专利名称：薄壁筒形件缩口模具的制造方法
薄壁筒形件缩口模具的制造方法所属领域本发明属于模具制造领域，涉及薄壁筒形件的模具制造，尤其是一种薄壁筒形件 缩口模具的制造方法。
背景技术：
薄壁筒形件为铝材质，因为其质量轻、相对强度较低，在多道次缩口压力加工时， 若模具制备不良，极易造成工件失稳变形，使薄壁筒形件底部产生变形，甚至报废；且薄壁 异型筒形件的高度尺寸一致性要求较高，因此，模具设计制造至关重要。鉴于当前薄壁筒形件进行多道次缩口时普遍采用热旋压缩口，导致工件容易出现 失稳现象，因此，提供一种可提高薄壁筒形件多道次缩口后的工件质量，保证薄壁筒形件底 部的平整、无变形，高度尺寸一致的模具是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种薄壁筒形件模具的制造方法， 通过本方法所制的缩口模具设计科学合理、结构制作简单、安装使用方便、工作寿命较长、 能够有效提高薄壁异型筒形件在进行多道次缩口加工时的工件质量与稳定性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的—种薄壁筒形件模具的制造方法，制造方法的步骤是(1)精确计算确定合理的缩口系数及缩口道次；A、缩口工艺主要参数的确定总缩口系数m总的确定m总=d/D式中d-缩口终了口部直径(mm) ；D-未缩口前筒形件直径(mm)；平均缩口系数m〒的确定m〒=0. 945 0. 965总缩口道次η的确定
Iogwa
N = & 总
log to平首次缩口系数Ki1的确定π^Ο^δ — ΟΙδ修正系数K的确定
K = IO mi 2各道次缩口系数mi的确定IHi = K(H)^m1 i = 1,2,3............n;各道次缩口后直径di的确定
di=ml.KiL2('-l)].Di = l,2,3............η;采用上述各公式及数据，将计算确定的ml，m2，m3……mn及dl，d2，d3，……dn对 应列表备用，即得缩口工艺主要参数；B、口部壁厚tn的精确计算tn = tn_x 机Idn η-第 η 道缩口 工序式中tn 缩口后口部壁厚(mm) ；V1 缩口前口部壁厚(mm)；Dn 缩口后口部直径(mm) ； (Ilri 缩口前口部直径(mm)；根据此公式得到各道缩口工序后的口部直径壁厚；(2)模具工作腔内各参数的确定第i次缩口后口部直壁与R曲线相交处的弦长Li的确定Li = (Ii-M式中di-i次缩口后口部直径；M-两侧R弧圆心间的距离；当M = 0时，Li = Cli第i次缩口后弦长Li至基准线AA的距离Hi的确定H1 =、4(4R2-L21)R-工件肩部圆弧半径；第i次缩口的单侧缩口量Ai的确定Δ i = (Cli^1-Cli) /2 ；缩口半锥角α的确定α彡30°缩口工件导入角β的确定β =30°第i次缩口后B’点至基准AA线距离Hb,,的确定Hm = 1^(AR2-L2m)Lb, i = Li+4 Ai B，点在R曲线上的弦长；第i次缩口后A’点至基准AA线距离Ηα，，的确定Ha, i = Hb, i+A' C' iA' C' i = 2Ai/tga A，B，间的垂直距离；缩口半锥角α的设计做壶体中心线MM，交基准线AA于0点，以0点为圆心，R为半径作肩部圆弧曲线， 以下简称R曲线；距匪线屯/2处作II线，使II平行于匪，II线为第i道次缩口半径垂线，交R曲 线于Q点；做(d^/2)垂线KK，交R曲线于B点，过B点作II线的垂线，交II于C点，则BC =Ai ；作B’ C’ 线，使 B’ C’ 平行于 BC，并令 B’ C’ = ；连接A’ B’两点，形成半锥角轮廓线A’ B’ ；分别采用过渡圆弧半径巧、r2使A’ B’与II线和R曲线过渡连接，形成完整的缩 口半锥角形状；
经计算给出HB'i尺寸并标注；(3)绘制模具图样根据上述设计计算，绘制模具图样，便于进行模具加工制造；(4)模具工作表面粗糙度的确定人工抛光加工，保证表面粗糙度Ra值 彡 0. 4μ m ；(5)模具工作表面的硬度模具工作表面的硬度HRC62以上。本发明的优点和有益效果为1、本制造方法所制造的模具采用普通钢(45#或40Cr)材料制造，经机加工制造及 热处理后，装配安装在“自动缩口压力机”的上滑台上。工作时，模具上/下往复循环自动 完成工件的缩口，生产效率高、质量好、操作简单。