CN102756247A - 一种厚板圆盘一次精冲成形方法 - Google Patents

一种厚板圆盘一次精冲成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供厚板圆盘一次精冲成形方法，包括步骤：1）设备、原材料和一次精冲成形上、下模的准备；2）一次精冲成形：①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲工位；②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模、圆孔凸模、异形孔凸模施加冲裁力FS，对传力杆、圆打杆、异形打杆施加压边力FR，对打杆施加反压力FG；③精冲机的下工作台向下运动，在压边力FR的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压力FG的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。该方法适用于大批量生产，具有操作简单、效率高、节约成本、质量稳定的特点。

Description

一种厚板圆盘一次精冲成形方法
技术领域
本发明涉及零件加工领域，具体涉及一种厚板圆盘一次精冲成形方法。
背景技术
圆盘是广泛应用脚手架中的一种花状金属零件。该零件材质为SS400或其他低碳钢，热轧或冷轧厚钢板，零件厚度为8-12mm，孔间壁薄，约为料厚的60%。该零件对断面质量要求较高，光亮带>75%，且异形孔和外轮廓不允许有撕裂，不垂直度和平面度也有较高的要求。因此该类零件在生产中需严格控制零件的断面质量，保证平面度和不垂直度。由于建筑行业的迅速发展，圆盘的需求量大，此外，在国防工业与汽车等行业中，如各种武器装备如坦克、装甲车、战斗机、还有航天工业也会用到类似圆盘厚度和形状的结构件。因此需要一种质量稳定、成本低、效率高、满足批量生产的成形方法。
传统的厚板加工方法有：
1、铸造。铸造时常见的缺陷有：气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足等，缺陷容易造成零件精度差，强度弱，在大批量下质量不稳定。
2、机加工。机械加工虽然能得到较好的产品质量，但其成本太高，在大批量生产下生产效率低。
3、线切割。线切割虽能得到较好的截面质量和性能，但生产效率低下。
4、普冲。普冲模具间隙大，难保证断面光亮带要求，且为单向压力，产品平面度和不垂直度也很难保证。
5、先预冲半成品，再精密成形的多工序结合方法。冲裁力和模具强度随冲裁零件板厚增加而增加，厚板零件一次精冲成形对精冲机总压力和模具强度有更高的要求，因此多采用分步成形方法，一般采用先预冲半成品，再精密成形，该方法保证产品质量，但多工序冲裁成形生产成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种厚板圆盘一次精冲成形方法，能够用于大批量生产。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1）准备工作：
设备的准备：准备液压摆式剪板机、全自动液压精冲机、平面砂带磨床；其中液压摆式剪板机的剪料精度≤±0.5mm，全自动液压精冲机总压力＞5000KN；
原材料的准备：准备厚板圆盘零件所要求的冷轧或热轧钢板，钢板厚度与厚板圆盘零件厚度相同，钢板经球化退火处理，调整液压摆式剪板机的后挡料尺寸和刃口间隙，压紧板料，将板料剪切为条料，剪料精度≤±0.5mm；
 一次精冲成形上、下模的准备：
a、一次精冲成形下模的准备：凹模的型腔与厚板圆盘零件的外轮廓相同，凹模的外轮廓与凹模框过渡配合，凹模上设有油槽和螺纹通孔；推板的端面形状与厚板圆盘零件底面相同，推板外轮廓与凹模间隙配合，单边配合间隙3-5μm，推板内孔和异形孔与圆孔凸模、异形孔凸模间隙配合，单边配合间隙3-5μm，推板设有螺纹孔，推板和顶件器挂台采用螺钉连接；
