CN116274631A - 一种垫圈二次锻压成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垫圈二次锻压成型工艺，包括：步骤一：准备原料，所述原料为金属制的棒材或线材构造的柱状锻压料；步骤二：将柱状锻压料输入底模内，所述底模的中部设有供柱状锻压料穿过的模孔；步骤三：第一段上冲模对柱状锻压料的凸出端部进行冲压，通过冲压将柱状锻压料的凸出端部冲压形成凹锥形头；步骤四：第二段下冲模对柱状锻压料的凹锥形头进行二次冲压，二次冲压过程中，切断部将凹锥形头与柱状锻压料切断，接着将凹锥形头与柱状锻压料之间的材料压回模孔内，同时环形压平面将切断后的凹锥形头压平，从而形成平垫圈。本发明的整个成型过程中，并未产生多余的废料，整条柱状锻压料加工完毕，仅仅最后部分浪费少许废料，减少了材料的浪费。

Description

一种垫圈二次锻压成型工艺

技术领域

本发明涉及垫圈加工技术领域，具体涉及一种垫圈二次锻压成型工艺。

背景技术

垫圈是指垫在被连接件与螺母之间的零件，一般为扁平形的金属环，用来保护被连接件的表面不受螺母擦伤，分散螺母对被连接件的压力及摩擦。平垫圈在各行各业均有应用，用量非常巨大，但单价较低，因此各生产厂商都在追求更高的生产效率和更低的生产成本。目前平垫圈的主要生产加工方式如下：把选好的钢板放在剪板机上，剪成符合客户要求的宽度，接下来，使用冲孔落料复合模，一次性就可以高速冲出平垫圈来，部分复合模较为大型和精密，冲压一次可以产出多个平垫圈，从而提高了生产效率。但是上述生产工艺中，即使裁剪再精确，垫片边缘与裁剪后的钢板边缘之间至少会预留2~3mm的距离，特别是四个角方向，且中间孔为废料，因此在冲压后会产生不少废料，随着原材料的价格越来越高，废料的价值越来越高。

虽然市面上也有减少废料的平垫圈加工方式，例如专利号为02118645.6的中国发明专利所示，其加工方法包括以下步骤：1、依尺寸要求计算出成品重量；2、于棒钢（条棒）裁取等重量的素材；3、进行第一次锻造，将上述素材压成适当大小；4、进行第二次锻造，将内径部位冲裁掉；5、进行冲孔，将锻薄后的内径部位冲裁掉；6、进行第三次锻造，使素材的冲孔平整化；7、进行第四次锻造，将素材上适当锻出复数个突点即得一完整的成品。藉上述步骤制成的垫片，虽然能改善余料浪费以及材料管理等问题，降低一定的成本。但是上述技术方案依然还有不少余料，工艺较为繁琐，效率较低，本发明人研发出一种新的技术方案以进一步降低余料的损耗。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种余料损耗较少、较高效率的垫圈二次锻压成型工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种垫圈二次锻压成型工艺，包括：

步骤一：准备原料，所述原料为金属制的棒材或线材构造的柱状锻压料；

步骤二：将柱状锻压料输入底模内，所述底模的中部设有供柱状锻压料穿过的模孔，柱状锻压料的一端穿过模孔并将端部凸出于底模的上端面；

步骤三：所述底模上连接有第一段上冲模，所述第一段上冲模上设有锥形成型部和位于锥形成型部外圈的环形成型面，所述第一段上冲模对柱状锻压料的凸出端部进行冲压，通过冲压将柱状锻压料的凸出端部冲压形成凹锥形头；

步骤四：所述底模上连接有第二段下冲模，所述第二段下冲模上设有切断部和位于切断部外圈的环形压平面，所述切断部凸出于环形压平面；所述第二段下冲模对柱状锻压料的凹锥形头进行二次冲压，二次冲压过程中，切断部将凹锥形头与柱状锻压料切断，接着将凹锥形头与柱状锻压料之间的材料压回模孔内，同时环形压平面将切断后的凹锥形头压平，从而形成平垫圈。