2、本制造方法充分考虑了薄壁筒形件进行多道次压力缩口时的工件失稳现象，并 将缩口力降到最小，有利于提高了薄壁筒形件多道次缩口后工件的合格率，保证薄壁筒形 件底部的平整、无变形，高度尺寸的一致性。3、本制造方法在“自动缩口机”与“专用夹具”的配合下，自动完成缩口操作。该 模具制备方法特别适用于各种薄壁筒形件自动化生产中，模具设计制造中使用4、本制造方法在薄壁异型筒形件缩口(外径Φ 100mm,高度180mm)加工工艺中是 一种划时代的变革，它彻底结束了传统工艺(热旋压缩口)延续了几十年的种种弊端，无论 在产品质量上，生产环境条件上，还是在行业中提高国际性竞争能力上，都带来了根本的改 变。5、采用本制造方法制造的模具，其加工产品的表面光滑，口部尺寸精度高 (士0. IOmm)，肩部形状丰满，一致性好，生产效率高，操作简单，生产环境好；采用该发明设 计的多道次缩口模具，理论依据充分、计算结果精确，模具加工精确、成功率高。6、本发明的模具制备方法简单，设计科学合理，安装使用方便，经久耐用，能够有 效地保证薄壁异型筒形件在进行多道次缩口质量，是一种新型的多道次缩口模具制备方 法，特别适用于各种薄壁筒形件进行缩口加工时使用。
图1是本发明薄壁异型筒形件缩口前后的示意图；图2是本发明模具工作内腔结构及主要参数图，其中D 未缩口前工件口部直径R 肩部弧形曲线半径(设定值)M 肩部两圆弧圆心间距离Di 第i次缩口后口部直径α 缩口半锥角β 缩口工件倒入角Li 第i次缩口后，口部直壁与R弧相交处的弦长Δ i 第i次缩口的单侧缩口量AA线基准线Hi 第i次缩口后，弦长至基准线AA的距离HB' i 第i次缩口后，B，点至基准线AA的距离HA’ i 第i次缩口后，A’点至基准线AA的距离。
图3是本发明半锥角设计原理示图。图4是本发明各道次模具实际形腔设计图，以九道次缩口为例。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施举例只是描述 性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。本发明的设计思路用模具在薄壁筒体横断面360°周圈上均勻施压，被加工表 面在合理的半锥角下紧贴模具工作腔表面，沿模具中轴线向口部延展，从而达到缩口的目 的。一种薄壁筒形件缩口模具的制造方法，制造方法的步骤是一、计算确定合理的缩口系数及缩口道次(薄壁异型筒形件缩口的前、后的示意 图见图1。)(一 )缩口工艺主要参数的确定1、总缩口系数m总的确定m总=d/D。式中d-缩口终了口部直径(mm) ；D-未缩口前筒形件直径(mm)。小数圆整原则保留小数点后三位有效数字，四舍五入的取舍原则。说明对于异型薄壁筒形件而言，0. 4 0. 5，缩口后整体较美观。2、平均缩口系数m平的确定:m平=0. 945 0. 965说明此数值为经验数据，其选择原则为料厚取小值；料薄取大值(工件用料一 般在t = 1 2mm)。3、总缩口道次η的确定
Iogwa
N = & 总
log to平圆整原则保留整数位，二舍三入取舍原则。4、首次缩 口系数 Hi1 的确定=Hi1 = 0. 925 0. 945。说明此数据为经验数据，其选择原则为(1)料厚在2mm左右取小值；料厚在Imm左右取大值。(2) D在130mm左右取较大值，D在80mm左右取较小值。5、修正系数K的确定
K = IO mi 2圆整原则保留小数点后五位有效数字，四舍五入取舍原则。6、各道次缩口系数Hii的确定叫=K(H)^m1 i = 1,2,3............η。圆整原则保留小数点后四位有效数字，四舍五入取舍原则。7、各道次缩口后直径di的确定成=圳.足[全(卜1)]./^= 1，2，3............η。
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圆整原则保留小数点后二位有效数字，四舍五入取舍原则。8、采用上述各公式及数据，将计算确定的Ivivm3……mn^d1,d2,d3,……dn对 应列表备用。具体实例，以九道次缩口参数进行计算缩口系数及缩口道次。有一壁厚为2mm，直径为Φ 80mm (Μ = 0)的筒形铝质工件，要求缩口至Φ 50mm，计 算确定需用缩口道次η及各道次的缩口系数mi和各道次缩口后的直径di。计算步骤一、求总缩口系数已知D = Φ80 ；d = Φ50 ；根据公式
Tni,=丛=50/80=0. 625
总 D二、求平均缩口系数根据经验数据m平=0. 945 0. 960 ；根据m平的选取原则，a.材料较厚；b.筒径 较小。故选m平=0.945。三、求缩口总道次η:
