專利名稱：一種厚板圓盤一次精沖成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及零件加工領(lǐng)域，具體涉及一種厚板圓盤一次精沖成形方法。
背景技術(shù)：
圓盤是廣泛應(yīng)用腳手架中的一種花狀金屬零件。該零件材質(zhì)為SS400或其他低碳鋼，熱軋或冷軋厚鋼板，零件厚度為8-12mm，孔間壁薄，約為料厚的60%。該零件對(duì)斷面質(zhì)量要求較高，光亮帶>75%，且異形孔和外輪廓不允許有撕裂，不垂直度和平面度也有較高的要求。因此該類零件在生產(chǎn)中需嚴(yán)格控制零件的斷面質(zhì)量，保證平面度和不垂直度。由于建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，圓盤的需求量大，此外，在國(guó)防工業(yè)與汽車等行業(yè)中，如各種武器裝備如坦克、裝甲車、戰(zhàn)斗機(jī)、還有航天工業(yè)也會(huì)用到類似圓盤厚度和形狀的結(jié)構(gòu)件。因此需要一種質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、效率高、滿足批量生產(chǎn)的成形方法。
傳統(tǒng)的厚板加工方法有
I、鑄造。鑄造時(shí)常見的缺陷有氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂、冷隔、澆不足等，缺陷容易造成零件精度差，強(qiáng)度弱，在大批量下質(zhì)量不穩(wěn)定。2、機(jī)加工。機(jī)械加工雖然能得到較好的產(chǎn)品質(zhì)量，但其成本太高，在大批量生產(chǎn)下生產(chǎn)效率低。3、線切割。線切割雖能得到較好的截面質(zhì)量和性能，但生產(chǎn)效率低下。4、普沖。普沖模具間隙大，難保證斷面光亮帶要求，且為單向壓力，產(chǎn)品平面度和不垂直度也很難保證。5、先預(yù)沖半成品，再精密成形的多工序結(jié)合方法。沖裁力和模具強(qiáng)度隨沖裁零件板厚增加而增加，厚板零件一次精沖成形對(duì)精沖機(jī)總壓力和模具強(qiáng)度有更高的要求，因此多采用分步成形方法，一般采用先預(yù)沖半成品，再精密成形，該方法保證產(chǎn)品質(zhì)量，但多工序沖裁成形生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種厚板圓盤一次精沖成形方法，能夠用于大
批量生產(chǎn)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于它包括以下步驟
I)準(zhǔn)備工作
設(shè)備的準(zhǔn)備準(zhǔn)備液壓擺式剪板機(jī)、全自動(dòng)液壓精沖機(jī)、平面砂帶磨床；其中液壓擺式剪板機(jī)的剪料精度彡±0. 5mm，全自動(dòng)液壓精沖機(jī)總壓力> 5000KN ；
原材料的準(zhǔn)備準(zhǔn)備厚板圓盤零件所要求的冷軋或熱軋鋼板，鋼板厚度與厚板圓盤零件厚度相同，鋼板經(jīng)球化退火處理，調(diào)整液壓擺式剪板機(jī)的后擋料尺寸和刃口間隙，壓緊板料，將板料剪切為條料，剪料精度< ±0. 5mm；
一次精沖成形上、下模的準(zhǔn)備a、一次精沖成形下模的準(zhǔn)備凹模的型腔與厚板圓盤零件的外輪廓相同，凹模的外輪廓與凹模框過渡配合，凹模上設(shè)有油槽和螺紋通孔；推板的端面形狀與厚板圓盤零件底面相同，推板外輪廓與凹模間隙配合，單邊配合間隙3-5 ym，推板內(nèi)孔和異形孔與圓孔凸模、異形孔凸模間隙配合，單邊配合間隙3-5 u m,推板設(shè)有螺紋孔，推板和頂件器掛臺(tái)采用螺釘連接；
b、一次精沖成形上模的準(zhǔn)備凸凹模的下端面形狀與厚板圓盤零件頂面相同，且凸凹模上設(shè)有與厚板圓盤零件上相同的圓孔和異形孔；凸凹模的外輪廓以凹模為基準(zhǔn)間隙配合，凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，凸凹模的上端面設(shè)有螺紋孔；凸凹模與壓板間隙配合，單邊配合間隙3-5 y m ;
