CN115740092A - 一种粉末冶金薄法兰件整形模具及整形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末冶金薄法兰件整形模具及整形方法，属于粉末冶金零件加工技术领域，该模具包括中模、上冲、上套筒以及上压垫，上套筒设有活动空间，上冲通过推力装置与上压垫活动连接，推力装置向中模方向推动上冲，中模上设有与上冲对应的凸出部，凸出部用于固定薄法兰件，当上压垫带动上套筒和上冲向下运动时，上冲将薄法兰件压紧在凸出部上，上套筒继续向下运动后薄法兰件克服推力装置的推力进入活动空间，上冲、上套筒和凸出部合围形成所要整形的薄法兰件的整形腔。本发明有效降低粉末冶金薄法兰件整形时法兰产生裂纹的风险；有效消降低末冶金薄法兰件整形时法兰翘曲变形的风险；模具结构设计巧妙、安全可靠，通用性高，适用范围大成本低。

Description

一种粉末冶金薄法兰件整形模具及整形方法

技术领域

本发明属于粉末冶金零件加工技术领域，具体涉及一种粉末冶金薄法兰件整形模具及整形方法。

背景技术

薄法兰一般指为法兰厚度在1mm以下法兰件，粉末冶金制品中经常制备这种薄法兰件，制备完成后通常需要对薄法兰件进行整形，实行符合成品要求，现有的整形模具一般有两种，一种是中模设计成台阶沉孔，中模上设置向下的台阶沉孔，薄法兰件放入沉孔中，上冲从上部进入沉孔对薄法兰件进行整形，下冲从上部进入沉孔，这种设计零件整形时完全被包围在上冲，中模及下冲之间，形成相对密闭的空间，上冲和下冲同时对零件施加压力，以迫使零件发生塑性变形，中模对薄法兰件因受上下压力其材料向外的趋势进行约束；但这种方式还存在一些问题，在需要脱模时，一般利用下冲将薄法兰件顶出，下冲在把零件顶出中模的过程中，由于中模的台阶沉孔内径与薄法兰件外径形成了相对运动；对薄法兰件的法兰外径四周产生一个向下的摩擦力，因上冲已退回，这个摩擦力会把较薄的法兰部分拉成拱形的状态，影响零件的最终尺寸和精度。

还有一种是中模是直筒型孔，在中模上开设一个直筒型的孔，薄法兰件一般包括法兰部和支柱部，支柱部放入孔中进行整形，这种方式对薄法兰件的支柱部进行约束，对法兰部不进行约束，法兰部在整形时外径不受中模的约束，所以在下冲把零件顶出过程中法兰不会受到挠度变形，但因为在整形时法兰部不受约束，其法兰会在整形过程中受到的是开放式压力而开裂，造成零件的功能性缺失，这对生产来说是不能接受的。

发明内容

技术问题：针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种粉末冶金薄法兰件整形模具及整形方法，为防止薄法兰件在整形过程中产生翘曲或产生的裂纹。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种粉末冶金薄法兰件整形模具，所述薄法兰件包括法兰部和支柱部，所述模具包括用于放置所述薄法兰件的中模、用于下压所述薄法兰件的上冲、套设在所述上冲外的上套筒以及与所述上套筒连接的上压垫，所述上套筒上设有用于容纳上冲的活动空间，所述上冲通过推力装置与所述上压垫活动连接，所述推力装置向所述中模方向推动所述上冲，所述中模上设有与所述上冲对应的凸出部，所述凸出部用于固定所述薄法兰件，当所述上压垫带动所述上套筒和上冲向下运动时，所述上冲将所述薄法兰件压紧在所述凸出部上，所述上套筒继续向下运动后所述薄法兰件克服所述推力装置的推力进入所述活动空间，所述上冲、上套筒和凸出部合围形成整形所述薄法兰件的整形腔。

优选的，所述上冲包括冲压部、中间部和推力部，所述中间部设有定位键，所述活动空间设有与所述定位键对应的定位槽，所述推力部与所述推力装置连接，所述冲压部在所述推力装置的推力作用下突出所述上套筒的下端面。