Iogwii,根据公式=--^其中mii= 0. 625 ；m平=0. 945。
log to平’“卞
Iogwii log 0.625η = -~^ = 5 = 8.30根据原整原则取η = 9 (次)
log to平 log 0.945四、求首次缩口系数Hi1 根据经验数据=Iii1 = 0. 925 0. 940。又根据选取原则选Hi1 = 0. 925。五、求修正系数K 已知m总=0. 625 = 0. 925 ；η = 9 ；则
_3]根据公式:K = !o108"^"^ = !O10W^o =1.00646六、求各道次缩口系数Hii 根据公式Hii= Κα_ .Hi1其中K=L 00646，Hii = 0. 925，i = 1,2,3,-------------9。贝丨J =IH1 = 0. 925，m2 = 0. 932，m3 = 0. 937，m4 = 0. 943 m5 = 0. 949，M6 = 0. 955，m7 = 0. 961 m8 = 0. 968 m9 = 0. 974.七、求各道次缩口后口部直径di a.用系数法计算根据公式Cli= dH · Hii则dl= 74. 00，d2 = 68. 89，d3 = 64. 55，d4 = 60. 87，d5 = 57. 77，d6 = 55. 17，d7 = 53. 02，d8 = 51. 32。b.用公式法计算根据公式成=㈣.足&—1)].Ζ)求d5 值= 在 d5 中...D = 80，ml = 0. 925，K=L 00646，i = 5。Λ d5 = 57. 78.
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公式法与系数法比较，两种算法相差在0. 01数量级。八、求2 Δ i 根据公式2 Δ i =屯_「屯则2Δ1 = 6，2Δ2 = 5· 11，2Δ3 = 4· 34，2Δ4 = 3· 68，2Δ5 = 3. 10，2Δ6 = 2· 60，2Δ7 = 2· 15，2Δ8 = 1· 70，2Δ9 = 1· 32。九、求Li:根据公式Li = Cli-M 当 M = O 时，Li = di则:L1= 74，L2 = 68. 89，L3 = 64. 55，L4 = 60. 87，L5 = 57. 77，L6 = 55. 17，L7 = 53. 02，L8 = 51. 32，L9 = 50. 00。十、列表九道次缩口参数表
权利要求
一种薄壁筒形件缩口模具的制造方法，其特征在于制造方法的步骤是(1)精确计算确定合理的缩口系数及缩口道次；A、缩口工艺主要参数的确定总缩口系数m总的确定m总＝d/D式中d 缩口终了口部直径(mm)；D 未缩口前筒形件直径(mm)；平均缩口系数m平的确定m平＝0.945～0.965总缩口道次n的确定首次缩口系数m1的确定m1＝0.925～0.945修正系数K的确定各道次缩口系数mi的确定mi＝K(i 1)·m1i＝1，2，3…………n；各道次缩口后直径di的确定 <mrow><msub> <mi>d</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><msubsup> <mi>m</mi> <mn>1</mn> <mi>i</mi></msubsup><mo>·</mo><msup> <mi>K</mi> <mrow><mo>[</mo><mfrac> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow></msup><mo>·</mo><mi>D</mi> </mrow>i＝1，2，3…………n；采用上述各公式及数据，将计算确定的m1，m2，m3……mn及d1，d2，d3，……dn对应列表备用，即得缩口工艺主要参数；B、口部壁厚tn的精确计算 <mrow><msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>t</mi> <mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><msqrt> <msub><mi>d</mi><mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>/</mo> <msub><mi>d</mi><mi>n</mi> </msub></msqrt> </mrow>n 