b、一次精冲成形上模的准备：凸凹模的下端面形状与厚板圆盘零件顶面相同，且凸凹模上设有与厚板圆盘零件上相同的圆孔和异形孔；凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，凸凹模的上端面设有螺纹孔；凸凹模与压板间隙配合，单边配合间隙3-5μm；
2）一次精冲成形：
①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲工位；
②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模、圆孔凸模、异形孔凸模施加冲裁力FS，对传力杆、圆打杆、异形打杆施加压边力FR，对打杆施加反压力FG，传力杆和打杆分别沿圆周均匀分布在一次精冲成形上、下模上；在冲裁力FS和压边力FR的作用下，精冲模具的凹模框、凹模、推板、圆孔凸模、异形孔凸模与精冲模具的压板，凸凹模、圆打杆、异形打杆将条料同时压紧；精冲机的下工作台继续向上运动，冲裁力FS大于压边力FR，反压力FG设定为小于压边力FR，条料剪切开始；当凸凹模进入凹模的同时圆孔凸模、异形孔凸模也进入凸凹模，同时压板和圆打杆、异形打杆在压边力FR的保护下上移，推板在反压力FG的保护下下移，剪切后的条料紧紧包在凸凹模上，厚板圆盘零件镶在凹模中；
③精冲机的下工作台向下运动，在压边力FR的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压力FG的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。
按上述方案，在原材料准备过程中，钢板经球化退火处理，获得的碳化物球化等级达到JB/T 5074-2007标准中的6级以上，且钢板球化退火后表面硬度低于HB150，均匀钢板原始组织。
按上述方案，将板料剪切成的条料宽度=厚板圆盘零件最大直径+2.2*料厚。
按上述方案，所述的凹模中设置的油槽宽度为2mm，深度为1mm，且油槽设置在送料方向一边，与凹模型腔间隔8mm，外轮廓与厚板圆盘零件的外轮廓相同。
按上述方案，所述凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，配合单边间隙取条料厚的5-5.5‰；凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，配合单边间隙取0.06-0.1mm。
按上述方案，所述的凹模、凸凹模、圆孔凸模、异形孔凸模选用V4E材料，热处理到HRC61-63，且去磁处理和表面镀TiCN。
本发明的有益效果为：
1、钢板球化退火处理降低了硬度，因而降低了零件精冲成形的冲裁力，便于一次精冲成形；一次精冲成形模选择合适的间隙，保证成形零件的尺寸精度和断面质量。
2、模具中的凸模、凸凹模、凹模选用合适的材料、热处理和表面处理技术，与传统的Cr12MoV等材料相比，大大提高模具强度和寿命。
3、凹模中设有油槽，不仅储存模具上的精冲油，节省资源，而且对即将精冲的条料部分冲裁区域起到润滑作用，提高材料剪切面质量。
4、该方法适用于大批量生产，具有操作简单、效率高、节约成本、质量稳定的特点。
附图说明
图1为常用厚板圆盘的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为厚板圆盘成形工艺流程图；
图4为厚板圆盘一次精冲成形模结构示意图；
图5为凹模的结构示意图；
图6为凸凹模的结构示意图；
图7为图6的B-B剖视图；
图8为推板的结构示意图；
图中：1.厚板圆盘零件，1-1.异形孔，1-2.圆孔，2.条料，3.凹模框，4.凹模，4-1.油槽，4-2.螺纹通孔，5.推板，6.异形孔凸模、7.打杆，8.圆孔凸模、9.顶件器挂台，10.传力杆，11.圆打杆，12.异形打杆，13.凸凹模、14.压板。
具体实施方式
图1为常用厚板圆盘的结构示意图，图2为图1的A-A剖视图，厚板圆盘零件1中间设有圆孔1-2，围绕圆孔1-2设有对称的异形孔1-1，厚板圆盘零件1的底面与顶面形状相同。其中圆盘1的材质为SS400，厚度为9mm，外径123.5mm，孔间壁为料厚的60%。零件对断面质量要求较高，光亮带>75%，且异形孔和外轮廓不允许有撕裂，不垂直度0.025mm，平面度0.3mm。
