专利名称：四层重叠式垫圈成型方法及模具的制作方法
层叠式垫圈是火花塞联接密封用不脱落垫圈、目前国内外多使用三层重叠式紫铜或钢质垫圈。紫铜垫圈塑性好、变形量大、密封性好，但材料成本高，三层钢质垫圈变形量小，特别当火花塞平座或缸盖螺纹端面粗糙时，密封性差，易产生泄漏。故国外又发展了钢质四层重叠式垫圈，其变形量大，能可靠地保证密封。
国内一直未生产过这种钢质四层重叠式垫圈。也未见到或找到这种垫圈成型方法及模具的公开资料，估计可能是设计连续冲模，但连续冲模结构复杂，制造困难，并且要求尺寸一定的带钢，成本也高，成型步骤不会少于四次。
本发明的目的在于提供四层重叠式垫圈的一种成型方法及其模具，满足模具结构简单、成本低、工序少，适合小型压力机，并能利用边角废料批量高效生产质量稳定的钢质四层重叠式垫圈。
下面结合附图对本发明详细说明
图1示出四层重叠式垫圈的成型过程和步骤;
图2-a是本发明的复合冲模结构图;
图2-b是复合冲模成型状态图;
图3-a是本发明翻边冲模成型状态图;
图3-b是翻边冲模(下模)结构图(上模未标出);
图4-a是本发明成型冲模结构图;
图4-b是成型冲模成型状态图;
本发明四层重叠式垫圈的成型方法是按如下过程步骤和工艺来实现的(1)首先将满足厚度要求的薄钢板在压力机上落料打孔拉伸成纵截面为L形状的环筒，环筒内外壁为同心圆柱面，环筒一端开口，外壁高于内壁，另一端有平底与内外壁圆弧连接如图1-a。
(2)将L形状环筒开口端内外壁向外翻边，翻边过程中，工件端口被向外翻卷变形，翻卷长度由小变大，边缘材料受拉伸应力。翻边后，外壁开口处形成一凸缘，凸缘与外壁正交或略向下倾斜;内壁开口处翻边呈曲线弯曲，其端沿靠近环筒外壁底部如图1-b。
(3)将翻边后的环筒外壁及其凸缘缩口变形，压挤凸缘并使外壁沿底部圆周向轴心弯曲至凸缘边端与外壁贴合最终成型为四层重叠式垫圈如图1-c。
本发明四层重叠式垫圈成型方法其特征是包含上述(1)、(2)、(3)步成型过程和相应工艺。其最佳实施方案是上述第(1)、(2)、(3)步各步成型分别是在一个不同的模具中于一道不同的工序中完成。
下面对本发明的冲模结构作具体说明。
冲制L形状环筒是通过本发明提供的复合冲模来实现的。复合冲模结构如图2所示。冲模由上、下模组成。
由上模板1、冲头把2、打杆3、弹簧4、板5、顶杆6、打孔凸模7、拉伸套8、退件套17、落料凹模18、固定套19、固定板20、盖板21等组成的上模，其打孔凸模7为阶梯轴状结构，拉伸套8、退件套17、落料凹模18、固定套19具有台阶轴套结构。件7、8、17、18、19依次以其内外圆柱面在径向相互逐层叠套。轴向则固定板20、盖板21依次重叠在固定套19上并与上模板1安装固定成一体，且相互完成对落料凹模18、拉伸套8、打孔凸模7和套装在上模板1内的冲头把2的轴向定位，而退件套17的凸台端面与数根穿过盖板21、固定板20上孔的顶杆6相触，并通过顶杆6、板5与冲头把2中的弹簧4相联系，因而退件套17可在拉伸套8、落料凹模18和固定板20形成的空腔中轴向滑动。
由卸料套9、固定套10、凸凹模11、下模板12、凹凸模15、顶件套16等组成了下模。具有台阶轴套结构的凹凸模15、顶件套16、凸凹模11、卸料套9和固定套10以其内外圆柱面在径向相互依次层套。凹凸模15、凸凹模11和固定套10分别以其端面支持并固定于下模板12上而获得轴向定位。顶件套16、卸料套9的凸台端面均类似上模通过顶杆14、13与模板12下方各自的弹簧组件(图上未示出)相联系，使得顶件套16、卸料套9可轴向滑动。