优选的，所述上压垫上设有容纳空间，所述容纳空间包括第一容纳部和第二容纳部，所述推力装置容置于所述第一容纳部，所述推力部容置于所述第二容纳部。

优选的，所述凸出部上设有与所述支柱部对应的固定孔。

优选的，所述法兰部背面设有增厚环，所述凸出部上设有与所述增厚环对应的第一凹陷部。

优选的，所述上套筒与上压垫可拆卸连接。

优选的，所述推力装置为弹簧或气缸。

本发明还提供了一种粉末冶金薄法兰件整形方法，使用了上述的粉末冶金薄法兰件整形模具，包括以下步骤：

S1、将薄法兰件放置在凸出部上，薄法兰件的支柱部放入固定孔中从而薄法兰件固定在凸出部上；

S2、上压垫带动上冲和上套筒向下，由于上冲的下端面低于上套筒的下端面，上冲的下端先到达薄法兰件的高度，上冲将薄法兰件压在凸出部上；

S3、上压垫带动上冲和上套筒继续下压，上冲受到薄法兰件的反推力，反推力大于推力装置的推力，从而推动上冲向上，上套筒继续向下，薄法兰件的法兰部进入活动空间；

S4、上冲向上与上压垫刚性接触后，上冲的下端面、上套筒的内圆周壁和凸出部的上端面三者形成对薄法兰件的法兰部进行整形的整形腔，薄法兰件的法兰部在整形腔内被整形；

S5、整形后，上压垫带动上冲和上套筒向上，上套筒在上压垫带动下向上移动，上套筒的内壁对薄法兰件的法兰部产生向上的摩擦力，上冲在推力装置的推力作用下继续将薄法兰件压在凸出部上，推力装置的推力大于所述摩擦力，薄法兰件的法兰部不会产生翘曲。

优选的，所述步骤S1中薄法兰件的支柱部进入凸出部内，从而薄法兰件固定在凸出部上。

优选的，所述步骤S4中，当上冲与上压垫刚性接触后，所述凸出部的上端也进入所述活动空间内。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、设置上冲、上套筒和凸出部，使用时上冲退到上套筒内的活动空间内，凸出部将薄法兰件的法兰部分顶入上套筒内的活动空间内，上冲、上套筒和凸出部三者之间形成整形腔，有效降低粉末冶金薄法兰件整形时法兰产生裂纹的风险；

2、设置上压垫、上冲、上套筒和推力装置，整形结束后上冲在推力装置的作用下继续压在薄法兰件上，防止上套筒内壁带动薄法兰件的法兰部分变形，有效降低粉末冶金薄法兰件整形时法兰翘曲变形的风险；

3、模具结构设计巧妙、安全可靠，通用性高，适用范围大，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例整体结构示意图；

图2是实施例上压垫结构示意图；

图3是本发明实施例上冲结构示意图；

图4是本发明实施例上冲截面结构示意图；

图5是本发明实施例上套筒结构示意图；

图6是本发明实施例上套筒截面结构示意图；

图7是本发明实施例中模结构示意图；

图8是本发明实施例中模截面结构示意图；

图9是本发明实施例工作时局部结构示意图；

图10是本发明实施例整形时局部结构示意图；

图11是本发明实施例薄法兰件结构示意图；

图12是本发明实施例凸出部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，一种粉末冶金薄法兰件整形模具，用于整形薄法兰件，包括中模1、上冲2、上套筒3和上压垫4，上套筒3套设在上冲2外，上冲2通过推力装置5与上压垫4活动连接，推力装置5采用弹簧(也可以采用气缸，保证对上冲2持续施加压力就行)，弹簧向中模1的方向推动上冲2，中模1上设有与上冲2对应的凸出部6，凸出部6的凸出高度在3mm-5mm，凸出部6的外直径与上冲2的直径相同，凸出部6用于固定薄法兰件，上冲2、上套筒3和上压垫4连接后整体安装在辅助机械上，工作时通过辅助机械带动向下运动，上压垫4带动上套筒3和上冲2向下运动，上冲2将薄法兰件压紧在凸出部6上，上套筒3、上冲2和凸出部6一起对薄法兰件进行模压整形。

如图1、图3和图4所示，上冲2整体呈圆柱形，上冲2从下到上包括冲压部21、中间部22和推力部23，冲压部21的下端面工作时用来压在薄法兰件上，中间部22上设有定位键221。

如图1和图2所示，上压垫4上设有容纳空间，容纳空间包括第一容纳部41和第二容纳部42，第一容纳部41和第二容纳部42都为圆柱体形，弹簧容置于第一容纳部41内，上冲2的推力部23容置于第二容纳部42，在弹簧的作用下，推力部23在第二容纳部42内轴向位置可上下活动，位移量有6mm-10mm，上压垫4上还设有通孔43，第一容纳部41与通孔43联通，使容纳空间与大气连通；上压垫4上端面设置有四个第一连接螺孔44，方便上压垫4与辅助机械连接，上压垫4下端面上还设置有四个第二连接螺孔45，方便与上套筒3通过螺栓与上压垫4可拆卸连接。