图3为厚板圆盘成形工艺流程图，它包括以下步骤：
1）准备工作：
设备的准备：准备液压摆式剪板机、全自动液压精冲机、平面砂带磨床；其中液压摆式剪板机的剪料精度≤±0.5mm（本实施例为±0.5mm），全自动液压精冲机总压力＞5000KN（本实施例为6300KN）。
原材料的准备：准备厚板圆盘零件所要求的冷轧或热轧钢板，钢板厚度与厚板圆盘零件厚度相同。钢板经球化退火处理，获得的碳化物球化等级达到JB/T 5074-2007标准中的6级以上，且钢板球化退火后表面硬度低于HB150（本实施例碳化物球化等级6级，表面硬度低于HB120），均匀钢板原始组织。调整液压摆式剪板机的后挡料尺寸和刃口间隙，压紧板料，将板料剪切为条料（如图4中的2），条料宽度=厚板圆盘零件最大直径+2.2*料厚，剪料精度≤±0.5mm（本实施例中厚板圆盘零件厚9mm，圆盘最大直径123.5mm，条料宽度为143.5mm，剪料精度±0.5mm）。
 一次精冲成形上、下模的准备，如图4所示：
a、一次精冲成形下模的准备：凹模4的型腔与厚板圆盘零件1的外轮廓相同，如图5所示，凹模4的外轮廓与凹模框5过渡配合，配合间隙H7n6；凹模4上设有油槽4-1和螺纹通孔4-2（本实施例为4-M12螺纹通孔），油槽4-1宽度为2mm，深度为1mm，且油槽设置在送料方向一边，与凹模型腔间隔8mm，外轮廓与厚板圆盘零件的外轮廓相同；推板5的端面形状与厚板圆盘零件1底面相同，如图8所示，推板5外轮廓与凹模4间隙配合，单边配合间隙3-5μm，推板5内孔和异形孔与圆孔凸模8、异形孔凸模6间隙配合，单边配合间隙3-5μm，推板5设有螺纹孔（本实施例为4-M4和2-M5螺纹孔），推板5和顶件器挂台9采用螺钉连接；
b、一次精冲成形上模的准备：凸凹模13的下端面形状与厚板圆盘零件1顶面相同，如图6所示，图7为图6的B-B剖视图，凸凹模13上设有与厚板圆盘零件1上相同的圆孔和异形孔；凸凹模13的外轮廓以凹模4为基准间隙配合，配合单边间隙取条料厚的5-5.5‰（本实施例为料厚的5.5‰）；凸凹模13的圆孔和异形孔与圆打杆11、异形打杆12间隙配合，配合单边间隙取0.06-0.1mm；凸凹模13的上端面设有螺纹孔（本实施例为4-M16和4-M8螺纹孔）。凸凹模与压板间隙配合，单边配合间隙3-5μm。
所述的凹模、凸凹模、圆孔凸模、异形孔凸模选用V4E材料，热处理到HRC61-63，且去磁处理和表面镀TiCN。
2）一次精冲成形：
①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲工位；
②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模4、圆孔凸模8、异形孔凸模6施加冲裁力FS，对传力杆10、圆打杆11、异形打杆12施加压边力FR，对打杆7施加反压力FG，传力杆10和打杆7分别沿圆周均匀分布在一次精冲成形上、下模上，一般个数为3-9个；在冲裁力FS和压边力FR的作用下，精冲模具的凹模框3、凹模4、推板5、圆孔凸模8、异形孔凸模6与精冲模具的压板14，凸凹模13、圆打杆11、异形打杆12将条料2同时压紧；精冲机的下工作台继续向上运动，冲裁力FS大于压边力FR，反压力FG设定为小于压边力FR，条料2剪切开始；当凸凹模13进入凹模4的同时圆孔凸模8、异形孔凸模6也进入凸凹模13，同时压板14和圆打杆11、异形打杆12在压边力FR的保护下上移，推板5在反压力FG的保护下下移，剪切后的条料2紧紧包在凸凹模13上，厚板圆盘零件1镶在凹模4中；
③精冲机的下工作台向下运动，在压边力FR的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压力FG的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。
成形后的厚板圆盘零件1光亮带达到95%，接近100%，异形孔和外轮廓无撕裂，不垂直度和平面度都达到了零件的技术要求。与传统成形方法对比，本发明开拓了厚板圆盘零件精冲成形途径。

