TWI724566B - 製造沖孔件的方法 - Google Patents

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Abstract

一種製造沖孔件的方法，其使用具有至少六個步驟的電火花金屬絲（WEDM）來製造例如，套筒沖孔件等沖孔件。所述方法包括：形成胚件、利用接合器保持胚件、在胚件中加工槽、使用WEDM製造工作部分的側離隙面、銑削工作部分至最終的尺寸以及在工作部分的端部上形成錐形尖端。該方法允許根據CAD模型並且更快速地製造沖孔件，因此，消除了對於過於專門化設備的需求並改進了製造時間。

Description

製造沖孔件的方法
本公開總體涉及製造方法。更特別地，本發明涉及使用電火花加工製造套筒沖孔件的方法。
沖孔件是用於在材料（例如，工件）中打孔的工具。通常，沖孔件以在不使用額外熱量（如利用熱擠壓或其他“熱加工”操作）的情況下進行沖孔的“冷加工”方式來操作。迫使沖孔件進入工件中或將沖孔件“衝擊”到工件中，將材料重新形成沖孔件的形狀。
沖孔件被以各種方式製造，但通常通過將沖孔件胚件磨削成所期望的幾何構造來形成。然而，磨削需要專門的磨削設備、用以製造沖孔件的延長的時間，以及額外的品質控制程式以確保最終沖孔件產品滿足所需的規格。
本發明寬泛地包括一種使用電火花金屬絲加工（Wire Electrical Discharge Machining，WEDM）製造諸如套筒沖孔件的沖孔件的方法。在實施例中，製程包括：（1）形成胚件；（2）利用接合器保持胚件；（3）使用WEDM技術將槽製造到胚件的工作部分中；（4）使用WEDM技術製造工作部分的側離隙面；（5）銑削工作部分至最終的形狀和尺寸；以及（6）在工作部分的端部上形成錐形尖端。本發明允許基於電腦輔助設計（CAD）模型，利用金屬絲“燃燒”沖孔件幾何結構來製造沖孔件，從而消除了對於過於專門化設備（諸如磨削設備）的需求並改進了製造時間、品質和一致性。
本發明還寬泛地包括製造沖孔件的方法，該方法包括形成胚件、利用EDM（Electrical Discharge Machining）機床加工胚件的幾何結構、在一部分上銑削胚件的期望的幾何結構以獲得最終的幾何尺寸和構造，以及在該部分的端部上加工錐形尖端以形成沖孔件。
在理解本公開將被認為本發明的原理的示例並且不意圖將本發明的寬泛的方面限制於示出的實施例的情況下，雖然本發明有許多不同形式的實施例，但本發明的優選實施例在附圖中示出並且將在此進行詳細描述。如在此使用的，術語“本發明”不意圖限制要求保護的發明的範圍，而是僅出於說明的目的作為用於討論本發明的示例性實施例的術語。
本發明寬泛地包括使用WEDM製造沖孔件（諸如套筒沖孔件）的方法。在實施例中，形成胚件；利用接合器保持胚件；使用WEDM在工作部分中加工槽；使用WEDM製造工作部分的側離隙面；將工作部分銑削成最終尺寸；以及在工作部分的端部上形成錐形尖端。以上製程允許根據CAD模型並且更快速地製造沖孔件，因此，消除了對過於專門化設備的需求並改進了製造時間。
參照圖1，在實施例中，胚件100包括第一端100a和相對的第二端100b。胚件100可包括用作胚件100的結構主幹的基部105以及用於在完成和使用時執行沖孔操作的工作部分110。胚件100可以是任意材料，但在實施例中，胚件100由CPM（Crucible Particle Metallurgy）T15鋼製成。如以下參照圖7所討論的，製造製程包括形成胚件（諸如圖1中所示的胚件100）。
參照圖2，示出了根據本發明的實施例的保持胚件100的接合器115的側視透視圖以及製造由接合器115保持的胚件100的EDM機床120。如所示出的，EDM機床120可包括執行EDM機床120的加工/製造操作的金屬絲125。金屬絲125具有大約0.010''（英寸）的直徑，但本發明不限於此。
參照圖3，示出了根據實施例的EDM機床120將槽130製造到胚件100中的側視透視圖。如所示出的，金屬絲125可相對於胚件100的軸線以一定角度定位。例如但不受限於，金屬絲125可在1.25度至2.00度之間成角度，以避免在加工操作期間切割基部105。通過使金屬絲125成角度，沖孔件在完成時可在冷成形製程中更易於從套筒中拉出。
參照圖4，示出了根據實施例的EDM機床120製造工作部分110的離隙面（relief）的側視透視圖。例如，EDM機床120可使用WEDM技術製造導致六角部分140的過渡部分135。六角部分140可從過渡部分135的端部延伸到六角端部145。如圖5所示，可通過銑床150將工作部分110，特別是在一些實施例中，將六角部分140銑削成工作部分110/六角部分140的最終六角尺寸。如圖6所示，然後，可以將錐形尖端155加工到胚件100的六角端部145中，以完成該製程的加工部分。
圖7示出了根據實施例的製造沖孔件的方法700。如所示出的，方法700開始並進行至步驟705，在步驟705，如圖1所示，形成胚件。然後，方法700進行至步驟710，在步驟710，通過接合器115保持胚件100，如圖2所示。隨後是步驟715，在步驟715，可在胚件100中的工作部分110上形成槽130，如圖3所示。然後，方法700進行至步驟720，在步驟720，加工工作部分110的側離隙面（side relief）。在該步驟中，可使用EDM技術將過渡部分135和六角部分140加工到胚件100中，如圖4所示。然後，方法可進行至步驟725，在步驟725，將六角部分140銑削至其如圖5所示的最終尺寸，然後至步驟730，在步驟730，將錐形尖端155加工到六角端部145中。
然後，方法700可進行至步驟735，在步驟735，使沖孔件應力消除。例如，沖孔件可在1025oF 應力消除持續2小時。然後，方法700可進行至步驟740，在步驟740，表面塗覆沖孔件。例如，可利用氮化鋁鉻或氮化鈦塗覆沖孔件。
雖然圖7以及其他地方中的以上步驟在說明書中以特定的時間順序敘述，但是除非在權利要求中明確說明，否則不一定需要這樣的順序來實現本發明。此外，可從方法700中省略某些步驟，並且除非在所附權利要求中明確地敘述，否則這些步驟是可選的。
如在此使用的，術語“連接”和其功能性等同物不意圖必然地限制為兩個或更多個部件的直接機械連接。相反地，術語“連接”和其功能性等同物意圖指兩個或更多個物件、特徵、工件和/或環境物質之間的任意直接或間接的機械連接、電連接或化學連接。在一些示例中，“連接”還意味著一個物體與另一個物體成一體。
在前面的描述和附圖中闡述的內容僅以說明的方式提供，而不作為限制。儘管已經示出並描述了具體實施例，但是對於本領域技術人員而言將顯而易見的是，在不脫離發明人的貢獻的更寬泛方面的情況下，可以進行改變和修改。當基於現有技術以它們適當的視角觀察時，所尋求的保護的實際範圍意在權利要求中進行限定。
100:胚件 100a:第一端 100b:第二端 105:基部 110:工作部分 115:接合器 120:EDM機床 125:金屬絲 130:槽 135:過渡部分 140:六角部分 145:六角端部 150:銑床 155:錐形尖端
為了便於理解要保護的主題的目的，在附圖中示出了其實施例，通過對這些附圖的觀察，當結合以下的描述進行考慮時，要保護的主題及其結構、操作和許多優點應容易被理解和領會。 圖1是根據本發明的實施例的沖孔件胚件的側視透視圖。 圖2是根據本發明的實施例的EDM機床製造由接合器（adapter）保持的胚件的側視透視圖。 圖3是根據本發明的實施例的EDM機床將槽製造到胚件中的側視透視圖。 圖4是根據本發明的實施例的EDM機床製造工作部分的離隙面（relief）的側視透視圖。 圖5是根據本發明的實施例的銑床將工作部分銑削為最終的六角尺寸的側視透視圖。 圖6是根據本發明的實施例的在工作部分的端部加工有錐形尖端的完成的沖孔件的側視透視圖。 圖7是概述根據本發明的實施例的製造沖孔件的方法的流程圖。