第n道缩口工序式中tn缩口后口部壁厚(mm)；tn 1缩口前口部壁厚(mm)； Dn缩口后口部直径(mm)；dn 1缩口前口部直径(mm)；根据此公式得到各道缩口工序后的口部直径壁厚；(2)模具工作腔内各参数的确定第i次缩口后口部直壁与R曲线相交处的弦长Li的确定Li＝di M式中di i次缩口后口部直径；M 两侧R弧圆心间的距离；当M＝0时，Li＝di第i次缩口后弦长Li至基准线AA的距离Hi的确定 <mrow><msub> <mi>H</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msqrt> <mrow><mo>(</mo><msup> <mrow><mn>4</mn><mi>R</mi> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msubsup> <mi>L</mi> <mi>i</mi> <mn>2</mn></msubsup><mo>)</mo> </mrow></msqrt> </mrow>R 工件肩部圆弧半径；第i次缩口的单侧缩口量Δi的确定Δi＝(di 1 di)/2；缩口半锥角α的确定α≤30°缩口工件导入角β的确定β＝30°第i次缩口后B’点至基准AA线距离HB′i的确定 <mrow><msub> <mi>H</mi> <mrow><msup> <mi>B</mi> <mo>′</mo></msup><mi>i</mi> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msqrt> <mrow><mo>(</mo><msup> <mrow><mn>4</mn><mi>R</mi> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msubsup> <mi>L</mi> <mrow><msup> <mi>B</mi> <mo>′</mo></msup><mi>i</mi> </mrow> <mn>2</mn></msubsup><mo>)</mo> </mrow></msqrt> </mrow>LB′i＝Li+4ΔiB’点在R曲线上的弦长；第i次缩口后A’点至基准AA线距离HA’i的确定HA′i＝HB′i+A′C′iA′C′i＝2Δi/tgα A’B’间的垂直距离；缩口半锥角α的设计做壶体中心线MM，交基准线AA于O点，以O点为圆心，R为半径作肩部圆弧曲线，以下简称R曲线；距MM线di/2处作II线，使II平行于MM，II线为第i道次缩口半径垂线，交R曲线于Q点；做(di 1/2)垂线KK，交R曲线于B点，过B点作II线的垂线，交II于C点，则BC＝Δi；作B’C’线，使B’C’平行于BC，并令B’C’＝2Δi；连接A’B’两点，形成半锥角轮廓线A’B’；分别采用过渡圆弧半径r1、r2使A’B’与II线和R曲线过渡连接，形成完整的缩口半锥角形状；经计算给出HB′i及HA′i尺寸并标注；(3)绘制模具图样根据上述设计计算，绘制模具图样，便于进行模具加工制造；(4)模具工作表面粗糙度的确定人工抛光加工，保证表面粗糙度Ra值≤0.4μm；(5)模具工作表面的硬度模具工作表面的硬度HRC62以上。FDA0000028186640000011.tif,FDA0000028186640000012.tif
全文摘要
本发明涉及一种薄壁筒形件缩口模具的制造方法，步骤是1、精确计算确定合理的缩口系数及缩口道次，其关键是分配好各道次的缩口系数。作为缩口模具制备的理论依据。2、科学合理的设计多道次缩口模具结构、保证易于选材与加工制造。3、制定可行的加工制造工艺，保证缩口模具的制造精度。4、设计模具在“自动缩口压力机”上的安装结构，保证模具的定位精度。本发明的模具制备方法简单、设计科学合理、安装使用方便、经久耐用，能够有效地保证薄壁异型筒形件在进行多道次缩口质量，是一种新型的多道次缩口模具制备方法；特别适用于各种薄壁筒形件进行缩口加工时使用。
文档编号B21D41/04GK101954418SQ20101050686
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者孙树勋, 崔岩, 张孝云 申请人:际华三五二二装具饰品有限公司