在本发明中，在步骤一中，将原料分割成多段长度相一致的柱状锻压料，在步骤二中，多个柱状锻压料同时进入多个平行排列的模孔内，在步骤三中，多个第一段上冲模和第二段下冲模分步对多个柱状锻压料进行锻压同时形成多个平垫圈。

在本发明中，所述棒材为圆钢柱状锻压料，或，所述线材为盘圆线材。

在本发明中，在步骤二和三中，所述模孔、切断部的形状与柱状锻压料形状相同。

在本发明中，在步骤三中，所述凹锥形头的中部对应锥形成型部的位置为凹坑状。

在本发明中，在步骤三中，模具的锥形成型部凸出于环形成型面。

在本发明中，在步骤三中，所述锥形成型部的顶端正对着柱状锻压料横截面中心点。

在本发明中，在步骤三中，所述凹锥形头还可以为凹台形头或凹圆形头。

在本发明中，在步骤四中，所述切断部的横截面中心点正对着柱状锻压料横截面中心点。

本发明的有益效果是：本发明通过锻压的方式利用锥形成型部将柱状锻压料的端部冲压成凹锥形头，该凹锥形头为平垫圈的雏形，接着再通过切断部冲压凹锥形头的中部，通过切断部与模孔的配合将柱状锻压料平头切断，同时在平垫的中部形成垫圈孔，并通过切断部的顶部将平垫中部的料推回模孔内，以用于下一次成型，整个成型过程中，并未产生多余的废料，整条柱状锻压料加工完毕，仅仅最后部分浪费少许废料，减少了材料的浪费。此外，整个平垫圈的成型过程只需二次锻压，无需额外的裁剪动作，不仅减少了生产厂商设备的数量，同样具有降低生产成本的效果，而且提高了生产效率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明：

图1为棒料、底模和第一段上冲模的结构示意图；

图2为步骤二的示意图；

图3为步骤三中第一段上冲模冲压时的示意图；

图4为步骤三中第一段上冲模冲压完毕后退模时的示意图；

图5为步骤四中第二段下冲模进入时的示意图；

图6为步骤四中第二段下冲模冲压时的示意图；

图7为步骤四中第二段下冲模冲压完毕后退模时第二段下冲模及底模的示意图；

图8为原料形成凹台形头时的示意图；

图9为原料形成凹圆形头时的示意图；

图10为锥度单向锁紧装置的结构示意图；

图11为图10的A-A方向剖视图；

图12为图11的B-B方向剖视图；

图13为锥度单向锁紧装置中活动压块的结构示意图；

图14为锥度单向锁紧装置中模座主体的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

参照图1至图9，本实施例所提供的一种垫圈二次锻压成型工艺，包括：

步骤一：准备具有高延展性的原料，所述原料为金属制的棒材或线材构造的柱状锻压料1，当生产的平垫圈直径较大时，选择棒材；当生产的平垫圈直径较小时，则选择线材。所述柱状锻压料1优选为圆钢柱状锻压料，从而使平垫圈的外圆周为圆形。当然在此处，也可以选择其他形状的钢柱状锻压料，对应平垫圈外周的形状。

步骤二：将柱状锻压料1输送至底模2内，所述底模2的中部设有供柱状锻压料1穿过的模孔21，所述模孔21的形状与柱状锻压料1形状相同，所述模孔21的孔径与柱状锻压料1的直径相适应，所述柱状锻压料1通过输送机构进入模孔21内，并使其端部穿过模孔21并将端部凸出于底模2的上端面。凸出部分形成对应的平垫圈成型坯料。

步骤三：所述底模2上连接有第一段上冲模3，所述第一段上冲模3上设有锥形成型部31和位于锥形成型部31外圈的环形成型面32，所述锥形成型部31与第一段上冲模3一体成型。所述第一段上冲模3对柱状锻压料1的凸出端部进行冷锻冲压，通过冷锻冲压将柱状锻压料1的凸出端部冲压形成凹锥形头11。在本实施例中，所述锥形成型部31凸出于环形成型面32，在冲压时，锥形成型部31的锥顶部分推着柱状锻压料1并插入模孔21内。所述锥形成型部31为圆锥状，圆锥的锥底直径大于模孔21的孔径，所述锥形成型部31的顶端正对着柱状锻压料1横截面中心点。在冲压成型时，锥形成型部31的顶端挤压柱状锻压料1的端部中心，由于柱状锻压料1具有良好的延展性，使柱状锻压料1如花瓣般沿着圆锥向环形成型面32方向展开。进入环形成型面32的材料，在环形成型面32与底模2表面的冲压下形成凹锥形头11。在此处，所述锥形成型部31的顶部为尖头、平台头或圆头，从而使所述凹锥形头11还可以为凹台形头或凹圆形头，均具有相同的技术效果。