Claims (19)

  1. 一種製造沖孔件的方法，包括：保持具有相對的第一端和第二端的胚件；利用電火花加工機床在所述胚件中的所述第二端附近形成槽；利用所述電火花加工機床在所述胚件中的所述槽與所述第二端之間形成六角部分；銑削所述六角部分來獲得最終的六角部分尺寸；以及在所述第二端處加工錐形尖端以形成所述六角部分的端部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述方法還包括在所述槽與所述六角部分之間形成過渡部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述電火花加工機床包括金屬絲，所述金屬絲具有0.010英寸的直徑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述胚件包括CPM T15鋼材料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述電火花加工機床包括金屬絲，並且，所述形成槽的步驟包括使所述金屬絲相對於所述胚件的軸線以1.25度至2.00度成角度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述方法還包括使所述沖孔件應力消除。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中所述使所述沖孔件應力消除的步驟包括加熱所述胚件至1025℉持續2小時。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述方法還包括表面塗覆所述沖孔件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中所述表面塗覆所述沖孔件的步驟包括利用氮化鋁鉻塗覆所述沖孔件。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中所述表面塗覆所述沖孔件的步驟包括利用氮化鈦塗覆所述沖孔件。
  11. 一種製造沖孔件的方法，包括：形成胚件；利用電火花加工機床加工所述胚件的幾何結構並在所述胚件中形成槽；銑削所述胚件的六角部分來獲得最終的六角部分尺寸；以及在所述六角部分的端部上加工錐形尖端。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述加工所述胚件的幾何結構的步驟包括形成所述六角部分。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述方法還包括利用接合器保持所述胚件。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述加工所述胚件的幾何結構的步驟包括在所述槽與所述六角部分之間形成過渡部分。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述電火花加工機床包括金屬絲，並且，所述形成所述槽的步驟包括使所述金屬絲相對於所述胚件的軸線以1.25度至2.00度的角度成角度。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述方法還包括使所述沖孔件應力消除。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中所述使所述沖孔件應力消除的步驟包括加熱所述沖孔件至1025℉持續2小時。
  18. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述方法還包括表面塗覆所述沖孔件。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中所述表面塗覆所述沖孔件的步驟包括利用氮化鋁鉻和氮化鈦中的一種塗覆所述沖孔件。
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