专利名称：月牙形u形厚钢板落料零件落料工艺及落料模的替代工艺及模具的制作方法
技术领域：
月牙形U形厚钢板落料零件落料工艺及落料模的替代工艺及模具，属于机械制造行业中的金属冷冲压技术领域。
背景技术：
厚钢板“月牙形”和“U形”类的冷冲压落料零件，在机械制造行业的各类机械中都有广泛的用途。如6102Q柴油发动机上的发电机调节臂，就是“月牙形”的厚钢板落料零件， 其材料厚度为6mm，材质为65Mn，其外形如附图1所表示的几何形状，是月牙形的冷冲压落料零件，中间有调节长孔可以用冲孔工艺或者采用机械加工完成。按照现在国内外通行的常规的冷冲压落料工艺，排料时两个相邻的零件的工艺余料即搭边，对于搭边值的选取，国内外的工具书中推荐数据都是材料厚度乘以大于或者等于1的系数。因此对于如附图1 所示的落料零件的材料利用率很低；又特别是对于厚钢板落料零件，其落料模的使用寿命很低，实践证明对于本实施例而言，材质为65Mn，厚度为6mm的如附图1所示的零件其落料模的使用寿命约1900件，模具就彻底报废了 ；落料零件的模具分摊费用很高；产品的材料利用率很低；对于类似“月牙形”和“U形”落料零件而言，由于钢板生产轧制过程中形成金属纤维的方向性，故同一个零件的不同位置的力学性能差异大、零件的整体机械强度差。 关于材料利用率，附图1中该零件的投影面积为14672. 4平方毫米，按照附图2的排样图计算，材料利用率约为50%，所以“月牙形”类落料零件的材料利用率很低。对于“U形”类冷冲压落料零件而言其材料利用则更低；有的零件其材料利用率不到30% ；对于这类冷冲压落料零件的模具分摊费用很高；特别是对于“U形”类冷冲压落料零件在同一零件中的不同位置的机械强度差异性更大。附图1所示零件是6102Q车用柴油机上的发电机调节臂， 材质是65Mn、厚度是6mm，就是月牙形落料零件，用落料工艺的落料模落料时材料利用率约 50%，模具使用寿命约1900件就报废了。而且沿月牙形U形厚钢板落料零件金属纤维不连续而影响机械强度。
发明内容
为了克服背景工艺技术的不足，本发明提供“月牙形U形厚钢板落料工艺及落料模的替代工艺及模具”。对于厚钢板的界定可以用下述三个条件定义1、零件的厚宽比大于 0. 2，即落料零件的材料厚度与落料零件的宽度之比值大于0. 2 ；2、相对弯曲半径大于0. 2， 即月牙形U形落料零件的内侧曲率半径和外侧曲率半径的比值大于0. 2 ；3、落料零件材料的绝对厚度大于3. 5mm。解决上述技术问题的技术方案的技术要点是将钢板用剪板机裁成所需要的长度和宽度的直条料，并且直条料的长度方向和钢板生产中形成的金属纤维方向平行，即和钢板轧制的长度方向平行。将直条钢板数十件按照厚度方向整齐的重叠在一起，将其放置在弯形模具的凹模中，并且使直条钢板的宽度呈垂直于水平面的放置，弯形上模自动沿着重叠在一起的直条钢板的两个侧面将全部直条钢板整体夹紧，弯形凸模对夹紧的直条钢板进行弯形，而获得和落料工艺的落料零件相同的几何形状和尺寸的零件。该发明工艺的用途是替代月牙形U形厚钢板落料工艺及落料模具，低消耗高效率的生产月牙形U形厚钢板落料零件。该项发明符合又好又快发展的科学发展观的要求，有利于节能减排、发展低碳经济、建设资源节约型、环境友好型社会。本发明工艺的技术方案的工艺路线是1、按照落料零件的中心线计算展开长度；2、按照落料零件的展开长度和落料零件的宽度、在剪板机上裁剪成直条料、直条料的理论宽度是落料零件的宽度、但是根据弯曲变形的相对曲率半径，即弯曲零件内侧半径和弯曲零件外侧半径的比值大小，加上一个修正值为确定的下料宽度；3、并且直条料的长度方向和钢板生产中形成的金属纤维方向平行，即和钢板轧制的长度方向平行亦即与供货状态下的钢板长度方向平行；4、将直条钢板数十件整齐的重叠一起、使单件直条钢板的宽度垂直于水平面；5、将数十件整齐的重叠钢板放置在有自动夹紧装置的弯形模具中弯形。