步骤四：所述底模2上还连接有第二段下冲模4，当第一段上冲模3冲压完毕后，退模，第二段下冲模4进入与底模2进行配合。所述第二段下冲模4上设有切断部41和位于切断部41外圈的环形压平面42，所述切断部41的形状与模孔21相同。在本实施例中，所述切断部41为圆台状，并且直径与柱状锻压料1相同，同时所述切断部41凸出于环形压平面42，且凸出的高度大于凹锥形头11的厚度。所述切断部41的横截面中心点正对着柱状锻压料1横截面中心点。当第二段下冲模4对柱状锻压料1的凹锥形头11进行二次冲压时，切断部41的边缘与模孔21的边缘形成剪切刀，将凹锥形头11与柱状锻压料1切断。同时切断部41还形成挤压头，将凹锥形头11与柱状锻压料1之间的材料压回模孔21内，由于在步骤三中，圆锥状的锥形成型部31会在凹锥形头11的中部形成凹坑状12，材料被压回模孔21时，变形的材料会填补所述凹坑状12，给材料预留变形空间，避免柱状锻压料1受到过度的挤压而变形。所述凹坑状12可以为凹锥状、凹台状或凹圆状。同时环形压平面42与底模2表面的配合将切断后的凹锥形头11压平，从而形成平垫圈5。

步骤五：将上述形成的平垫圈下料后，上述被压回的柱状锻压料1端部通过输送机构从模孔21伸出设定的长度，从而进行下一轮的平垫圈生产。

在本实施例中， 由于第一段上冲模3和第二段下冲模4的冲压力较大，传统的底模不具有限定长条棒状锻压料的能力，为了使柱状锻压料1在锻压时不会向后退缩。为此，本发明人同时还设计出一种适用于上述生产工艺的锥度单向锁紧装置，参考图10至图14，包括模座主体61、贯穿模座主体61中部的安装孔62，所述模座主体61由金属钢材料一体成型，成型后在模座主体61的中部挖出前后贯通的安装孔62，以保证模座主体61具有足够的强度。所述安装孔62的一端对应为锻压料进口621，另一端对应为锻压料出口622。所述安装孔62的周边设有至少两个以上的活动压块63，优选的数量为四个，四个活动压块63以安装孔62中心轴线为中心均匀间隔设置，以保证均衡受力。所述模座主体61为横截面为正方形的长方体，四个活动压块63分别位于正方形的四个角方向，以保证足够的强度。

所述活动压块63包括与锻压料接触的压面631、设置在活动压块63侧壁的导槽632，所述压面631为与锻压料表面相对应的圆弧面。每个活动压块63的压面631合围形成锻压料进料通道633。每个活动压块63的宽度沿着安装孔62中心轴线从锻压料进口621至锻压料出口622方向逐渐变大，从而使活动压块63形成三角楔形。在本实施例中，所述压面631平行于锻压料，活动压块63远离锻压料的一边为倾斜边，整个活动压块63的横截面为直角梯形。所述模座主体61内设有与每个活动压块63对应的活动槽611，所述活动槽611的形状与活动压块63的相对应，每个活动槽611的宽度沿着安装孔62中心轴线从锻压料进口621至锻压料出口622方向逐渐变大。所述活动槽611内设有与导槽632对应的导边612，所述导边612插入导槽632内，所述导槽632和导边612均设有两条并分别位于活动压块63的两侧，导槽632和导边612相互配合形成导向滑轨，活动压块63在导向滑轨上滑动。当活动压块63往锻压料进口621方向活动时，锻压料进料通道633的口径逐渐缩小，从而起到自动锁紧锻压料的作用。