如图1、图5和图6所示，上套筒3整体呈圆柱筒形，且中间设有用于容纳上冲2的活动空间31，活动空间31整体呈从上到下渐窄的圆柱筒形，其形状与上冲2的外形对应，方便上冲2在活动空间31内上下活动，活动空间31设有与定位键221对应的定位槽311，与定位键221配合能够阻止上冲2在径向上的转动。

如图1、图7、图8、图11和图12所示，薄法兰件包括法兰部71和支柱部72，法兰部71的厚度等于1mm，凸出部6上设有与支柱部72对应的固定孔62，当薄法兰件放置在凸出部6上时，支柱部72在固定孔62内，从而薄法兰件稳定在凸出部6上不会左右移动，在法兰部71背面设有增厚环711，凸出部6上设有与增厚环711对应的第一凹陷部61，方便法兰部71平稳的放置在凸出部6上。

如图9所示，在不整形的正常状态时，上冲2在弹簧的作用下向下，冲压部21的下端突出上套筒3的下端面，从而在上压垫4带动上套筒3和上冲2向下运动时，冲压部21的下端先与薄法兰件接触并对薄法兰件持续施加向下的力(这个力等于弹簧的推力)。

如图10所示，在上冲2与薄法兰件接触后，上压垫4在辅助机械的作用下继续下压，上冲2在薄法兰件的反推作用下向上移动，直到上冲2顶端的推力部23抵紧在上压垫4内与上压垫4形成刚性接触，同时上套筒3则向下，从而薄法兰件的法兰部71进入活动空间31内，法兰部71的外圆周表面与上套筒3的内壁接触，从而上冲2、上套筒3和凸出部6合围形成所要整形的薄法兰件的整形腔，对法兰部71进行整形，由于有固定形状的整形腔，法兰部71承受压力时不会开裂；需要对支柱部72进行整形时可增加下冲，利用下冲向上运动，下冲使用方式和功能与现有下冲相同，在这里不做赘述。整形完成后利用辅助机械带动上压垫4向上，上套筒3在上压垫4带动下向上移动，由于上套筒3的内壁与法兰部71的外圆周表面接触，上套筒3会对薄法兰件的法兰部产生向上的摩擦力，而此时上冲2在弹簧的推力作用下继续压在法兰部71上，弹簧的推力大于向上的摩擦力，薄法兰件的法兰部71不会被摩擦力弯曲，上压垫4继续向上直到上冲2也离开法兰部71的表面，此时薄法兰件在中模1上，可通过中模1的下冲孔11利用下冲进行脱模，由于此时法兰部71周围没有限制，脱模时也不会受力翘曲，从而得到合格的成品薄法兰件。

实施例还公开了一种粉末冶金薄法兰件整形方法，使用了上述的粉末冶金薄法兰件整形模具，包括以下步骤：

S1、将薄法兰件放置在凸出部6上，薄法兰件的法兰部71厚度1mm，薄法兰件的支柱部72放入固定孔62中从而薄法兰件固定在凸出部6上；

S2、上压垫4带动上冲2和上套筒3向下，上冲2的下端面低于上套筒3的下端面3mm，上冲2的下端先到达薄法兰件的高度，上冲2将薄法兰件压在凸出部6上；

S3、上压垫4带动上冲2和上套筒3继续下压，上冲2受到薄法兰件的反推力，反推力大于推力装置5的推力，从而推动上冲2向上，上套筒3继续向下，薄法兰件的法兰部71进入活动空间31内2mm；

S4、上冲2向上移动6mm行程后与上压垫4刚性接触，此时凸出部的上端也进入活动空间内，上冲2的下端面、上套筒3的内圆周壁和凸出部6的上端面三者形成对薄法兰件的法兰部71进行整形的整形腔，薄法兰件的法兰部71在整形腔内被整形；

