CN111872194A - 一种弓形非对称零件的成形方法及加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弓形非对称零件的成形方法及加工装置，所述方法是利用上模和下模，将非对称工件通过对称弯曲翻边成型，然后采用线切割方式对成型工件剖开，经切割后即得弓形非对称零件。采用本发明所述成形方法，在导向销的导向下，利用上模和下模，将非对称工件通过对称弯曲翻边成型，通过对称弯曲翻边成型，可实现该类零件一次性整体成形，然后剖切即可得两件零件，解决了弓形非对称零件冲压成形难题，不仅简化了工艺过程，也减少了模具工装和设备，大大地降低了生产成本；避免了翻边成形时由于材料窜动，而产生的成形失稳，大大减少了加工工序和模具的数量，为弓形非对称零件成形提出了新的思路，适合推广应用。

Description

一种弓形非对称零件的成形方法及加工装置
技术领域
本发明涉及的是机械加工技术领域，具体地说是一种弓形非对称零件的成形方法及加工装置。
背景技术
在机械加工领域，冲压是最常见的制造加工技术，通常利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其分离或变形的加工方法，在加工过程中，经常会碰到异形结构件，如图1至图3所示的弓形非对称零件为垫圈固定夹，属于弓形非对称零件，用于主螺栓上主螺母和球面垫圈两零件的固定连接，主要用于核电领域，由于用于主螺栓上主螺母和球面垫圈的连接。因此，对此类零件的结构形状、尺寸要求都比较严格，而此类零件的材料采用06Cr19Ni10，厚度为1.5mm，零件表面不允许有凹陷、划伤，毛刺和其他机械损伤。对于弓形非对称零件，目前通常采用两种方法来成形，其中一种方法是：下料→落料、冲孔→成形；但该方法在具体应用过程中存在着一定的局限性，零件成形中，定位不可靠，由于是弯曲、非对称翻边成形，零件成形时易窜动、偏扭，成形后尺寸不易保证，尺寸一致性差，废品率高。而另一种方法是：下料→成形→线切割→冲孔；但采用该方法在具体应用过程中也存在着一定的局限性，由于下料尺寸大，成形后需设计线切割专用工装，增加线切割工序，切去多余材料，虽然该方法可以保证产品尺寸，其优点是产品质量较好，但是其不足之外是，所需工装多，模具制造成本大，产品加工周期长，生产困难，费工费料，不能满足客户需要和批产要求。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是将一次只能成型一件的非对称弯曲翻边成型改为对称弯曲翻边成型，经一次成型可得两件，可实现快速、精确成型，通过一次性整体冲压成型，还可节约原材料，提高产品质量、合格率和生产效率，降低生产成本，具体地说是一种弓形非对称零件成形方法及加工装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种弓形非对称零件成形方法，所述方法是利用上模和下模，将非对称工件通过对称弯曲翻边成型，然后采用线切割方式对成型工件剖开，经切割后即得弓形非对称零件，具体包括以下步骤：
(1)落料、冲孔阶段：根据弓形非对称零件的结构外形，选用矩形状的毛坯作为成形板料，采用冲裁工装，将板料加工到设计要求，得垫圈固定夹工件；
(2)成形阶段：将已冲裁好的垫圈固定夹半成品放置在下模的定位框内，并将工件向后侧紧贴定位框的内壁，启动机床，利用上模与下模的配合，通过上模下压成形；
(3)剖切阶段：利用专用线切割工装，对下压成形的垫圈固定夹工件从中心对称位置处剖开，通过一次剖切得二个弓形非对称零件，即完成弓形非对称零件的全部成形过程。
进一步地，本发明所述的一种弓形非对称零件成形方法，其中在所述成形阶段，所述上模结构为中间凹陷的马鞍型，其截面为具有呈下凸状的圆弧一和圆弧二，所述圆弧一和圆弧二之间呈30°斜接过渡；所述下模结构为与上模结构相对应，其截面为具有呈上凹的圆弧三和圆弧四，所述圆弧三和圆弧四之间呈30°斜接过渡；其中所述上模中的圆弧一与下模中的圆弧三相对应，而所述上模中的圆弧二与下模中的圆弧四相对应；而在上模下压成形过程中，利用上模中的圆弧一和圆弧二下行过程中分别与下模中的圆弧三和圆弧四相对应位置处逐渐靠近，最后下行到与其相抵靠贴合，完成弯曲翻边成形。