2)一次精沖成形
①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機(jī)的上、下臺(tái)面上，精沖模具在開啟位置時(shí)，將條料送到精沖工位； ②啟動(dòng)精沖機(jī)，精沖機(jī)的下工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)凹模、圓孔凸模、異形孔凸模施加沖裁力Fs，對(duì)傳力桿、圓打桿、異形打桿施加壓邊力Fk，對(duì)打桿施加反壓力Fe，傳力桿和打桿分別沿圓周均勻分布在一次精沖成形上、下模上；在沖裁力匕和壓邊力匕的作用下，精沖模具的凹模框、凹模、推板、圓孔凸模、異形孔凸模與精沖模具的壓板，凸凹模、圓打桿、異形打桿將條料同時(shí)壓緊；精沖機(jī)的下工作臺(tái)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，沖裁力Fs大于壓邊力Fk，反壓力Fc設(shè)定為小于壓邊力Fk，條料剪切開始；當(dāng)凸凹模進(jìn)入凹模的同時(shí)圓孔凸模、異形孔凸模也進(jìn)入凸凹模，同時(shí)壓板和圓打桿、異形打桿在壓邊力Fk的保護(hù)下上移，推板在反壓力Fe的保護(hù)下下移，剪切后的條料緊緊包在凸凹模上，厚板圓盤零件鑲在凹模中；
③精沖機(jī)的下工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，在壓邊力Fk的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓力Ftj的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。按上述方案，在原材料準(zhǔn)備過程中，鋼板經(jīng)球化退火處理，獲得的碳化物球化等級(jí)達(dá)到JB/T 5074-2007標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)以上，且鋼板球化退火后表面硬度低于HB150，均勻鋼板原始組織。按上述方案，將板料剪切成的條料寬度=厚板圓盤零件最大直徑+2. 2*料厚。按上述方案，所述的凹模中設(shè)置的油槽寬度為2mm，深度為1mm，且油槽設(shè)置在送料方向一邊，與凹模型腔間隔8mm,外輪廓與厚板圓盤零件的外輪廓相同。按上述方案，所述凸凹模的外輪廓以凹模為基準(zhǔn)間隙配合，配合單邊間隙取條料厚的5-5. 5%0 ;凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，配合單邊間隙取
0.06-0. Imm0按上述方案，所述的凹模、凸凹模、圓孔凸模、異形孔凸模選用V4E材料，熱處理到HRC61-63，且去磁處理和表面鍍TiCN。本發(fā)明的有益效果為
I、鋼板球化退火處理降低了硬度，因而降低了零件精沖成形的沖裁力，便于一次精沖成形；一次精沖成形模選擇合適的間隙，保證成形零件的尺寸精度和斷面質(zhì)量。 2、模具中的凸模、凸凹模、凹模選用合適的材料、熱處理和表面處理技術(shù),與傳統(tǒng)的Crl2MoV等材料相比，大大提高模具強(qiáng)度和壽命。
3、凹模中設(shè)有油槽，不僅儲(chǔ)存模具上的精沖油，節(jié)省資源，而且對(duì)即將精沖的條料部分沖裁區(qū)域起到潤(rùn)滑作用，提高材料剪切面質(zhì)量。4、該方法適用于大批量生產(chǎn)，具有操作簡(jiǎn)單、效率高、節(jié)約成本、質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。


圖I為常用厚板圓盤的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I的A-A剖視 圖3為厚板圓盤成形工藝流程 圖4為厚板圓盤一次精沖成形|吳結(jié)構(gòu)不意 圖5為凹|旲的結(jié)構(gòu)不意圖； 圖6為凸凹模的結(jié)構(gòu)示意 圖7為圖6的B-B剖視 圖8為推板的結(jié)構(gòu)示意 圖中1.厚板圓盤零件，1-1.異形孔，1-2.圓孔，2.條料，3.凹模框，4.凹模，4-1.油槽，4-2.螺紋通孔，5.推板，6.異形孔凸模、7.打桿，8.圓孔凸模、9.頂件器掛臺(tái)，10.傳力桿，11.圓打桿，12.異形打桿，13.凸凹模、14.壓板。
