专利名称：全光亮带内孔加工的单工步挤压方法
技术领域：
本发明涉及的是一种金属加工技术领域的方法，具体是一种在双动压力机下通过辅助垫板，单工步实现对中厚金属板或厚金属板料的全光亮带内孔加工的挤压方法。
背景技术：
在现代制造业中，尤其是汽车等行业，存在着大量由中厚金属板和厚金属板成形制造的零件，这些零件主要用于传动系统、制动系统等安全性要求较高的部分，对零件的断面质量有很高的要求。许多零件要求断面为全光亮带，以免在使用中出现局部的腐蚀和疲劳断裂。对于此类零件，一般采用两种加工方法，一种是精密冲裁法，另一种是精修断面法。
精密冲裁法是指通过采用3动压力机在冲裁力和压边力之外，再增加一个反向压力，使变形区域处于三向压应力状态，从而实现全光亮带的加工，该方法的优点是生产效率高、尺寸精度高、除去毛刺外，产品无需后续机加工即可投入使用。根据《高强钢厚板冲裁研究》(黄少东、赵志翔、符韵，锻压技术，2010,35(3) :34-37)，该技术具有一定的局限性，即 工件材料一般需要进行特殊处理，以具有较高的延展性；压力机必须具备三动功能，可分别提供主压力、压边力和反顶力；模具成本高，凸、凹模间隙小，在模具出现载荷偏心时凸模、 凹模易受侧向力损坏。
另一种方法精修断面法也可以进行全光亮带加工，该方法是先将尺寸放一个微加工量，进行普通冲裁，然后再进行一道精修工序，将余量刮掉，由于精修的量很小，分离的两部分体积相差巨大，较小的一部分以切削的形式弯曲变形脱离母体，不易破坏断面质量。根据《提高精密冲裁断面质量初探》(周友松、熊英，机器工人(冷加工)，2007，9 :53-54.)，该方法的优点是所需设备简单，操作方便，但仍然存在以下局限性需增加生产工序，生产效率不高；凸、凹模对中要求高，否则精修工序不能完成，造成模具成本提高；普通冲裁工序很难做到各处加工余量一致，给精修工序带来困难，有时需要多步精修，加工步骤繁琐。
鉴于现有加工工序存在各方面局限性，尤其具有凸模、凹模对中要求高的共同局限性，全光亮带的内孔加工在实际生产中存在一定难度。发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种全光亮带内孔加工的单工步挤压方法，该工艺只需双动压力机、单工步就可完成，提高了生产效率；与此同时，改善了模具的对中度高的局限性，在降低模具成本的同时，实现对中厚金属板或厚金属板材料的全光亮带内孔加工制造，保障产品质量。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明所述方法将待加工板和辅助垫板分别放在双动压力机上的凸模侧和凹模侧，并首先通过凸模侧的压边圈定位后，由双动压力机驱动凸模将待加工板料依次压入辅助垫板和位于凹模内的凹模孔，在辅助垫板的压力作用下实现待加工板料始终处于三向压应力状态，最后当凸模压下量超过待加工板料的厚度时，挤出材料完全脱离待加工板料，实现单工步挤压。
所述的凸模的直径名义尺寸和内孔特征名义尺寸一致。
所述的凹模的直径为凸模的直径的0. 5 0. 8倍，压边圈与凸模滑动配合。
所述的辅助垫板的材质与待加工板料相同且厚度为待加工板料的0. 3 0. 5倍， 同时该辅助垫板的有效直径大于等于凸模直径的2倍。
相对于现有技术，本发明可在较低成本下有效地进行内孔加工，使用的设备较为简易，安装简单方便，生产出零件的内孔断面呈现全光亮带，产品质量高；只需单工步就可完成，生产效率高；还可以解决现有方法中对凸模、凹模对中要求高这一难以实现的要求， 模具成本相应有较大幅度降低。
图1为本发明各部件安装完毕后的结构示意图。
图2为本发明的加工流程及原理示意图。
图3为加工过程中的三向压应力区示意图。
图4为加工后的零件照片。
图5为加工后的零件进行线切割及四分之一断面光亮带照片。
图6为200倍显微镜下的零件断面和普通冲裁零件断面的对比图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例中所采用的模具装置包括凸模1、压边圈2、凹模3、待加工板料4和辅助垫板5，其中冲压模具由凸模1、压边圈2和凹模3以及未在图1中标出的模架和其它辅助结构构成。