进一步地，本发明所述的一种弓形非对称零件成形方法，其中所述上模中的圆弧一和圆弧二的圆弧半径分别是垫圈固定夹工件中相应位置处的圆弧半径的0.932～0.971倍；所述下模中的圆弧三和圆弧四的圆弧半径分别是垫圈固定夹工件中相应位置处的圆弧半径的0.932～0.971倍，而其中所述圆弧一和圆弧三的圆弧半径相同，所述圆弧二和圆弧四的圆弧半径相同。
为实现上述弓形非对称零件成形方法，本发明还提供了一种用于所述弓形非对称零件成形方法的加工装置，包括有上模板、上模、下模板、下模、导向销、下模镶件和挡料块，在所述上模板设有与所述上模相匹配的凹槽，而在所述下模板中设有与所述下模相匹配的凹槽，所述上模放置在上模板中的凹槽内，所述下模放置在下模板中的凹槽内，在所述下模的左、右两侧分别设有下模镶件，并在所述下模的后侧设有挡料块，在所述下模镶件上还设有定位板，在所述上模板中的凹槽正上方还设有模柄，所述上模的底部为中间凹陷的马鞍型结构，并在其底部设有截面呈下凸状的圆弧一和圆弧二，所述圆弧一和圆弧二之间呈30°斜接过渡；所述下模的顶部与上模的底部结构相对应，并在其顶部设有截面呈上凹的圆弧三和圆弧四，所述圆弧三和圆弧四之间呈30°斜接过渡；所述上模板和下模板之间通过所述导向销连接，所述上模板在所述导向销作用下，可沿下模板方向上下移动，实现定位及工作时导向作用。其中还包括有多个螺钉和销钉，所述螺钉包括有第一螺钉、第二螺钉和第三螺钉，所述第一螺钉、第二螺钉和第三螺钉均设有四个，所述销钉设有四个，所述上模通过四个第一螺钉固定在上模板中的凹槽内，而所述下模通过四个第三螺钉固定在下模板中的凹槽内，所述下模镶件通过四个第二螺钉固定在下模板上；所述挡料块通过四个螺钉固定在下模板中。
采用本发明所述的一种弓形非对称零件成形方法及加工装置，与现有技术相比，其有效效果在于：在导向销的作用下，通过上模和下模的配合，可实现该类零件一次性整体成形，通过剖切即可得两件零件，不仅简化了工艺过程，也减少了模具工装和设备，大大地降低了生产成本；加工后的产品尺寸精度和表面精度高、材料利用率高；其工装结构简单，零件定位可靠、取件方便，避免了翻边成形时由于材料窜动，而产生的成形失稳，同时也避免了其他机械损伤，大大减少了加工工序和模具的数量。本发明为弓形非对称零件成形提出了新的思路，采用对称弯曲翻边成型，解决了弓形非对称零件挤压成形难题，开辟了新的途径，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是待加工的垫圈固定夹零件结构主视图；
图2是待加工的垫圈固定夹零件结构侧视图；
图3是待加工的垫圈固定夹零件结构俯视图；
图4是待加工的垫圈固定夹零件矩形坯料形状示意图；
图5是本发明加工装置的结构主视图；
图6是本发明加工装置的结构侧视图；
图7是本发明加工装置的结构俯视图；
图8是待加工的垫圈固定夹零件在成形阶段结构示意图；
图9是本发明中所述上模结构示意图；
图10是本发明中所述下模结构示意图。
图中所示：1-第一螺钉、2-上模、3-上模板、4-导向销、5-定位板、6-模柄、7-下模、8-销钉、9-下模板、10-下模镶件、11-第二螺钉、12-圆弧槽、13-第三螺钉、A-圆弧一、B-圆弧二、C-圆弧三、D-圆弧四。
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：
下面以加工如图1至图4所示的垫圈固定夹零件为例，针对此类弓形非对称零件，采用本发明所述的成形方法，是将非对称弯曲翻边成型（一次成型一件）的传统工艺方法改为对称弯曲翻边成型（一次成型两件）的工艺方法，以实现该垫圈固定夹快速、精确成型。具体方法为按照现有技术和工装将冲孔、落料后的矩形毛坯放入下模定位框中，利用上模2下行到下模7位置，将零件弯曲翻边成型，并要求上、下模的圆弧半径均为实际垫圈固定夹对应半径的0.932～0.971倍。
