一种阶梯盒形类零件工艺成形方法

文档序号:9361228阅读:420来源:国知局
一种阶梯盒形类零件工艺成形方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钣金复杂零件成形方法,涉及提供一种阶梯盒形类零件的成形工艺方 法。
【背景技术】
[0002] 对于现有阶梯盒类零件成形,传统一般采用手工刨打或多次拉伸的方法,采用手 工刨打的方法,零件在刨打过程中,容易产生局部裂纹、局部变薄、锤痕等成形缺陷,严重时 造成零件的报废。此种方法零件完全依靠工人手工刨打成形,对工人技术水平要求非常高, 零件成形稳定性差,零件报废率较高,约为50%。采用多次拉伸的方法,由于受到材料本身 的成形性能限制,只能实现部分阶梯盒形类零件的成形,但成形过程中仍然存在局部变薄、 破裂、粗晶、起皱等成形缺陷,成形成本较高,成形成功率较低。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的是:根据塑性变形的基本规律,体积不变定律与最小阻力定律,提出 了一种拉伸与液压结合,缺陷少,成型成功率高,报废低的阶梯盒形件零件工艺成形方法。
[0004] 本发明的技术方案是:一种阶梯盒形类零件的成形工艺方法,其先对展开料进行 拉伸成形,然后经中间退火后进行液压成形,再钣金去余料并制孔,然后经热处理后,钣金 校形,其中,在拉伸成形时,将零件底部拉伸到位,由后续液压成形工序对拉伸到位的零件 底部作业成形出阶梯形。
[0005] 所述的阶梯盒形类零件的成形工艺方法,其具体过程如下:
[0006] 步骤1 :制取展开料
[0007] 根据具体阶梯盒形零件计算展开毛料尺寸,制取展开料;
[0008] 步骤2 :拉伸成形
[0009] 根据零件具体情况尺寸,选择拉伸模凸模圆角、凹模圆角,若零件内R角为R3mm, 高度为30mm,外形尺寸为:140mm X308mm,应将拉伸模凸模圆角R选择在R4mm至R6mm之间, 拉伸模凹模圆角R选择在R6mm至RlOmm之间。一般进行一次性拉伸作业,使得拉伸底部深 度达到广品最后深度;
[0010] 步骤3 :对拉伸完的产品进行退火消除残余应力;
[0011] 步骤4:液压成形
[0012] 零件引伸到位后,压模阴模自上而下运动,运动到零件底部时,压模阴模R角处与 压模阳模R角处共同作用下,使得该处材料开始塑性变形,随着压模阴模继续向下运动,压 模阴模R角处与压模阳模R角处开始对材料产生拉伸的作用,直至零件达到阶梯状态。
[0013] 步骤5 :钣金成形去除多余材料,然后热处理后,校形。
[0014] 本发明的优点是:本发明避免了原有成形过程中零件周边存在破裂、滑移线、粗 晶、"桔皮"、起皱等成形缺陷,提高了零件的质量,降低了产品报废率,节约了生产成本。因 成形缺陷导致的零件报废率由原有的30%降低至1%。
【附图说明】
[0015] 图1 :二层阶梯盒形零件典型图;
[0016] 图2 :工序安排简图;
[0017] 图3 :拉伸成形过程示意图;
[0018] 图4 :液压成形过程示意图;
[0019] 图5 :典型零件主视图;
[0020] 图6 :图5的A-A剖视图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0022] 对于大多数阶梯盒件类零件,多为圆形、长圆形、长方形等,对该类零件,均可采用 本发明方案进行成形。下面以二层阶梯盒形零件为例详细介绍成形工艺方法,典型零件见 附图1所示,具体工序安排见附图2所示,
[0023] (1)制展开料
[0024] 根据具体阶梯盒形零件计算展开毛料尺寸,毛料为长圆形,长宽尺寸分别为: 394mm、234mm,长圆处 R 角为 R11 7mm〇
[0025] (2)拉伸成形
[0026] 此步工序是比较关键的,是后续工序的基础,本步工序一般要实现两个目的,第 一、完成阶梯盒形零件第一层(即最大的一层或底层)阶梯的成形。第二、为第二层(即较 小层或顶层)阶梯预留足够的材料,为后续液压工序做好成形基础。
[0027] 此外,按照材料的变形和受力情况,拉伸过程中的任一时刻,工件材料可以划分为 五个区,分别为凸缘区、凹模圆角区、筒壁区、凸模圆角区、筒底区如附图3所示,各区材料 的变形和受力状态不同,凸模圆角区区域的材料在拉深一开始就受到凸模的冲压,在拉深 过程中,又受到双向应力的张拉和一定的弯曲作用,从而使厚度变薄,该区域材料应变硬化 效应增强,承载能力下降,零件容易破裂。为了避免,凸模圆角区区域的材料出产生缺陷, 在拉伸模具设计时,根据零件具体尺寸,内R为R2. 8mm,高度为31mm,外形尺寸为140mm X308mm,法兰边尺寸为20mm,选择凸模圆角R角为R4mm与凹模圆角R角为R8mm,来改善和 提高拉深性能。完成拉伸高度为31mm。
[0028] (3)中间退火
[0029] 主要是为了消除拉伸工序过程中对零件产生的残余应力。