具體實(shí)施例方式圖I為常用厚板圓盤的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖I的A-A剖視圖，厚板圓盤零件I中間設(shè)有圓孔1-2，圍繞圓孔1-2設(shè)有對(duì)稱的異形孔1-1，厚板圓盤零件I的底面與頂面形狀相同。其中圓盤I的材質(zhì)為SS400，厚度為9mm，外徑123. 5mm，孔間壁為料厚的60%。零件對(duì)斷面質(zhì)量要求較高，光亮帶>75%，且異形孔和外輪廓不允許有撕裂，不垂直度O. 025mm,平面度O. 3mm。圖3為厚板圓盤成形工藝流程圖，它包括以下步驟
I)準(zhǔn)備工作
設(shè)備的準(zhǔn)備準(zhǔn)備液壓擺式剪板機(jī)、全自動(dòng)液壓精沖機(jī)、平面砂帶磨床；其中液壓擺式剪板機(jī)的剪料精度彡±0. 5mm (本實(shí)施例為±0. 5mm)，全自動(dòng)液壓精沖機(jī)總壓力> 5000KN(本實(shí)施例為6300KN)。原材料的準(zhǔn)備準(zhǔn)備厚板圓盤零件所要求的冷軋或熱軋鋼板，鋼板厚度與厚板圓盤零件厚度相同。鋼板經(jīng)球化退火處理，獲得的碳化物球化等級(jí)達(dá)到JB/T 5074-2007標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)以上，且鋼板球化退火后表面硬度低于HB150 (本實(shí)施例碳化物球化等級(jí)6級(jí)，表面硬度低于HB120)，均勻鋼板原始組織。調(diào)整液壓擺式剪板機(jī)的后擋料尺寸和刃口間隙，壓緊板料，將板料剪切為條料(如圖4中的2)，條料寬度=厚板圓盤零件最大直徑+2. 2*料厚，剪料精度< ±0. 5mm (本實(shí)施例中厚板圓盤零件厚9mm,圓盤最大直徑123. 5mm,條料寬度為143. 5mm，剪料精度±0. 5mm)。一次精沖成形上、下模的準(zhǔn)備，如圖4所示
a、一次精沖成形下模的準(zhǔn)備凹模4的型腔與厚板圓盤零件I的外輪廓相同，如圖5所示，凹模4的外輪廓與凹模框5過渡配合，配合間隙H7n6 ;凹模4上設(shè)有油槽4_1和螺紋通孔4-2 (本實(shí)施例為4-M12螺紋通孔)，油槽4-1寬度為2mm，深度為1mm，且油槽設(shè)置在送料方向一邊，與凹模型腔間隔8mm，外輪廓與厚板圓盤零件的外輪廓相同；推板5的端面形狀與厚板圓盤零件I底面相同，如圖8所示，推板5外輪廓與凹模4間隙配合，單邊配合間隙
3-5 V- m,推板5內(nèi)孔和異形孔與圓孔凸模8、異形孔凸模6間隙配合,單邊配合間隙3-5 u m,推板5設(shè)有螺紋孔(本實(shí)施例為4-M4和2-M5螺紋孔)，推板5和頂件器掛臺(tái)9采用螺釘連接;
b、一次精沖成形上模的準(zhǔn)備凸凹模13的下端面形狀與厚板圓盤零件I頂面相同，如圖6所示，圖7為圖6的B-B剖視圖，凸凹模13上設(shè)有與厚板圓盤零件I上相同的圓孔和異形孔；凸凹模13的外輪廓以凹模4為基準(zhǔn)間隙配合，配合單邊間隙取條料厚的5-5. 5%。(本實(shí)施例為料厚的5. 5%。);凸凹模13的圓孔和異形孔與圓打桿11、異形打桿12間隙配合,配合單邊間隙取0. 06-0. Imm ;凸凹模13的上端面設(shè)有螺紋孔(本實(shí)施例為4-M16和4-M8螺紋孔)。凸凹模與壓板間隙配合，單邊配合間隙3-5 Pm。所述的凹模、凸凹模、圓孔凸模、異形孔凸模選用V4E材料，熱處理到HRC61-63，且 去磁處理和表面鍍TiCN。2)—次精沖成形
①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機(jī)的上、下臺(tái)面上，精沖模具在開啟位置時(shí)，將條料送到精沖工位；