如图5至图10所述，根据上述方法构建了一种加工装置，包括有上模板3、上模2、下模板9、下模7、导向销4、下模镶件10和挡料块12，在所述上模板3设有与所述上模2相匹配的凹槽，而在所述下模板9中设有与所述下模7相匹配的凹槽，所述上模2放置在上模板3中的凹槽内，所述下模7放置在下模板9中的凹槽内，在所述下模7的左、右两侧分别设有下模镶件10，并在所述下模7的后侧设有挡料块12，在所述下模镶件10上还设有定位板5，在所述上模板3中的凹槽正上方还设有模柄6，所述上模2的底部为中间凹陷的马鞍型结构，并在其底部设有截面呈下凸状的圆弧一A和圆弧二B，所述圆弧一A和圆弧二B之间呈30°斜接过渡；所述下模7的顶部与上模2的底部结构相对应，并在其顶部设有截面呈上凹的圆弧三C和圆弧四D，所述圆弧三C和圆弧四D之间呈30°斜接过渡；所述上模板3和下模板9之间通过所述导向销4连接，所述上模板3在所述导向销4作用下，可沿下模板9方向上下移动，实现定位及工作时导向作用。其中还包括有多个螺钉和销钉8，所述螺钉包括有第一螺钉1、第二螺钉11和第三螺钉13，所述第一螺钉1、第二螺钉11和第三螺钉13均设有四个，所述销钉8设有四个，所述上模2通过四个第一螺钉1固定在上模板3中的凹槽内，而所述下模7通过四个第三螺钉13固定在下模板9中的凹槽内，所述下模镶件10通过四个第二螺钉11固定在下模板9上；所述挡料块12通过四个螺钉8固定在下模板9中。
在具体制作过程中，采用本发明所述的一种弓形非对称零件成形方法，所述方法是利用上模和下模，将非对称工件通过对称弯曲翻边成型，然后采用线切割方式对成型工件剖开，经切割后即得弓形非对称零件，具体包括以下步骤：
(1)落料、冲孔阶段：根据弓形非对称零件的结构外形，选用矩形状的毛坯作为成形板料，采用冲裁工装，将板料加工到设计要求，得垫圈固定夹工件；
(2)成形阶段：将已冲裁好的垫圈固定夹工件放置在下模的定位框内，并将工件向后侧紧贴定位框的内壁，启动机床，利用上模与下模的配合，通过上模下压成形；
(3)剖切阶段：利用专用线切割工装，对下压成形的垫圈固定夹工件从中心对称位置处剖开，通过一次剖切得二个弓形非对称零件，即完成弓形非对称零件的全部成形过程。
其中在所述成形阶段，所述上模结构为中间凹陷的马鞍型，其截面为具有呈下凸状的圆弧一和圆弧二，所述圆弧一和圆弧二之间呈30°斜接过渡；所述下模结构为与上模结构相对应，其截面为具有呈上凹的圆弧三和圆弧四，所述圆弧三和圆弧四之间呈30°斜接过渡；其中所述上模中的圆弧一与下模中的圆弧三相对应，而所述上模中的圆弧二与下模中的圆弧四相对应；而在上模下压成形过程中，利用上模中的圆弧一和圆弧二下行过程中分别与下模中的圆弧三和圆弧四相对应位置处逐渐靠近，最后下行到与其相抵靠贴合，完成弯曲翻边成形。
在实际加工成形过程中，成形后垫圈固定夹的圆弧有回弹情况，为了保证精度而使得上模圆弧半径小于垫圈固定夹圆弧半径的实际尺寸。因此，所述上模中的圆弧一和圆弧二的圆弧半径分别是垫圈固定夹工件中相应位置处的圆弧半径的0.932～0.971倍；所述下模中的圆弧三和圆弧四的圆弧半径分别是垫圈固定夹工件中相应位置处的圆弧半径的0.932～0.971倍，而其中所述圆弧一和圆弧三的圆弧半径相同，所述圆弧二和圆弧四的圆弧半径相同。
综上所述，采用本发明所述的一种弓形非对称零件成形方法及加工装置，尤其适合用于非对称零件的加工，在导向销4的作用下，通过上模2和下模7的配合，可实现该类零件一次性整体成形，通过剖切即可得两件零件，不仅简化了工艺过程，也减少了模具工装和设备，大大地降低了生产成本；加工后的产品尺寸精度和表面精度高、材料利用率高；其工装具有结构简单，零件定位可靠、取件方便，避免了翻边成形时由于材料窜动，而产生的成形失稳，同时也避免了其他机械损伤，大大减少了加工工序和模具的数量。本发明为弓形非对称零件成形提出了新的思路，采用对称弯曲翻边成型，解决了弓形非对称零件挤压成形难题，开辟了新的途径，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 (5)