S5、整形后，上压垫4带动上冲2和上套筒3向上，上套筒3在上压垫4带动下向上移动，上套筒3的内壁对薄法兰件的法兰部产生向上的摩擦力，上冲2在推力装置5的推力作用下继续将薄法兰件压在凸出部6上，推力装置5的推力大于所述摩擦力，薄法兰件的法兰部不会产生翘曲。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粉末冶金薄法兰件整形模具，所述薄法兰件包括法兰部(71)和支柱部(72)，其特征在于，所述模具包括用于放置所述薄法兰件的中模(1)、用于下压所述薄法兰件的上冲(2)、套设在所述上冲(2)外的上套筒(3)以及与所述上套筒(3)连接的上压垫(4)，所述上套筒(3)上设有用于容纳上冲(2)的活动空间(31)，所述上冲(2)通过推力装置(5)与所述上压垫(4)活动连接，所述推力装置(5)向所述中模(1)方向推动所述上冲(2)，所述中模(1)上设有与所述上冲(2)对应的凸出部(6)，所述凸出部(6)用于固定所述薄法兰件，当所述上压垫(4)带动所述上套筒(3)和上冲(2)向下运动时，所述上冲(2)将所述薄法兰件压紧在所述凸出部(6)上，所述上套筒(3)继续向下运动后所述薄法兰件克服所述推力装置(5)的推力进入所述活动空间(31)，所述上冲(2)、上套筒(3)和凸出部(6)合围形成整形所述薄法兰件的整形腔。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金薄法兰件整形模具，其特征在于，所述上冲(2)包括冲压部(21)、中间部(22)和推力部(23)，所述中间部(22)设有定位键(221)，所述活动空间(31)设有与所述定位键(221)对应的定位槽(311)，所述推力部(23)与所述推力装置(5)连接，所述冲压部(21)在所述推力装置(5)的推力作用下突出所述上套筒(3)的下端面。

3.根据权利要求2所述的粉末冶金薄法兰件整形模具，其特征在于，所述上压垫(4)上设有容纳空间，所述容纳空间包括第一容纳部(41)和第二容纳部(42)，所述推力装置(5)容置于所述第一容纳部(41)，所述推力部(23)容置于所述第二容纳部(42)。

4.根据权利要求1所述的粉末冶金薄法兰件整形模具，其特征在于，所述凸出部(6)上设有与所述支柱部(72)对应的固定孔(62)。

5.根据权利要求1所述的粉末冶金薄法兰件整形模具，其特征在于，所述法兰部(71)背面设有增厚环(711)，所述凸出部(6)上设有与所述增厚环(711)对应的第一凹陷部(61)。

6.根据权利要求1所述的粉末冶金薄法兰件整形模具，其特征在于，所述上套筒(3)与上压垫(4)可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的粉末冶金薄法兰件整形模具，其特征在于，所述推力装置(5)为弹簧或气缸。

8.一种粉末冶金薄法兰件整形方法，使用了如权利要求1-7中任一项所述的粉末冶金薄法兰件整形模具，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将薄法兰件放置在凸出部(6)上；

S2、上压垫(4)带动上冲(2)和上套筒(3)向下，由于上冲(2)的下端面低于上套筒(3)的下端面，上冲(2)的下端先到达薄法兰件的高度，上冲(2)将薄法兰件压在凸出部(6)上；

S3、上压垫(4)带动上冲(2)和上套筒(3)继续下压，上冲(2)受到薄法兰件的反推力，反推力大于推力装置(5)的推力，从而推动上冲(2)向上，上套筒(3)继续向下，薄法兰件的法兰部(71)进入活动空间(31)；

S4、上冲(2)向上与上压垫(4)刚性接触后，上冲(2)的下端面、上套筒(3)的内圆周壁和凸出部(6)的上端面三者形成对薄法兰件的法兰部(71)进行整形的整形腔，薄法兰件的法兰部(71)在整形腔内被整形；

S5、整形后，上压垫(4)带动上冲(2)和上套筒(3)向上，上套筒(3)在上压垫(4)带动下向上移动，上套筒(3)的内壁对薄法兰件的法兰部产生向上的摩擦力，上冲(2)在推力装置(5)的推力作用下继续将薄法兰件压在凸出部(6)上，推力装置(5)的推力大于所述摩擦力，薄法兰件的法兰部(71)不会产生翘曲。

9.根据权利要求8所述的粉末冶金薄法兰件整形方法，其特征在于，所述步骤S1中薄法兰件的支柱部(72)进入凸出部(6)内，从而薄法兰件固定在凸出部(6)上。

10.根据权利要求8所述的粉末冶金薄法兰件整形方法，其特征在于，所述步骤S4中，当上冲(2)与上压垫(4)刚性接触后，所述凸出部(6)的上端也进入所述活动空间(31)内。

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