作为优选的实施方式，为避免活动槽611内壁与活动压块63表面之间产生大的摩擦力，降低锻压料从锻压料进口621至锻压料出口622方向的阻力，每个活动槽611内设有辅助滑动装置613。在本实施例中，所述辅助滑动装置613为平行排列的多个滚柱，活动槽611上设有与滚柱相对应的滚动槽615。活动压块63在滚柱上滑动，从而降低了摩擦力。为保证足够强的支撑力，多个滚柱无间隔地平行排列。

在本实施例中，所述辅助滑动装置613位于活动槽611内远离锻压料进料通道633所在的一面，也就是辅助滑动装置613顶在活动压块63的斜边上。进一步，为保证滚柱或滚珠具有更长的使用寿命，所述辅助滑动装置613上连接有强度和硬度大于模座主体61的加强板614。所述活动槽611上设有与加强板614相对应的加强安装槽616，所述加强安装槽616的宽度大于滚柱的宽度，以承托全部滚柱。

为便于生产加工本发明，如附11所示，所述模座主体61的上端面设有封压辅助滑动装置613和加强板614的盖板64，模座主体61的下端面设有对滚柱和加强板614进行限位的限位块。在装配过程中，先将加强板614从模座主体61的上方插入加强安装槽616内，接着将滚柱一颗一颗地放入滚动槽615内，然后再盖上盖板并通过螺丝锁定，从而完成了安装。所述活动压块63的端部高于盖板64，盖板64的中部设有供活动压块63穿过的通孔。所述模座主体61上还设有多个贯穿的导向孔65，以便于与外部生产设备进行连接。

在本发明中，为使各个活动压块63之间同步移动，避免因不同步而造成失衡，所述模座主体61上连接有平衡压板671，所述平衡压板671的中部设有用于平衡各活动压块63的平衡弹簧672，所述平衡弹簧672上连接有平衡压块673，所述平衡压块673同时压在各个活动压块63上，所述平衡压板671位于锻压料出口622处并通过螺栓与模座主体61连接，所述平衡压板671与模座主体61之间留有一定的间距，所述平衡弹簧672和平衡压块673位于该间距内，所述平衡压板671、平衡弹簧672和平衡压块673上均设有供锻压料通过的通孔。当锻压料往第一段上冲模3方向移动时，也就是上料过程中，柱状锻压料1带动活动压块63往前移动，由于活动压块63往前移动顶在平衡压块673上并使平衡压块673移动的一小段距离，在平衡压块673的作用下，各个活动压块63的移动距离基本相同，保证了各个活动压块63处于平衡状态。此外，还在模座主体61的锻压料进口621外设置推动装置，该推动装置同时顶在各个活动压块63的端部，减少整个活动压块63的夹紧力，可以辅助柱状锻压料1能够轻松在锻压料进料通道633内移动。在冲压形成平垫圈的过程中，模座主体61以锻压料出口622朝上的方式进行放置，活动压块63在重力和平衡弹簧672的作用下压紧柱状锻压料1，实现预紧，当位于模座主体61上方的上模冲压底模时，上模冲击柱状锻压料1往下移动，柱状锻压料1与活动压块63之间的静摩擦力带动活动压块63移动，从而使锻压料进料通道633的口径缩小，口径缩小的过程中，静摩擦力就更大，从而保证了柱状锻压料1的单向锁定。同时，柱状锻压料1与活动压块63同时进行小幅度的移动，给予柱状锻压料1小小的移动空间，移动的幅度与受力成正比，又能避免柱状锻压料1因受力过大在底模2内出现弯曲变形的现象。

上述锥度单向锁紧装置适合长度较长的柱状锻压料1，其安装在底模2的下方，柱状锻压料1的尾端或侧面连接自动送料装置，每次第一段上冲模3和第二段下冲模4冲压完毕后，自动送料装置推动柱状锻压料1往上移动一定的距离，进行下次平垫圈的生产，直至柱状锻压料1剩下最后少许的余料。整个生产过程中，大幅度地减少余料的浪费。