本实施例中凸模1和压边圈2安装在上侧，凹模3安装在下侧。将待加工板料4放置在模具中心，辅助垫板5放置在凹模一侧，即放置在待加工板料4的下侧，辅助垫板5的中心与凹模孔6的中心保持基本一致。加工前的安装工作完毕。
加工时，冲压模具与压力机的配合方式如图2所示。副缸与压边圈2配合，首先压下，将压边圈2与待加工板料4、以及待加工板料4与辅助垫板5充分压紧。主缸与凸模1 配合，随后压下，将凸模1压入待加工板料4。待加工板料4的材料被迫压入垫板5，迫使垫板5的材料向下移动。由于凹模3与支撑平台配合承力，无法向下移动，垫板5的材料便被压入凹模孔6。
如图3所示，在凸模1受主缸压力持续压下的过程中，由于凹模孔6的直径小于凸模直径，垫板5的材料向凹模孔6流入的阻力很大。加之压边圈2受副缸压力对待加工板料4和垫板5靠近中心的区域施加了很大的压力，使材料流动过程中，局部出现了待加工板料强三向压应力区7。由于加工后，待加工材料剪切面8刚好处于待加工板料强三向压应力区7之中，材料在待加工材料剪切面8附近的延展性能好，不易发生裂纹。这就给光亮带的产生创造了充分条件。当凸模1继续压下直至压入垫板5后，加工过程完毕，待加工材料4被加工出了一个全光亮带的内孔，即完成了在双动压力机上进行中厚金属板或厚金属板的单工步内孔全光亮带加工的垫板挤压工艺。
如图5所示，采用本发明可以改进原工艺的苛刻生产条件，从而大幅降低成本。加工后的零件经过线切割处理，可清晰看出切面8即内孔表面呈现全光亮带。切面光亮带在显微镜下放大200倍的表面形态如图6(左)所示，呈现出一些规则的平行直线条纹。而普通冲裁零件断面的表面凸凹不平，同样放大200倍后表面形态如图6(右)所示。两者进行比较，可见此光亮带光洁度明显高于普通冲裁的断面。从而验证了该方法的可行性。
权利要求
1.一种全光亮带内孔加工的单工步挤压方法，其特征在于，将待加工板和辅助垫板分别放在双动压力机上的凸模侧和凹模侧，并首先通过凸模侧的压边圈定位后，由双动压力机驱动凸模将待加工板料依次压入辅助垫板和位于凹模内的凹模孔，在辅助垫板的压力作用下实现待加工板料始终处于三向压应力状态，最后当凸模压下量超过待加工板料的厚度时，挤出材料完全脱离待加工板料，实现单工步挤压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的凸模的直径名义尺寸和内孔特征名义尺寸一致。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的凹模的直径为凸模的直径的0.5 0. 8倍，压边圈与凸模滑动配合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的辅助垫板的材质与待加工板料相同且厚度为待加工板料的0. 3 0. 5倍。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的辅助垫板的有效直径大于等于凸模直径的2倍。
全文摘要
一种金属加工技术领域的全光亮带内孔加工的单工步挤压方法，将待加工板和辅助垫板分别放在双动压力机上的凸模侧和凹模侧，并首先通过凸模侧的压边圈定位后，由双动压力机驱动凸模将待加工板料依次压入辅助垫板和位于凹模内的凹模孔，在辅助垫板的压力作用下实现待加工板料始终处于三向压应力状态，最后当凸模压下量超过待加工板料的厚度时，挤出材料完全脱离待加工板料，实现单工步挤压。该工艺只需双动压力机、单工步就可完成，提高了生产效率，改善了模具的对中度高的局限性，在降低模具成本的同时，实现对中厚金属板或厚金属板材料的全光亮带内孔加工制造，保障产品质量。
文档编号B21D31/00GK102489592SQ20111039170
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者向华, 庄新村, 李宏烨, 赵震, 郑钰 申请人:上海交通大学