②啟動(dòng)精沖機(jī)，精沖機(jī)的下工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)凹模4、圓孔凸模8、異形孔凸模6施加沖裁力Fs，對(duì)傳力桿10、圓打桿11、異形打桿12施加壓邊力Fk，對(duì)打桿7施加反壓力Fc，傳力桿10和打桿7分別沿圓周均勻分布在一次精沖成形上、下模上，一般個(gè)數(shù)為3-9個(gè)；在沖裁力Fs和壓邊力Fk的作用下，精沖模具的凹模框3、凹模4、推板5、圓孔凸模8、異形孔凸模6與精沖模具的壓板14，凸凹模13、圓打桿11、異形打桿12將條料2同時(shí)壓緊；精沖機(jī)的下工作臺(tái)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，沖裁力Fs大于壓邊力Fk，反壓力Fe設(shè)定為小于壓邊力Fk，條料2剪切開始；當(dāng)凸凹模13進(jìn)入凹模4的同時(shí)圓孔凸模8、異形孔凸模6也進(jìn)入凸凹模13，同時(shí)壓板14和圓打桿11、異形打桿12在壓邊力Fk的保護(hù)下上移，推板5在反壓力Fe的保護(hù)下下移，剪切后的條料2緊緊包在凸凹模13上，厚板圓盤零件I鑲在凹模4中；
③精沖機(jī)的下工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，在壓邊力Fk的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓力Ftj的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。成形后的厚板圓盤零件I光亮帶達(dá)到95%，接近100%，異形孔和外輪廓無撕裂，不垂直度和平面度都達(dá)到了零件的技術(shù)要求。與傳統(tǒng)成形方法對(duì)比，本發(fā)明開拓了厚板圓盤零件精沖成形途徑。
權(quán)利要求
1.ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于它包括以下步驟 1)準(zhǔn)備工作 設(shè)備的準(zhǔn)備準(zhǔn)備液壓擺式剪板機(jī)、全自動(dòng)液壓精沖機(jī)、平面砂帶磨床；其中液壓擺式剪板機(jī)的剪料精度彡±0. 5mm，全自動(dòng)液壓精沖機(jī)總壓カ> 5000KN ； 原材料的準(zhǔn)備準(zhǔn)備厚板圓盤零件所要求的冷軋或熱軋鋼板，鋼板厚度與厚板圓盤零件厚度相同，鋼板經(jīng)球化退火處理，調(diào)整液壓擺式剪板機(jī)的后擋料尺寸和刃ロ間隙，壓緊板料，將板料剪切為條料，剪料精度< ±0. 5mm； 一次精沖成形上、下模的準(zhǔn)備 a、一次精沖成形下模的準(zhǔn)備凹模的型腔與厚板圓盤零件的外輪廓相同，凹模的外輪廓與凹模框過渡配合，凹模上設(shè)有油槽和螺紋通孔；推板的端面形狀與厚板圓盤零件底面相同，推板外輪廓與凹模間隙配合，單邊配合間隙3-5 ym，推板內(nèi)孔和異形孔與圓孔凸摸、異形孔凸模間隙配合，單邊配合間隙3-5 u m,推板設(shè)有螺紋孔，推板和頂件器掛臺(tái)采用螺釘連接； b、一次精沖成形上模的準(zhǔn)備凸凹模的下端面形狀與厚板圓盤零件頂面相同，且凸凹模上設(shè)有與厚板圓盤零件上相同的圓孔和異形孔；凸凹模的外輪廓以凹模為基準(zhǔn)間隙配合，凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，凸凹模的上端面設(shè)有螺紋孔，凸凹模與壓板間隙配合，單邊配合間隙3-5 y m ; 2)一次精沖成形 ①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機(jī)的上、下臺(tái)面上，精沖模具在開啟位置時(shí)，將條料送到精沖エ位； ②啟動(dòng)精沖機(jī)，精沖機(jī)的下工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)凹模、圓孔凸模、異形孔凸模施加沖裁力Fs，對(duì)傳カ桿、圓打桿、異形打桿施加壓邊カFk，對(duì)打桿施加反壓カFe，傳カ桿和打桿分別沿圓周均勻分布在一次精沖成形上、下模上；在沖裁カFs和壓邊カFk的作用下，精沖模具的凹模框