CN100471618C - 塑性材料加工制造的有规定断离位置的半成品及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及由塑性材料加工制造的带状半成品(1)，它至少可以分离成两个半成品段材，因此它至少有一对无屑加工成型的纵向楔形槽(2，3)，在楔关(2a，3a)之间保留厚度很小的连筋(4)，可用无屑处理方法施加很小的力就可以很容易地将其断离。本半成品特点是分离的边缘无毛边，有规定的分离面的几何形状，同时断裂部分极小，与通常的，例如：用滚刀切割技术分离的半成品相比，抗静态和动态负荷的能力，特别是抗交变弯曲负荷的能力得到改善。

Description

塑性材料加工制造的有规定断离位置的半成品及其用途
技术领域
本发明涉及的半成品是由塑性材料，特别是金属材料加工制造的，具有发明权利要求1所述特点。
背景技术
利用塑性材料，特别是金属材料加工制造大量规格不一的半成品，在加工过程中必定要根据宽度或长度进行初步加工，分割成多个料条或料段获得需要的几何形状。例如：根据实际用途所要求的宽度和/或长度，通过纵向和横向分割，成批加工制造带状半成品，大量加工制造时绝大部分按照滚压切割原理采用切割方法。
加工制造半成品用材，大都使用板带卷材，在纵向多条剪切设备上分割成许多窄的料带或料条，对于无损耗切割方法，是利用园盘式施转刀片(园盘刀)进行分割，在贯通式工作轴的双盘剪切机上装配园盘刀，滚圈和定距隔套，图1所示为加工制造方法所用设备的技术状态。(来源：成型技术手册/舒勒公司)斯普林格出版社，柏林，海德堡，纽约，1996，S.286页，图4，6，2)
一台用于纵向多条无屑剪切的，按照滚压切割原理的典型双盘剪切机主要由对称旋转的园盘刀组成，园盘刀既要固定在上下刀架上，并根据切割材料厚度保持合适间距，同时园盘刀的轴向也要紧固在带材上面和下面的刀轴上。按照一定的切割间距调整刀具位置，根据刀具浸入深度调整垂直方向的刀具相互位置，这方面的数值取决于材料本身的性质及其厚度，以及希望的切边形状，切割时上部园盘刀的弧形刀口面对下部园盘刀滚压，在刀具共同作用下一部分材料受到剪切，余下的材料厚度至完全分离时断裂。
就多数材料而言，断裂厚度取决于材料、厚度、硬度和材料性质，一般约为材料厚度的20—40％，自然形成的断裂区呈现特别粗糙的强制的断裂面，其形状由断裂的自由发展过程来决定，断裂区的形状和尺寸与刀具直接作用形成的剪切区有明显的差异，同时在靠近原来表面的地方形成切口毛边(图2)。
切口毛边是高度硬化的锐边缘材料，它超出理想分割材料的轮廓线，另外工艺参数对毛边形状和大小有很大影响。
切口毛边从各方面看都是不受欢迎的，它潜在着伤害操作人员的危险，在进一步加工过程中可能因为毛边而产生不必要的磨耗和斑痕，或者损坏周围的材料，在材料外边缘存在毛边无疑是使用方面的弱点，此处在动静负荷作用下开始形成裂纹，当对交变弯曲强度特别窄的条形材有很高的要求时，就要保持对切口质量极高要求。在剪切区内不良的带边形状、粗糙的断裂区和切口毛边都对交变弯曲强度有极大影响。因此，要尽最大努力将毛边形成减少到最低限度，以便有利于带毛边的分离的料带经济地进行角加工。
分离面的断裂部位形状不确定性是通常的经济适用的滚刀切割技术另一个缺点，为适应各种不同用途的需要，不用价格便宜的分离的带状半成品，而用价格贵的边缘经过修整加工的带材。另外，为达到前述的整个截面具有的几何形状的要求，也有使用线材的挤压和拔制产品代替。
发明内容
本发明的目的是公开一种塑性材料加工制造的有规定断离位置的半成品及其用途，在克服滚压切割技术进行分离所存在的缺点，而不致增加生产成本和降低生产效率。需要解决的任务如下：
制造有明确定义的断裂区层；
避免毛边形成；
减少磨耗和斑痕形成；
显著缩小断裂部分；
避免由断裂部分和毛边外层导致分离物的机械弱点；
依据本发明，任务解决办法是：由塑性材料，特别是金属材料加工制造的半成品，在半成品两个对应面上至少有相互对置的楔形槽一对，楔形槽的楔尖之间有一个连筋，其厚度d比半成品厚度D小，小到可以用无屑处理方法，施加很小的偏转力就能够使槽对划定的半成品部分断离。
需要特别指出的是，楔形槽是无屑加工成型的，半成品使用的材料主要是带形材料，本发明也同样可以使用，例如：条形材或异形材。同时也使用有复合镀层的带形材，例如：有镀锡的、镀银的或者镀镍的表面，其优点是楔形槽的楔面上可保留大部分镀层。
以下是本发明的特殊结构形式。
所述的连筋与楔形槽槽对确定的半成品延伸线是同心的。
所述的连筋与楔形槽槽对确定的半成品延伸线是偏心的。
所述的连筋与楔形槽槽对确定的半成品延伸线上加入一个边缘层。
