专利名称：一种厚板圆盘一次精冲成形方法
技术领域：
本发明涉及零件加工领域，具体涉及一种厚板圆盘一次精冲成形方法。
背景技术：
圆盘是广泛应用脚手架中的一种花状金属零件。该零件材质为SS400或其他低碳钢，热轧或冷轧厚钢板，零件厚度为8-12mm，孔间壁薄，约为料厚的60%。该零件对断面质量要求较高，光亮带>75%，且异形孔和外轮廓不允许有撕裂，不垂直度和平面度也有较高的要求。因此该类零件在生产中需严格控制零件的断面质量，保证平面度和不垂直度。由于建筑行业的迅速发展，圆盘的需求量大，此外，在国防工业与汽车等行业中，如各种武器装备如坦克、装甲车、战斗机、还有航天工业也会用到类似圆盘厚度和形状的结构件。因此需要一种质量稳定、成本低、效率高、满足批量生产的成形方法。
传统的厚板加工方法有
I、铸造。铸造时常见的缺陷有气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足等，缺陷容易造成零件精度差，强度弱，在大批量下质量不稳定。2、机加工。机械加工虽然能得到较好的产品质量，但其成本太高，在大批量生产下生产效率低。3、线切割。线切割虽能得到较好的截面质量和性能，但生产效率低下。4、普冲。普冲模具间隙大，难保证断面光亮带要求，且为单向压力，产品平面度和不垂直度也很难保证。5、先预冲半成品，再精密成形的多工序结合方法。冲裁力和模具强度随冲裁零件板厚增加而增加，厚板零件一次精冲成形对精冲机总压力和模具强度有更高的要求，因此多采用分步成形方法，一般采用先预冲半成品，再精密成形，该方法保证产品质量，但多工序冲裁成形生产成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种厚板圆盘一次精冲成形方法，能够用于大
批量生产。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为一种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于它包括以下步骤
I)准备工作
设备的准备准备液压摆式剪板机、全自动液压精冲机、平面砂带磨床；其中液压摆式剪板机的剪料精度彡±0. 5mm，全自动液压精冲机总压力> 5000KN ；
原材料的准备准备厚板圆盘零件所要求的冷轧或热轧钢板，钢板厚度与厚板圆盘零件厚度相同，钢板经球化退火处理，调整液压摆式剪板机的后挡料尺寸和刃口间隙，压紧板料，将板料剪切为条料，剪料精度< ±0. 5mm；
一次精冲成形上、下模的准备a、一次精冲成形下模的准备凹模的型腔与厚板圆盘零件的外轮廓相同，凹模的外轮廓与凹模框过渡配合，凹模上设有油槽和螺纹通孔；推板的端面形状与厚板圆盘零件底面相同，推板外轮廓与凹模间隙配合，单边配合间隙3-5 ym，推板内孔和异形孔与圆孔凸模、异形孔凸模间隙配合，单边配合间隙3-5 u m,推板设有螺纹孔，推板和顶件器挂台采用螺钉连接；
b、一次精冲成形上模的准备凸凹模的下端面形状与厚板圆盘零件顶面相同，且凸凹模上设有与厚板圆盘零件上相同的圆孔和异形孔；凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，凸凹模的上端面设有螺纹孔；凸凹模与压板间隙配合，单边配合间隙3-5 y m ;
2)一次精冲成形
①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲工位； ②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模、圆孔凸模、异形孔凸模施加冲裁力Fs，对传力杆、圆打杆、异形打杆施加压边力Fk，对打杆施加反压力Fe，传力杆和打杆分别沿圆周均匀分布在一次精冲成形上、下模上；在冲裁力匕和压边力匕的作用下，精冲模具的凹模框、凹模、推板、圆孔凸模、异形孔凸模与精冲模具的压板，凸凹模、圆打杆、异形打杆将条料同时压紧；精冲机的下工作台继续向上运动，冲裁力Fs大于压边力Fk，反压力Fc设定为小于压边力Fk，条料剪切开始；当凸凹模进入凹模的同时圆孔凸模、异形孔凸模也进入凸凹模，同时压板和圆打杆、异形打杆在压边力Fk的保护下上移，推板在反压力Fe的保护下下移，剪切后的条料紧紧包在凸凹模上，厚板圆盘零件镶在凹模中；