、凹模、推板、圓孔凸模、異形孔凸模與精沖模具的壓板，凸凹摸、圓打桿、異形打桿將條料同時(shí)壓緊；精沖機(jī)的下工作臺(tái)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，沖裁力Fs大于壓邊カFk，反壓力Fc設(shè)定為小于壓邊カFk，條料剪切開始；當(dāng)凸凹模進(jìn)入凹模的同時(shí)圓孔凸模、異形孔凸模也進(jìn)入凸凹摸，同時(shí)壓板和圓打桿、異形打桿在壓邊カFk的保護(hù)下上移，推板在反壓カFe的保護(hù)下下移，剪切后的條料緊緊包在凸凹模上，厚板圓盤零件鑲在凹模中； ③精沖機(jī)的下工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，在壓邊カFk的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓カFtj的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于在原材料準(zhǔn)備過程中，鋼板經(jīng)球化退火處理，獲得的碳化物球化等級(jí)達(dá)到JB/T 5074-2007標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)以上，且鋼板球化退火后表面硬度低于HB150，均勻鋼板原始組織。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于將板料剪切成的條料寬度=厚板圓盤零件最大直徑+2. 2*料厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于所述的凹模中設(shè)置的油槽寬度為2mm，深度為1mm，且油槽設(shè)置在送料方向ー邊，與凹模型腔間隔8mm，外輪廓與厚板圓盤零件的外輪廓相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于所述凸凹模的外輪廓以凹模為基準(zhǔn)間隙配合，配合單邊間隙取條料厚的5-5. 5%。；凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，配合單邊間隙取0. 06-0. 1_。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于所述的凹模、凸凹模、圓孔凸模、異形孔凸模選用V4E材料，熱處理到HRC61-63，且去磁處理和表面鍍TiCN。
全文摘要
本發(fā)明提供厚板圓盤一次精沖成形方法，包括步驟1)設(shè)備、原材料和一次精沖成形上、下模的準(zhǔn)備；2)一次精沖成形①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機(jī)的上、下臺(tái)面上，精沖模具在開啟位置時(shí)，將條料送到精沖工位；②啟動(dòng)精沖機(jī)，精沖機(jī)的下工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)凹模、圓孔凸模、異形孔凸模施加沖裁力FS，對(duì)傳力桿、圓打桿、異形打桿施加壓邊力FR，對(duì)打桿施加反壓力FG；③精沖機(jī)的下工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，在壓邊力FR的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓力FG的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。該方法適用于大批量生產(chǎn)，具有操作簡(jiǎn)單、效率高、節(jié)約成本、質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102756247SQ20121026665
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者萬俊, 張正威, 王祖華, 郭銀芳 申請(qǐng)人:武漢華夏精沖技術(shù)有限公司