而获得和落料工艺的落料零件相同的几何形状和尺寸的零件。6、弯形之后用剪切模具将月牙形零件的两端剪切成半圆形。7对附图1左边的台阶用压形模具压形。即使是用落料工艺和落料模具生产该冷冲压零件，也必须有此道生产工序。本发明“月牙形U形厚钢板落料工艺及落料模的替代工艺及模具”的有益效果是1、月牙形落料零件的材料利用率由约50%提高99%以上，“U形”类落料零件的材料利用率由35%，提高99%以上；2、提高模具使用寿命、由约1900件提高到十万件以上；即单件产品的模具分摊费用降低为落料工艺的落料模具的分摊费用的1%，即节约模具的分摊费用99% ；3、采用本发明工艺生产的零件的金属纤维沿零件的长度方向连续分布，能够有效的提高零件的机械强度。
附图1是月牙形落料零件6102Q柴油机发电机调节臂的零件图。附图2是月牙形落料零件计算材料利用率的排料排样图。附图3是用替代工艺用剪板机剪裁直条料的排样图。附图4是替代工艺中的替代模具即弯形模具的结构图。
具体实施例方式结合附图对本发明工艺“月牙形U形厚钢板落料工艺及落料模的替代工艺及模具”详细描述如下解决上述技术问题的技术方案的技术要点概括的表述是将钢板用剪板机裁成所需要的长度和宽度的直条料，并且直条料的长度方向和钢板生产中轧制的长度方向平行。将直条钢板数十件整齐的重叠在一起，并且使直条钢板的宽度呈垂直于水平面的放置在弯形模具的凹模( 中，弯形上模中的压紧模(14)自动沿着重叠在一起的直条钢板的两个侧面将全部直条钢板整体夹紧，弯形凸模(6)对夹紧的直条钢板进行弯形，而获得和落料工艺的落料零件相同的几何形状和尺寸的零件。附图1是月牙形落料零件图，它是610 柴油机发电机调节臂，其材料厚度是6mm， 其材质是65Mn。单件的水平投影面积为14672. 4mm2。，由于该材质比较硬又比较厚，用传统的落料工艺落料模具生产时，模具使用寿命在1900件左右，模具就彻底报废了。附图2是月牙形落料零件计算材料利用率的排料排样图。按专业理论和工具书提供的设计数据，所作出的落料零件的排料排样图计算出的材料利用率约为50%附图3是用替代工艺用剪板机剪裁直条料的排样图。其长度是根据落料零件在其宽度的中心线沿长度方向的展开长度，理论宽度是落料零件的宽度、但是根据弯曲变形的相对曲率半径，即弯曲零件的内侧半径和弯曲零件的外侧半径的比值大小，加上一个修正值为确定的下料宽度。并且直条料的长度和钢板在生产过程中的轧制方向平行、即和供货状态下的钢板长度方向平行；这样保证金属在轧制过程中形成的金属纤维的长度方向，与下成的直条钢板的长度方向一致，这样有利于避免和克服在弯形工艺中由于弯形零件的相对曲率半径比较小时，外侧面出现裂纹。相对曲率半径的定义是弯形零件内侧的弯曲半径与弯形零件外侧的弯曲半径的比值。附图4是替代工艺中的替代模具即弯形模具的结构图。将直条钢板数十件按照厚度方向整齐的重叠在一起的高度亦即弯形模具中被弯形的直条钢板(10)的宽度(X)，必须大于原来落料零件的宽度(H)的2倍以上，使原来落料零件的宽度变成弯形工艺的被弯形的重叠在一起的数十件直条钢板(10)的厚度。并且满足下述条件B+2t > X ^ B+t ；式中B为弯形凹模O)的宽度、t为零件材料的厚度、X为数十件直条钢板按照厚度方向整齐的重叠在一起的实际宽度，而不是材料的理论厚度乘以重叠件数的乘积，而是实际精确测量材料的厚度乘以重叠件数的乘积。将直条钢板数十件整齐的重叠在一起进行弯形，一次弯形多少件如何确定？是依据设计计算的弯形力的大小选择设备吨位，并且根据条件关系式B+2t> X彡B+t;通过计算确定一次弯形多少件，和确定弯形凹模O)的宽度尺寸B。 