1.一种弓形非对称零件成形方法，其特征在于：所述方法是利用上模和下模，将非对称工件通过对称弯曲翻边成型，然后采用线切割方式对成型工件剖开，经切割后即得弓形非对称零件，具体包括以下步骤：
(1)落料、冲孔阶段：根据弓形非对称零件的结构外形，选用矩形状的毛坯作为成形板料，采用冲裁工装，将板料加工到设计要求，得垫圈固定夹工件；
(2)成形阶段：将已冲裁好的垫圈固定夹半成品放置在下模的定位框内，并将工件向后侧紧贴定位框的内壁，启动机床，利用上模与下模的作用，通过上模下压成形；
(3)剖切阶段：利用专用线切割工装，对下压成形的垫圈固定夹工件从中心对称位置处剖开，通过一次剖切得二个弓形非对称零件，即完成弓形非对称零件的全部成形过程。
2.根据权利要求1所述的一种弓形非对称零件成形方法，其特征在于：在所述成形阶段，所述上模结构为中间凹陷的马鞍型，其截面为具有呈下凸状的圆弧一和圆弧二，所述圆弧一和圆弧二之间呈30°斜接过渡；所述下模结构为与上模结构相对应，其截面为具有呈上凹的圆弧三和圆弧四，所述圆弧三和圆弧四之间呈30°斜接过渡；其中所述上模中的圆弧一与下模中的圆弧三相对应，而所述上模中的圆弧二与下模中的圆弧四相对应；而在上模下压成形过程中，利用上模中的圆弧一和圆弧二下行过程中分别与下模中的圆弧三和圆弧四相对应位置处逐渐靠近，最后下行到与其相抵靠贴合，完成弯曲翻边成形。
3.根据权利要求2所述的一种弓形非对称零件成形方法，其特征在于：所述上模中的圆弧一和圆弧二的圆弧半径分别是垫圈固定夹工件中相应位置处的圆弧半径的0.932～0.971倍；所述下模中的圆弧三和圆弧四的圆弧半径分别是垫圈固定夹工件中相应位置处的圆弧半径的0.932～0.971倍，而其中所述圆弧一和圆弧三的圆弧半径相同，所述圆弧二和圆弧四的圆弧半径相同。
4.一种用于如权利要求1至3中任意一项所述弓形非对称零件成形方法的加工装置，其特征在于：包括有上模板(3)、上模(2)、下模板(9)、下模(7)、导向销(4)、下模镶件(10)和挡料块(12)，在所述上模板(3)设有与所述上模(2)相匹配的凹槽，而在所述下模板(9)中设有与所述下模(7)相匹配的凹槽，所述上模(2)放置在上模板(3)中的凹槽内，所述下模(7)放置在下模板(9)中的凹槽内，在所述下模(7)的左、右两侧分别设有下模镶件(10)，并在所述下模(7)的后侧设有挡料块(12)，在所述下模镶件(10)上还设有定位板(5)，在所述上模板(3)中的凹槽正上方还设有模柄(6)，所述上模(2)的底部为中间凹陷的马鞍型结构，并在其底部设有截面呈下凸状的圆弧一(A)和圆弧二(B)，所述圆弧一(A)和圆弧二(B)之间呈30°斜接过渡；所述下模(7)的顶部与上模(2)的底部结构相对应，并在其顶部设有截面呈上凹的圆弧三(C)和圆弧四(D)，所述圆弧三(C)和圆弧四(D)之间呈30°斜接过渡；所述上模板(3)和下模板(9)之间通过所述导向销(4)连接，所述上模板(3)在所述导向销(4)作用下，可沿下模板(9)方向上下移动，实现定位及工作时导向作用。
5.根据权利要求4所述的加工装置，其特征在于：还包括有多个螺钉和销钉(8)，所述螺钉包括有第一螺钉(1)、第二螺钉(11)和第三螺钉(13)，所述第一螺钉(1)、第二螺钉(11)和第三螺钉(13)均设有四个，所述销钉(8)设有四个，所述上模(2)通过四个第一螺钉(1)固定在上模板(3)中的凹槽内，而所述下模(7)通过四个第三螺钉(13)固定在下模板(9)中的凹槽内，所述下模镶件(10)通过四个第二螺钉(11)固定在下模板(9)上；所述挡料块(12)通过四个螺钉(8)固定在下模板(9)中。
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