所述的连筋厚度d≤0.1mm。
当带材半成品(1)的厚度D≤0.5mm时，连筋厚度d＝0.01至0.1mm。
所述的楔形槽的楔尖存在很小的位错。
所述的楔角α＝0°至120°。
所述的楔角α＝10°至80°。
所述的楔形槽的楔面不是平面。
所述的楔面是弧形的，波纹形的，阶梯形的或由其组成复合型横截面。
本发明的半成品使用的塑性材料是铜基材料或其复合材料。
本发明的半成品使用的塑性材料是铝基材料或其复合材料。
本发明的半成品使用的塑性材料是铁基材料或其复合材料。
本发明的半成品使用的塑性材料是锌基材料或其复合材料。
本发明的半成品使用的塑性材料是塑料，陶磁或其复合材料。
本发明采用的剪切方法和断裂分开方法是以双盘剪切机的工作原理为基础的。
建议：利用塑性材料，经过塑性无屑加工制造的需要进行分离的半成品，在垂直与未来的分离线上和同时在垂直立轴的半成品表面上配有两面对称的楔形槽，在两个尽可能精确对置的楔形槽的楔之间保留厚度很小的需要进行材料分离的连筋。
根据机器结构要求，从通常的双盘剪切机得知，可以使用对称旋转式刀具，为获得纵向楔形槽使用断面形状合适的轮盘形滚刀作为刀具，典型的楔形断面的轮盘形滚刀的楔角为10°—80°，轮盘形滚刀楔形刀尖的轴向和垂直方向位错应保持在极小程度，保证所用的精密的轮盘形滚刀达到给定的最小公差范围。
保留的连筋厚度，当半成品带材厚度在0.5mm以下时，连筋厚度为材料厚度的5至40％，受槽中材料挤压作用，半成品纵向和横向的材料流动可导致要分离半成品截面轮廓的变化。因此要考虑对受影响的表面形状精度进行冷压加工处理。
冷压加工处理目的在于，利用至少一个加工步骤，在槽对处得到一种近似直角的边缘结构。
另外，D≤0.2mm的薄带或薄片也有可能需要采用冷压加工处理，这是因为公差要求的问题，对于薄带或薄片来说要得到一个有明确定义的缺口是很困难的或者说是很不容易的，从经过初加工的带材来看，其楔形槽要经多步挤压加工处理才能得到设定的断裂位置。如：在楔形槽的部位上至少进行一次冷压加工处理后，使其具有一种近似直角形边缘形状。
这样准备好的半成品就可进入下一步工作，给楔形槽划定的半成品部分施加很小的偏转力就可以任何速度将其分离。
本发明半成品或者半成品段材的用途具有如下用途：
该半成品用于制造分离的半成品段材(6)，具有规定的断裂面(7)，断裂面(7)那里的延伸量约等于连筋(4)的厚度d。
该用于制造带状的半成品段材(6)，其特征在于：其尺寸为：厚度D＝10至μm300，宽度B＝0.5至25mm。
该半成品段材(6)用于制造挠性扁带电缆传输电信号或电能。
该半成品段材(6)用于制造机电结构部件，如：插塞连接器、继电器、接触簧片或其它类似机电结构部件。
该半成品段材(6)用于建筑业，如用于幕墙的复盖层或护板。
该半成品段材(6)用于制造焊接结构，特别是焊接管。分离的半成品段材，按照本发明处理方法可得到有明确定义的外边缘结构，断裂面完全在分离面之内，而不会触及原来的材料表面，断裂面延伸等于两个相互对置的楔形槽之间所形成的连筋厚度，它比通常的滚刀切口厚度要小好多倍，连筋完全分离后，在楔形槽对应位置上不会产生毛边。
附图说明
下面结合附图，对本发明进行详细说明。附图中：
图1纵向分割带状半成品技术状态；
图2毛边形成技术状态；
图3具有按照本发明加工的纵向楔形槽的带状半成品示意图；
图4本发明半成品制造和半成品段材分离示意图；
图5用于有缝管加工的半成品段材示意图，有纵向焊缝的焊接管正视图；
图6本发明半成品细部图及相互之间数据关系示例；
图7滚压步骤对设定断裂位置旁边的槽对构成的影响；
具体实施方式
图1和2所示为技术状态，现依照图3至图5加工制造示例对本发明作进一步说明。
按照图3和4的带状半成品1，厚度D，有两对纵向楔形槽2，3。楔形槽2和3有楔尖2a和3a，以及楔面2b和3b，在其之间形成楔角α，最好在楔尖2a、3a之间设定一个很小的位错，有一厚度很小连筋4，厚度d。
按照图4，楔形槽2，3是利用上和下刻槽轮5(此处只图示一个上部的)挤压成型的，楔形槽2、3之间的材料通过双面挤压过程***，连筋4是很薄的，虽然比强度提高了，但是材料的断裂延伸却大大地降低了，限定在连筋4的局部狭小范围内，借此而具有了可分离性，同时只需要很小力，在邻近楔形槽2、3的范围内按照图4所示箭头方向施加所需偏转力就可将半成品段材6分离开。
可以明显地看到，半成品段材6(两边)只有一个微小的断裂面7。
从图5也可以看到，在那里有一个这样半成品段材6加工制造的有缝管，可以纵向焊接成一个焊接管。
相关数值示例：