③精冲机的下工作台向下运动，在压边力Fk的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压力Ftj的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。按上述方案，在原材料准备过程中，钢板经球化退火处理，获得的碳化物球化等级达到JB/T 5074-2007标准中的6级以上，且钢板球化退火后表面硬度低于HB150，均匀钢板原始组织。按上述方案，将板料剪切成的条料宽度=厚板圆盘零件最大直径+2. 2*料厚。按上述方案，所述的凹模中设置的油槽宽度为2mm，深度为1mm，且油槽设置在送料方向一边，与凹模型腔间隔8mm,外轮廓与厚板圆盘零件的外轮廓相同。按上述方案，所述凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，配合单边间隙取条料厚的5-5. 5%0 ;凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，配合单边间隙取
0.06-0. Imm0按上述方案，所述的凹模、凸凹模、圆孔凸模、异形孔凸模选用V4E材料，热处理到HRC61-63，且去磁处理和表面镀TiCN。本发明的有益效果为
I、钢板球化退火处理降低了硬度，因而降低了零件精冲成形的冲裁力，便于一次精冲成形；一次精冲成形模选择合适的间隙，保证成形零件的尺寸精度和断面质量。 2、模具中的凸模、凸凹模、凹模选用合适的材料、热处理和表面处理技术,与传统的Crl2MoV等材料相比，大大提高模具强度和寿命。
3、凹模中设有油槽，不仅储存模具上的精冲油，节省资源，而且对即将精冲的条料部分冲裁区域起到润滑作用，提高材料剪切面质量。4、该方法适用于大批量生产，具有操作简单、效率高、节约成本、质量稳定的特点。
图I为常用厚板圆盘的结构示意 图2为图I的A-A剖视 图3为厚板圆盘成形工艺流程 图4为厚板圆盘一次精冲成形|吴结构不意 图5为凹|旲的结构不意图； 图6为凸凹模的结构示意 图7为图6的B-B剖视 图8为推板的结构示意 图中1.厚板圆盘零件，1-1.异形孔，1-2.圆孔，2.条料，3.凹模框，4.凹模，4-1.油槽，4-2.螺纹通孔，5.推板，6.异形孔凸模、7.打杆，8.圆孔凸模、9.顶件器挂台，10.传力杆，11.圆打杆，12.异形打杆，13.凸凹模、14.压板。
具体实施例方式图I为常用厚板圆盘的结构示意图，图2为图I的A-A剖视图，厚板圆盘零件I中间设有圆孔1-2，围绕圆孔1-2设有对称的异形孔1-1，厚板圆盘零件I的底面与顶面形状相同。其中圆盘I的材质为SS400，厚度为9mm，外径123. 5mm，孔间壁为料厚的60%。零件对断面质量要求较高，光亮带>75%，且异形孔和外轮廓不允许有撕裂，不垂直度O. 025mm,平面度O. 3mm。图3为厚板圆盘成形工艺流程图，它包括以下步骤
I)准备工作
设备的准备准备液压摆式剪板机、全自动液压精冲机、平面砂带磨床；其中液压摆式剪板机的剪料精度彡±0. 5mm (本实施例为±0. 5mm)，全自动液压精冲机总压力> 5000KN(本实施例为6300KN)。原材料的准备准备厚板圆盘零件所要求的冷轧或热轧钢板，钢板厚度与厚板圆盘零件厚度相同。钢板经球化退火处理，获得的碳化物球化等级达到JB/T 5074-2007标准中的6级以上，且钢板球化退火后表面硬度低于HB150 (本实施例碳化物球化等级6级，表面硬度低于HB120)，均匀钢板原始组织。调整液压摆式剪板机的后挡料尺寸和刃口间隙，压紧板料，将板料剪切为条料(如图4中的2)，条料宽度=厚板圆盘零件最大直径+2. 2*料厚，剪料精度< ±0. 5mm (本实施例中厚板圆盘零件厚9mm,圆盘最大直径123. 5mm,条料宽度为143. 5mm，剪料精度±0. 5mm)。一次精冲成形上、下模的准备，如图4所示