[0030] (4)液压成形
[0031] 此步工序是成形阶梯形状的最后一步工序,根据塑性变形的基本规律,体积不变 定律与最小阻力定律,即(体积不变定律:金属在塑性变形过程中,材料体积不变,因此会 引起材料厚度不一致。最小阻力定律:金属变形总是沿着阻力最小的方向发展。)成形过 程见附图4所示:
[0032] 零件拉伸高度至31mm状态后,压模凹模自上而下运动,运动到零件高度31mm状态 位置时,压模凹模R角与压模凸模R角共同作用下,使得该处材料先开始塑性变形,随着压 模凹模继续向下运动,压模阴凹R角与压模凸模R角开始对材料产生拉伸的作用,直至零件 达到阶梯形状态。整个过程中,以下两点最重要,第一、零件拉伸高度至31mm状态参与变形 部分与零件达到阶梯形状态参与变形部分体积相同(即工序(2)拉伸成形时预留材料体积 与零件实际顶层阶梯材料体积相同)。第二、压模凹模R角与压模凸模R角除对材料产生弯 曲作用之外,还对材料产生了拉伸作用,只有选择合理的压模间隙才能是材料更好的流动, 确保零件成形时不产生缺陷。此处间隙为〇.2mm。该步用于成形附图6中:阶梯盒高度尺 寸16mm、15mm、角度尺寸为3°及附图6中外形尺寸R69. 8mm、R49. 8_。
[0033] (5)钣金成形
[0034] 此步工序去除多余材料,并制附图5中6-06.2mm、015, 5mm与031mm的孔。
[0035] (6)热处理
[0036] (7)钣金校形
[0037] 本发明方法的关键点在于较好的结合拉伸与液压两种方法,及制定较为合理的 拉伸工艺参数。拉伸用于零件预先成形,同时为后续液压工序预留材料,然后由液压工序完 成阶梯形的成形,充分发挥了零件延展性,也充分的利用金属塑性变形的体积不变原理。避 免了原有成形过程中零件周边存在破裂、滑移线、粗晶、"桔皮"、起皱等成形缺陷,提高了零 件的质量,降低了产品报废率,节约了生产成本。因成形缺陷导致的零件报废率由原有的 30 %降低至1%。
【主权项】
1. 一种阶梯盒形类零件的成形工艺方法,其特征在于,先对展开料进行拉伸成形,然后 经中间退火后进行液压成形,再钣金去余料,然后经热处理后,钣金校形,其中,在拉伸成形 时,将零件底部拉伸到位,由后续液压成形工序对拉伸到位的零件底部作业成形出阶梯形。2. 根据权利要求1所述的阶梯盒形类零件的成形工艺方法,其特征在于,具体过程如 下: 步骤1 :制取展开料 根据具体阶梯盒形零件计算展开毛料尺寸,制取展开料; 步骤2 :拉伸成形 根据零件具体情况尺寸,选择拉伸模凸模圆角、凹模圆角,若零件内R角为R3mm,高度 为30mm,外形尺寸为:140mm X308mm,应将拉伸模凸模圆角R选择在R4mm至R6mm之间,拉 伸模凹模圆角R选择在R6mm至RlOmm之间。一般进行一次性拉伸作业,使得拉伸底部深度 达到广品最后深度; 步骤3 :对拉伸完的产品进行退火消除残余应力; 步骤4 :液压成形 零件引伸到位后,压模凹模自上而下运动,运动到零件底部时,压模凹模R角处与压模 凸模R角处共同作用下,使得该处材料开始塑性变形,随着压模凹模继续向下运动,压模凹 模R角处与压模凸模R角处开始对材料产生拉伸的作用,直至零件达到阶梯状态; 步骤5 :钣金成形去除多余材料,然后热处理后,校形。3. 根据权利要求2所述的阶梯盒形类零件的成形工艺方法,其特征在于,该阶梯盒形 件可以一次拉伸到位,并可以为后续液压工序预留足够的材料,在拉伸高度的选择应考虑 拉伸模R角因素的影响,并保证拉伸成形时预留材料体积与零件实际顶层阶梯材料体积相 同。若零件总高度为30mm,拉伸模凸模圆角R4mm,拉伸模凹模圆角R8mm,选择拉伸工艺参数 时应该选择拉伸高度为31mm,比零件总高度略高,以避免拉伸模R角与零件实际R角不同, 使得预留材料不足,再后续液压工序时发生零件断裂。
【专利摘要】本发明属于钣金复杂零件成形方法,涉及提供一种阶梯盒形类零件的成形工艺方法。本发明先对展开料进行拉伸成形,然后经中间退火后进行液压成形,再钣金去余料,然后经热处理后,钣金校形,其中,在拉伸成形时,将零件底部拉伸到位,由后续液压成形工序对拉伸到位的零件底部作业成形出阶梯形。本发明实施时,拉伸用于零件预先成形,同时为后续液压工序预留材料,然后由液压工序完成阶梯形的成形,充分发挥了零件延展性,也充分的利用金属塑性变形的体积不变原理。避免了原有成形过程中零件周边存在破裂、滑移线、粗晶、“桔皮”、起皱等成形缺陷,提高了零件的质量,降低了产品报废率,节约了生产成本。因成形缺陷导致的零件报废率由原有的30%降低至1%。
【IPC分类】B21D35/00
【公开号】CN105081071
【申请号】CN201410213447
【发明人】黑东盛, 王安良
【申请人】哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月20日
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