软化退火的SE—Cu58带材D＝0.20mm，用相互对置的和各浸入带材中0.080mm的楔形园盘刀尖分割成B＝6mm宽的条材(段材)6，轴向紧固在上下工作轴的园盘刀5的宽度与带条材宽度B相同一刀痕的园盘刀尖部为半个盘厚B/2，槽断面的楔角α＝20°，多个园盘刀5紧固在工作轴(2个)上之后，在机架上调整刀尖2a和3a的轴向摆动和径向跳动，借助该调整过程将楔形尖2a/3a倒园到盘尖半径≤5μm。
利用经过这样调整的园盘刀***，同时将制动后张力提升到对准带条的横截面加工制造纵向刻槽对称的带条6，连筋厚度d＝30至50μm，平均为40μm，相当于带厚D的20％。
将这样加工处理的卷材安装在一台继续加工机的开卷机构上，然后从卷材上依次手动分离下长约1m宽6mm的单件段材6，因此，每次总是将最外面段材6在轻微的带面偏转拉力作用下断裂，经后来对料样的检查表明断裂区在大约中心变化，横截面厚度约为40±10μm，不论在磨样中还是通过对断裂区的触模都没发现有毛边形成。分离的单件段料6横截面在要求的公差范围内，使用的带料横截面分离力没有产生不允许的残余塑性变形。在这样的继续加工机上与低压牵引的均匀加速的导轮上连续使单件段料6偏转断裂相结合来这样大量地分离单件段料6。
最后如图7中所显示的是，从图7a(参照图3)带状半成品1，带有楔形槽2、3和保留的连筋4开始，到例如三个滚压工序对槽对2、3结构形状的影响。
在第一个滚压工序后(图7b)在槽2、3部位已经达到近似直角边缘形状。
后两个滚压工序后，虽然原来的槽几乎完全被拉紧(图7c/7d)，但是槽2、3部位上仍然保留着设定的断裂部位7。

Claims (17)

1.一种由塑性材料加工制造的带状半成品，其特征在于：
所述塑性材料是铜基材料，
其厚度的最大值为0.5mm，
半成品(1)两个对应面至少有一对相互对置的楔形槽(2，3)，在楔形槽(2，3)的楔尖(2a，3a)之间有一个连筋(4)，连筋(4)的厚度d是半成品(1)的厚度D的5—40％，小到可以用无屑处理方法，施加很小的偏转力就能够使所述一对楔形槽(2，3)划定的半成品部分断离。
2.根据权利要求1的半成品，其特征在于：楔形槽(2，3)是无屑加工成型的。
3.根据权利要求1的半成品，其特征在于：带状的半成品是有复合镀层的。
4.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：连筋(4)与所述一对楔形槽(2，3)确定的半成品延伸线是同心的。
5.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：连筋(4)与所述一对楔形槽(2，3)确定的半成品延伸线是偏心的。
6.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：连筋厚度d为0.01—0.1mm。
7.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：楔形槽(2，3)的楔尖(2a，3a)存在很小的位错。
8.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：楔角α为0°至120°。
9.根据权利要求8的半成品，其特征在于：楔角α为10°至80°。
10.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：楔形槽(2，3)的楔面(2b，3b)不是平面。
11.根据权利要求10的半成品，其特征在于：楔面(2b，3b)具有弧形的、波纹形的、阶梯形的或由上述形状组成的复合型横截面。
12.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：使用的塑性材料是铜基复合材料。
13.根据权利要求1至3任意一个的半成品，其特征在于：对楔形槽(2，3)至少进行一次冷压成形处理，使其具有一种近似直角形边缘形状。
14.一种半成品段材(6)，用权利要求1至13任意一个的半成品通过分离制造而成，其具有规定的断裂面(7)，断裂面(7)那里的延伸量约等于连筋(4)的厚度d。
15.根据权利要求14所述的半成品段材(6)，其特征在于：其尺寸为：厚度D＝10至300μm，宽度B＝0.5至25mm。
16.根据权利要求14或15的半成品段材(6)用于制造传输电信号或电能的挠性扁带电缆。
17.根据权利要求14或15的半成品段材(6)用于制造机电结构部件，包括插塞连接器、继电器、接触簧片。
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