a、一次精冲成形下模的准备凹模4的型腔与厚板圆盘零件I的外轮廓相同，如图5所示，凹模4的外轮廓与凹模框5过渡配合，配合间隙H7n6 ;凹模4上设有油槽4_1和螺纹通孔4-2 (本实施例为4-M12螺纹通孔)，油槽4-1宽度为2mm，深度为1mm，且油槽设置在送料方向一边，与凹模型腔间隔8mm，外轮廓与厚板圆盘零件的外轮廓相同；推板5的端面形状与厚板圆盘零件I底面相同，如图8所示，推板5外轮廓与凹模4间隙配合，单边配合间隙
3-5 V- m,推板5内孔和异形孔与圆孔凸模8、异形孔凸模6间隙配合,单边配合间隙3-5 u m,推板5设有螺纹孔(本实施例为4-M4和2-M5螺纹孔)，推板5和顶件器挂台9采用螺钉连接;
b、一次精冲成形上模的准备凸凹模13的下端面形状与厚板圆盘零件I顶面相同，如图6所示，图7为图6的B-B剖视图，凸凹模13上设有与厚板圆盘零件I上相同的圆孔和异形孔；凸凹模13的外轮廓以凹模4为基准间隙配合，配合单边间隙取条料厚的5-5. 5%。(本实施例为料厚的5. 5%。);凸凹模13的圆孔和异形孔与圆打杆11、异形打杆12间隙配合,配合单边间隙取0. 06-0. Imm ;凸凹模13的上端面设有螺纹孔(本实施例为4-M16和4-M8螺纹孔)。凸凹模与压板间隙配合，单边配合间隙3-5 Pm。所述的凹模、凸凹模、圆孔凸模、异形孔凸模选用V4E材料，热处理到HRC61-63，且 去磁处理和表面镀TiCN。2)—次精冲成形
①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲工位；
②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模4、圆孔凸模8、异形孔凸模6施加冲裁力Fs，对传力杆10、圆打杆11、异形打杆12施加压边力Fk，对打杆7施加反压力Fc，传力杆10和打杆7分别沿圆周均匀分布在一次精冲成形上、下模上，一般个数为3-9个；在冲裁力Fs和压边力Fk的作用下，精冲模具的凹模框3、凹模4、推板5、圆孔凸模8、异形孔凸模6与精冲模具的压板14，凸凹模13、圆打杆11、异形打杆12将条料2同时压紧；精冲机的下工作台继续向上运动，冲裁力Fs大于压边力Fk，反压力Fe设定为小于压边力Fk，条料2剪切开始；当凸凹模13进入凹模4的同时圆孔凸模8、异形孔凸模6也进入凸凹模13，同时压板14和圆打杆11、异形打杆12在压边力Fk的保护下上移，推板5在反压力Fe的保护下下移，剪切后的条料2紧紧包在凸凹模13上，厚板圆盘零件I镶在凹模4中；
③精冲机的下工作台向下运动，在压边力Fk的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压力Ftj的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。成形后的厚板圆盘零件I光亮带达到95%，接近100%，异形孔和外轮廓无撕裂，不垂直度和平面度都达到了零件的技术要求。与传统成形方法对比，本发明开拓了厚板圆盘零件精冲成形途径。
权利要求
1.ー种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于它包括以下步骤 1)准备工作 设备的准备准备液压摆式剪板机、全自动液压精冲机、平面砂带磨床；其中液压摆式剪板机的剪料精度彡±0. 5mm，全自动液压精冲机总压カ> 5000KN ； 原材料的准备准备厚板圆盘零件所要求的冷轧或热轧钢板，钢板厚度与厚板圆盘零件厚度相同，钢板经球化退火处理，调整液压摆式剪板机的后挡料尺寸和刃ロ间隙，压紧板料，将板料剪切为条料，剪料精度< ±0. 