实施例二：

本实施例的结构和原理与实施例一基本相同，其不同之处在于：所述在步骤一中，将原料分割成多段长度相一致的柱状锻压料1，该柱状锻压料1的长度为生产三至四个垫圈的量；接着在步骤二中，将多个（两个）柱状锻压料1同时放入多个（两个）平行排列的模孔21内；在步骤三中，多个（两个）第一段上冲模3对多个（两个）柱状锻压料1进行首次锻压，接着模孔21移动至第二段下冲模4下方，第二段下冲模4对柱状锻压料1进行锻压形成多个（两个）平垫圈5。本实施例中，由于柱状锻压料1的长度较短，可以在传统锻压机的基础上，修改模具结构后进行生产，无需调整锻压机的整体结构，也无需采用上述的锥度单向锁紧装置。生产过程中，同时将多个柱状锻压料1分别放入多个底模2的模孔21内，接着多个第一段上冲模3同时下冲，再接着第二段下冲模4同时下冲，完成第一轮的平垫圈生产。再接着，通过夹具将第一组冲压后的柱状锻压料1从原模孔21内夹起并放入另一组模孔21内，该模孔21的深度小于上一组模孔21的深度，剩余柱状锻压料1的顶端凸出于模孔21上表面。然后重复两次或三次上述冲压步骤，生产三轮或四轮平垫圈，把剩余的柱状锻压料放弃。本实施例的生产工艺相较于实施例一而言，不仅生产效率更高，且无需对现有设备进行改进，仅仅只需修改模具即可。但是余料的浪费率相较于实施例一更高，生产厂家可以根据实际需要进行选择。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：包括：

步骤一：准备原料，所述原料为金属制的棒材或线材构造的柱状锻压料（1）；

步骤二：将柱状锻压料（1）输入底模（2）内，所述底模（2）的中部设有供柱状锻压料（1）穿过的模孔（21），柱状锻压料（1）的一端穿过模孔（21）并将端部凸出于底模（2）的上端面；

步骤三：所述底模（2）上连接有第一段上冲模（3），所述第一段上冲模（3）上设有锥形成型部（31）和位于锥形成型部（31）外圈的环形成型面（32），所述第一段上冲模（3）对柱状锻压料（1）的凸出端部进行冲压，通过冲压将柱状锻压料（1）的凸出端部冲压形成凹锥形头（11）；

步骤四：所述底模（2）上连接有第二段下冲模（4），所述第二段下冲模（4）上设有切断部（41）和位于切断部（41）外圈的环形压平面（42），所述切断部（41）凸出于环形压平面（42）；所述第二段下冲模（4）对柱状锻压料（1）的凹锥形头（11）进行二次冲压，二次冲压过程中，切断部（41）将凹锥形头（11）与柱状锻压料（1）切断，接着将凹锥形头（11）与柱状锻压料（1）之间的材料压回模孔（21）内，同时环形压平面（42）将切断后的凹锥形头（11）压平，从而形成平垫圈（5）。

2.根据权利要求1所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤一中，将原料分割成多段长度相一致的柱状锻压料（1），在步骤二中，多个柱状锻压料（1）同时进入多个平行排列的模孔（21）内，在步骤三中，多个第一段上冲模（3）和第二段下冲模（4）分步对多个柱状锻压料（1）进行锻压同时形成多个平垫圈（5）。

3.根据权利要求1或2所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤一中，所述棒材为圆钢柱状锻压料，或，所述线材为盘圆线材。

4.根据权利要求1或2所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤二和三中，所述模孔（21）、切断部（41）的形状与柱状锻压料（1）形状相同。

5.根据权利要求1或2所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤三中，所述凹锥形头（11）的中部对应锥形成型部（31）的位置为凹坑状（12）。

6.根据权利要求1或2所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤三中，模具的锥形成型部（31）凸出于环形成型面（32）。

7.根据权利要求1或2所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤三中，所述锥形成型部（31）的顶端正对着柱状锻压料（1）横截面中心点。

8.根据权利要求1或2所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤三中，所述凹锥形头（11）还可以为凹台形头或凹圆形头。

9.根据权利要求1或2所述的一种垫圈二次锻压成型工艺，其特征在于：在步骤四中，所述切断部（41）的横截面中心点正对着柱状锻压料（1）横截面中心点。

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