Claims (6)

1.一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1）准备工作：
设备的准备：准备液压摆式剪板机、全自动液压精冲机、平面砂带磨床；其中液压摆式剪板机的剪料精度≤±0.5mm，全自动液压精冲机总压力＞5000KN；
原材料的准备：准备厚板圆盘零件所要求的冷轧或热轧钢板，钢板厚度与厚板圆盘零件厚度相同，钢板经球化退火处理，调整液压摆式剪板机的后挡料尺寸和刃口间隙，压紧板料，将板料剪切为条料，剪料精度≤±0.5mm；
 一次精冲成形上、下模的准备：
a、一次精冲成形下模的准备：凹模的型腔与厚板圆盘零件的外轮廓相同，凹模的外轮廓与凹模框过渡配合，凹模上设有油槽和螺纹通孔；推板的端面形状与厚板圆盘零件底面相同，推板外轮廓与凹模间隙配合，单边配合间隙3-5μm，推板内孔和异形孔与圆孔凸模、异形孔凸模间隙配合，单边配合间隙3-5μm，推板设有螺纹孔，推板和顶件器挂台采用螺钉连接；
b、一次精冲成形上模的准备：凸凹模的下端面形状与厚板圆盘零件顶面相同，且凸凹模上设有与厚板圆盘零件上相同的圆孔和异形孔；凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，凸凹模的上端面设有螺纹孔，凸凹模与压板间隙配合，单边配合间隙3-5μm；
2）一次精冲成形：
①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲工位；
②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模、圆孔凸模、异形孔凸模施加冲裁力Fs，对传力杆、圆打杆、异形打杆施加压边力FR，对打杆施加反压力FG，传力杆和打杆分别沿圆周均匀分布在一次精冲成形上、下模上；在冲裁力FS和压边力FR的作用下，精冲模具的凹模框、凹模、推板、圆孔凸模、异形孔凸模与精冲模具的压板，凸凹模、圆打杆、异形打杆将条料同时压紧；精冲机的下工作台继续向上运动，冲裁力FS大于压边力FR，反压力FG设定为小于压边力FR，条料剪切开始；当凸凹模进入凹模的同时圆孔凸模、异形孔凸模也进入凸凹模，同时压板和圆打杆、异形打杆在压边力FR的保护下上移，推板在反压力FG的保护下下移，剪切后的条料紧紧包在凸凹模上，厚板圆盘零件镶在凹模中；
③精冲机的下工作台向下运动，在压边力FR的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压力FG的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。
2.根据权利要求1所述的一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于：在原材料准备过程中，钢板经球化退火处理，获得的碳化物球化等级达到JB/T 5074-2007标准中的6级以上，且钢板球化退火后表面硬度低于HB150，均匀钢板原始组织。
3.根据权利要求1所述的一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于：将板料剪切成的条料宽度=厚板圆盘零件最大直径+2.2*料厚。
4.根据权利要求1所述的一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于：所述的凹模中设置的油槽宽度为2mm，深度为1mm，且油槽设置在送料方向一边，与凹模型腔间隔8mm，外轮廓与厚板圆盘零件的外轮廓相同。
5.根据权利要求1所述的一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于：所述凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，配合单边间隙取条料厚的5-5.5‰；凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，配合单边间隙取0.06-0.1mm。
6.根据权利要求1所述的一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于：所述的凹模、凸凹模、圆孔凸模、异形孔凸模选用V4E材料，热处理到HRC61-63，且去磁处理和表面镀TiCN。
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Denomination of invention: A one-time fine blanking forming method for thick plate disc

Effective date of registration: 20220629

Granted publication date: 20150812

Pledgee: Bank of China Limited Wuhan Qingshan sub branch

Pledgor: WUHAN HUAXIA FINE-BLANKING TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022420000207