5mm； 一次精冲成形上、下模的准备 a、一次精冲成形下模的准备凹模的型腔与厚板圆盘零件的外轮廓相同，凹模的外轮廓与凹模框过渡配合，凹模上设有油槽和螺纹通孔；推板的端面形状与厚板圆盘零件底面相同，推板外轮廓与凹模间隙配合，单边配合间隙3-5 ym，推板内孔和异形孔与圆孔凸摸、异形孔凸模间隙配合，单边配合间隙3-5 u m,推板设有螺纹孔，推板和顶件器挂台采用螺钉连接； b、一次精冲成形上模的准备凸凹模的下端面形状与厚板圆盘零件顶面相同，且凸凹模上设有与厚板圆盘零件上相同的圆孔和异形孔；凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，凸凹模的上端面设有螺纹孔，凸凹模与压板间隙配合，单边配合间隙3-5 y m ; 2)一次精冲成形 ①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲エ位； ②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模、圆孔凸模、异形孔凸模施加冲裁力Fs，对传カ杆、圆打杆、异形打杆施加压边カFk，对打杆施加反压カFe，传カ杆和打杆分别沿圆周均匀分布在一次精冲成形上、下模上；在冲裁カFs和压边カFk的作用下，精冲模具的凹模框、凹模、推板、圆孔凸模、异形孔凸模与精冲模具的压板，凸凹摸、圆打杆、异形打杆将条料同时压紧；精冲机的下工作台继续向上运动，冲裁力Fs大于压边カFk，反压力Fc设定为小于压边カFk，条料剪切开始；当凸凹模进入凹模的同时圆孔凸模、异形孔凸模也进入凸凹摸，同时压板和圆打杆、异形打杆在压边カFk的保护下上移，推板在反压カFe的保护下下移，剪切后的条料紧紧包在凸凹模上，厚板圆盘零件镶在凹模中； ③精冲机的下工作台向下运动，在压边カFk的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压カFtj的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。
2.根据权利要求I所述的ー种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于在原材料准备过程中，钢板经球化退火处理，获得的碳化物球化等级达到JB/T 5074-2007标准中的6级以上，且钢板球化退火后表面硬度低于HB150，均匀钢板原始组织。
3.根据权利要求I所述的ー种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于将板料剪切成的条料宽度=厚板圆盘零件最大直径+2. 2*料厚。
4.根据权利要求I所述的ー种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于所述的凹模中设置的油槽宽度为2mm，深度为1mm，且油槽设置在送料方向ー边，与凹模型腔间隔8mm，外轮廓与厚板圆盘零件的外轮廓相同。
5.根据权利要求I所述的ー种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于所述凸凹模的外轮廓以凹模为基准间隙配合，配合单边间隙取条料厚的5-5. 5%。；凸凹模的圆孔和异形孔与圆打杆、异形打杆间隙配合，配合单边间隙取0. 06-0. 1_。
6.根据权利要求I所述的ー种厚板圆盘一次精冲成形方法，其特征在于所述的凹模、凸凹模、圆孔凸模、异形孔凸模选用V4E材料，热处理到HRC61-63，且去磁处理和表面镀TiCN。
全文摘要
本发明提供厚板圆盘一次精冲成形方法，包括步骤1)设备、原材料和一次精冲成形上、下模的准备；2)一次精冲成形①将一次精冲成形上、下模分别安装在精冲机的上、下台面上，精冲模具在开启位置时，将条料送到精冲工位；②启动精冲机，精冲机的下工作台向上运动，对凹模、圆孔凸模、异形孔凸模施加冲裁力FS，对传力杆、圆打杆、异形打杆施加压边力FR，对打杆施加反压力FG；③精冲机的下工作台向下运动，在压边力FR的作用下，压板将剪切后的条料从凸凹模上退下，在反压力FG的作用下，推板将厚板圆盘零件从凹模中顶出，得到成形后的厚板圆盘零件。该方法适用于大批量生产，具有操作简单、效率高、节约成本、质量稳定的特点。
文档编号B23P15/00GK102756247SQ20121026665
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者万俊, 张正威, 王祖华, 郭银芳 申请人:武汉华夏精冲技术有限公司