弯形模具中的凹模O)的工作曲面和曲率半径与落料工艺的落料零件的外侧的几何形状和曲率半径相吻合，并且在两个侧面有两个弹簧复位孔，支撑复位弹簧(18)和两个包容螺钉(17)的螺纹盲孔。弯形上模自动沿着两个侧面将重叠在一起的直条钢板整体夹紧，弯形凸模(6)对夹紧的直条钢板进行弯形，其构造是两件自动夹紧模(14)和弯形凸模(6)通过螺钉(1 连接固定为一体，并且通过上模座(7)和模柄(8)固定在压力机滑块的下平面上，弯形凸模(6)工作面的几何形状和曲率半径与落料工艺的落料零件的内侧的几何形状和曲率半径相吻合。关于自动夹紧模(14)的构造是两件夹紧模(14)是固定在弯形凸模 (6)的宽度方向的两个侧面，构成敞口的槽形，其下端是下宽上窄的梯形，其上端是垂直于水平面的又互相平行的槽形，在滑块下行时先使两件矩形的压紧模(16)和两件L形的宽度调节板(15)自动向中心靠拢，并且压紧数十件重叠的直条钢板。关于的L形的宽度调节板 (15)，其构造特征是用改变宽度调节板(1 的厚度、来调节补偿压紧模(16)压紧若干件直条钢板之后，压紧模(16)和自动夹紧模(14)之间的间隙。使夹紧模(14)对压紧模(16) 既是刚好夹紧又是夹得足够紧。压紧模(16)的构造是有两个弹簧复位孔，支撑复位弹簧(18)，并且和弯形凹模O)中的弹簧复位孔的坐标位置和孔径相吻合。附图4主视图中的直条钢板(10)已被完全弯曲成形的状态C——C视图中的直条钢板(10)若干件重叠的剖面状态。下模座(1)固定在压力机工作台上。上模座(7)，模柄 (8)，长度定位块(5)，长度调节块(4)，宽度限位快(15)，为宽度限位调节块(16)。弯形上模(6)与上模座(7)模柄(8)与压力机滑块紧固为一体，当压力机滑块下行时弯形上模(6) 压下压下直条钢板(10)并且使其与弯形凹模( 呈全面压紧性质接触故使重叠的直条钢板(10)弯形；从而获得与冷冲压落料工艺落料零件外形完全一致的月牙形U形厚钢板弯形零件。附图4中的俯视图为去掉弯形上模后的俯视图。下模座(1)安装固定在压力机工作台上；弯形凹模( 的下部有燕尾座，用斜楔(19)紧固在下模座(1)的燕尾槽中，此时注意装上弯形下模纵向定位销00)。直条钢板长度限位板( 和限位调节板(4)用螺钉(3) 固定在弯形凹模( 的长度方向的两个侧面上。限位调节板(15)、压紧板(16)和压缩弹簧 (18)、用螺钉(17)连接在弯形凹模(2)的宽度方向的两个侧面中，并且限位调节板(15)和压紧板(16)可以沿螺钉(17)向内向外移动。侧面夹紧模(14)用螺钉(1 安装固定在弯形凸模(6)的宽度方向的左右两侧，夹紧模(14)的下端有向外张开一定角度的斜面，形成下大上小的敞口的槽形。以便在滑块下行时，先将工作侧面压紧模(16)和限位调节板(15) 向内推动并且夹紧，使之从侧面先压紧被弯形的重叠的直条钢板(10)之后，夹紧模(14)随着弯形凸模仍继续下行，弯形凸模(6)对直条钢板(10)进行弯形，完成弯形工作之后，左右两侧面的压紧模(14)随弯形凸模(6)与滑块回程上升之后，在压缩弹簧(18)的作用力下， 侧面压紧模(16)和限位调节板(1 沿着左右两侧向外松开，而使弯形后的工件卸料。弯形凸模(6)的上部有燕尾座，用斜楔(11)将弯形凸模(6)紧固在上模座(7)的燕尾槽中，此时注意装上弯形凸模(6)的纵向定位销(12)。模柄(8)用螺钉(9)固定在上模座(7)的中心圆孔中，将模柄(8)和上模座(7)固定在压力机的滑块的下平面上，至此具体实施完毕。
权利要求
