第1阶段：圆角凸模12圆弧开始与坯料6圆角接触，坯料6圆角在圆角凸模12带动下贴向圆角凹模13内侧壁，在切向和轴向受拉应力，径向受压应力。
所述的坯料6圆角厚度减薄主要由切向拉应力所致，圆角末端与侧壁连接处所受切向拉应力最大，因此该处减薄程度最大，壁厚最小。
第2阶段：控制圆角凸模12与凹模2间隙小于坯料6的最小减薄厚度，厚度减薄由径向压应力与切向拉应力共同决定。
第3阶段，坯料6与圆角凸模12侧壁直线接触，停止减薄并进行相对滑动。
如图2(f)所示，为整形模具20，包括：上下设置的上工作台8和下工作台9，以及设置于其中的芯棒14、第一整形凹模15、第二整形凹模16和整形凸模17，其中：芯棒14固定设置于上工作台8下，第二整形凹模15设置于芯棒14外并设置于上工作台8下，第一整形凹模15设置于芯棒14外并设置于第二整形凹模16和下工作台9之间，整形凸模17设置于芯棒14与第一整形凹模15接触的两侧上。
将坯料6放入凹模型腔，整形凸模17向上运动，完成端面整形，并使侧壁材料填充缝隙，形成零圆角侧壁。至此，该内环形零圆角凸起坯料制备完毕。
本实施例采用初始厚度t0＝2mm，外径D0＝78mm的圆形板料进行具体实验，在零圆角凸起成形工步，设置凸模与凹模单边间隙C＝1.4mm，圆角凸模侧壁直边高度取hp＝3mm，经过整形工步成形后的坯料外径D2＝48mm，凸起内径di＝24mm，凸起高度H2＝24mm，凸起侧壁厚度t1＝1.4mm，符合预期制坯要求。
本方法实现了内环形零圆角凸起坯料的制备，与现有技术相比，解决了传统翻边工艺翻边高度不够，而传统拉深工艺成形凸起时又存在拉深凹模圆角的问题。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (4)

1.一种内环形零圆角凸起坯料的制备方法，其特征在于，通过拉深-冲孔成形得到具有侧壁高度的凸起的毛坯，通过圆角凸模将凸起的圆角翻边形成直角，同时控制圆角凸模与凹模之间的间隙使凸起的侧壁在径向压力下保持各个位置厚度一致，经整形完成制备；
所述的拉深-冲孔是指：通过拉深工艺成形得到具有所需高度的凸起，采用模具的冲孔凸模冲掉底孔，该模具包括：上下设置的上工作台和下工作台以及设置于之间的上模组件和下模组件，其中：上模组件设置于上工作台下和下模组件上，下模组件设置于下工作台上，坯料设置于上模组件和下模组件之间；
所述的上模组件包括：拉深凸模、压边圈、凸模固定板和弹簧，其中：凸模固定板设置于上工作台下并与拉深凸模固定连接，压边圈设置于凸模定位板下并设置于下模组件上，拉深凸模设置于压边圈内并与其滑动连接，弹簧设置于凸模定位板和压边圈之间；
所述的拉深凸模为半圆形，其侧壁直边高度满足：2mm≤hp≤6mm；
所述的翻边是指：坯料凹模圆角及凸起侧壁部分在模具的圆角凸模的作用下形成竖直边，该模具包括：上下设置的上工作台和下工作台，以及设置于其中的圆角凸模、圆角凹模、压边圈、凸模固定板、弹簧，其中：圆角凹模设置于下工作台上，压边圈设置于圆角凹模上，凸模固定板设置于压边圈上和上工作台下，并与圆角凸模固定连接，弹簧设置于压边圈和凸模固定板之间；
所述的圆角凸模的工作部分是一个带直边的半圆形结构，直边的高度满足2mm≤hp≤6mm；
所述的圆角凹模的单边间隙C<tmin，
Figure FDA0002776382670000011
其中：最小减薄厚度为tmin，坯料初始厚度为t0，拉深后坯料侧壁内半径为Ri，凹模内半径为Rd。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的下模组件包括：拉深凹模和冲孔凸模，其中：拉深凹模设置于上模组件下并设置于下工作台上，冲孔凸模设置于拉深凹模内并与其滑动连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的整形是指：对端口不够平整和/或转角处存在间隙的凸起端口进行纠正。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是，所述的整形，采用的模具包括：上下设置的上工作台和下工作台，以及设置于其中的芯棒、第一整形凹模、第二整形凹模和整形凸模，其中：芯棒固定设置于上工作台下，第二整形凹模设置于芯棒外并设置于上工作台下，第一整形凹模设置于芯棒外并设置于第二整形凹模和下工作台之间，整形凸模设置于芯棒与第一整形凹模接触的两侧上。
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