1.月牙形U形厚钢板落料零件落料工艺及落料模的替代工艺及模具，解决上述技术问题的技术方案其特征是将钢板用剪板机裁成所需要的长度和宽度的直条料，并且直条料的长度方向和钢板生产中的轧制方向平行，将直条钢板数十件整齐的重叠在一起，并且使直条钢板的宽度呈垂直于水平面的放置在弯形模具的凹模O)中，弯形上模中的夹紧模 (14)自动沿着重叠在一起的直条钢板的两个侧面将全部直条钢板整体夹紧，弯形凸模(6) 对夹紧的直条钢板进行弯形，而获得和落料工艺的落料零件相同的几何形状和几何尺寸的零件。
2.根据权利要求1所述的所需要的长度和宽度的直条料，其特征是长度是根据落料零件在其宽度的中心线沿长度方向的展开长度，理论宽度是落料零件的宽度。
3.根据权利要求1所述的直条料，其特征是直条料的长度和钢板的金属纤维方向平行，即与钢板生产过程中的轧制方向平行、亦即和供货状态下的钢板长度方向平行。
4.根据权利要求1所述的将直条钢板数十件整齐的重叠在一起，其特征是直条钢板数十件按照厚度方向整齐的重叠在一起的高度，必须大于原来落料零件的宽度的2倍以上，使原来落料零件的宽度转变成弯形工艺的数十件整齐重叠在一起的垂直于水平面的被弯形的直条钢板的厚度。
5.根据权利要求1所述的弯形模具中的凹模O)，其特征是弯形模具中的凹模(2)的工作曲面和曲率半径与落料工艺的落料零件的外侧的几何形状和曲率半径相吻合，并且在两个侧面有4个弹簧复位孔，支撑复位弹簧(18)和4个包容螺钉(17)的螺纹盲孔。
6.根据权利要求1所述的弯形上模自动沿着宽度调节板(1 的两个侧面将重叠在一起的直条钢板整体夹紧，弯形凸模(6)对夹紧的直条钢板(10)进行弯形，其特征是自动夹紧模(14)和弯形凸模(6)通过螺钉(1 连接固定为一体，并且通过上模座(7)和模柄(8) 固定在压力机滑块的下平面上，弯形凸模(6)的工作面的几何形状和曲率半径与落料工艺的落料零件的内侧的几何形状和曲率半径相吻合。
7.根据权利要求6所述的自动夹紧模(14)，其特征是两件夹紧模(14)、用螺钉(13)， 固定在弯形凸模(6)的宽度方向的两个侧面，构成向外张开的下宽上窄的敞口的槽形，其上端是垂直于水平面的又互相平行的槽形，在滑块下行时先使两件矩形的压紧模(16)和两件L形的宽度调节板(1 自动向中心靠拢，并且从两个侧面夹紧重叠的直条钢板(10)。
8.根据权利要求7所述的L形的宽度调节板(15)，其特征是用改变宽度调节板(15) 的厚度、来调节补偿压紧模(16)压紧若干件直条钢板之后，压紧模(16)和自动夹紧模(14) 之间的间隙，使其满足在B+2t>X>B+t的条件下，调节板(15)对压紧模(16)和自动夹紧模(14)之间的间隙进行调节补偿。
9.根据权利要求8所述的压紧模(16)，其特征是有4个弹簧复位孔，支撑复位弹簧 (18)，并且和弯形凹模O)中的弹簧复位孔的坐标位置和孔径相吻合。
全文摘要
月牙形U形厚钢板落料零件落料工艺及落料模的替代工艺及模具，属于机械制造行业中的金属冷冲压技术领域。解决上述技术问题的技术方案的技术要点是将钢板用剪板机裁成所需要的长度和宽度的直条料，并且直条料的长度方向和钢板生产中的轧制方向平行。将直条钢板数十件整齐的重叠在一起，使直条钢板的宽度呈垂直于水平面的放置在弯形模具的弯形凹模(2)中，弯形上模中的压紧模(14)自动沿着重叠在一起的直条钢板的两个侧面将全部直条钢板整体夹紧，弯形凸模(6)对夹紧的直条钢板进行弯形，而获得和落料工艺的落料零件相同的几何形状和尺寸的零件。该发明工艺的用途是低消耗低成本高品质高效率的生产月牙形和U形类厚钢板落料零件。
文档编号B21D28/02GK102441601SQ20101050733
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者杨其融 申请人:杨其融, 杨淇钧