工作时，压力机带动上模下行，首先凹模18与凸凹模11完成落料工步，上模继续下行，凸凹模11与拉伸套8作用，薄板开始被拉伸成盆形，继而打孔凸模7与凹凸模15作用完成冲孔，进而拉伸套8延续与凹凸模15、凸凹模11作用，拉伸内壁和继续拉伸外壁至行程终了成型为图10a所示的工件。上模上行时，退件套17和下模中的顶件套16分别将工件退出上模和下模，而卸料套9则将板材自下模中卸出。
翻边冲模的结构如图3所示。由上下模构成。
固定在冲头把上的上模22是一轴类零件，头部(下端)有细短的倒锥台，紧接锥台底部有由符合内外壁翻边形状要求的曲线为母线的两环形台阶。
下模含有内套23、外套25，内、外套的内外表面均具有阶梯圆柱面结构，两套大径凸台端朝下，外套套于内套上，通过固定套24固定在下模板26上。内套23凸台下端面顶着顶杆27与模板26下方的弹簧组件(图上未示出)相联系，可在外套大孔长度范围内轴向滑动。平时，即在弹簧顶杆作用下，内套凸台上端面压靠在外套25大孔的底面上时，应有内套顶面低于外套。内套中心孔还装有一由弹簧28弹性支持的定位杆29，平时即在弹簧作用下其凸台上端面压靠在内套23大孔端面上时，定位杆29应伸出高于内套23和外套25，见图2-b。
工作时，先端口朝上把L形状环筒的内壁孔套在定位杆29上，环筒外壁则被外套25的孔套住，环筒底面支持在内套23的顶面上，压力机带动上模下行时，上模22头部锥台首先压迫定位杆29随同下行，随后上模通过工作压迫内套23下行并对L形环筒内外壁进行向外翻边。翻边时，内外壁端口逐渐向外翻起，至行程终了最终成型为图1-b所示的形状。上模上行，内套23定位杆29上顶松动冲制件。
上下模组成的成形冲模结构如图4所示上模34被固定套33压装在冲头把31上。成型上模34是一个具有轴套结构的零件，其头部(下端)具有锥台状的喇叭口内腔，其锥面与底面由圆弧过渡连接。喇叭口内腔上方有同轴的圆柱通孔，内装顶着打杆30的顶件杆32，顶件杆可在冲头把31的空腔高度范围内轴向滑动，顶件杆直径大于工件内壁孔而小于外壁孔。
下模板38上用固定套37固定一轴套36，其上部有与上模34喇叭口相配的锥台，其中心孔中则装着定位销35，定位销35借助下部凸台依托弹簧39弹性地支持在下模板上，使定位销可有轴向滑移，定位销伸出轴套36。
成形过程是这样的。先将翻边后的工件开口端朝上，以内壁套在定位销35上，压力机带动上模34下行时，其顶杆32与下模的定位销35接触并被顶住不再随上模下行直至与冲头把31内腔上表面相抵时止，与此过程同时，上模34头部喇叭口首先与工件外壁的凸缘边沿接触，随着上模34下行与凸缘边接触的径向尺寸变小，迫使凸缘产生径向压缩收口，同时迫使外壁沿底部圆周向轴心弯曲，直至凸缘边端与外壁面贴合，最终成型为所需的四层重叠式垫圈如图1-c。上模上行，顶杆32在自重和打杆30的打击下自上模退出工件。
使用本法及模具成型的四层重叠式钢质垫圈。可变形量大、外观与密封性能好，已批量生产并替代铜质镀镍(出口外观要求白色)层叠式垫圈装配到供出口的火花塞上外销。
权利要求
1.一种火花塞上使用的钢质四层重叠式垫圈的成型方法，是由板材冲制而成，其特征在于成型步骤过程和工艺是(1)将钢板冲裁落料打孔并拉伸成纵截面为L形状的环筒，环筒内外壁为同心圆柱面，一端开口，外壁高于内壁，另一端有平底与内外壁圆弧连接；(2)将L形状环筒开口端内外壁向外翻边，翻边后，外壁开口处形成正交的或略向下倾的凸缘，内壁开口处翻边呈曲线弯曲，其端缘靠近环筒外壁底部；(3)将翻边后的环筒外壁及其凸缘缩口变形，压挤凸缘并使外壁沿底部圆周向轴心弯曲至凸缘边端与外壁贴合最终成型为四层重叠式垫圈。
2.按权利要求1所述的四层重叠式垫圈的成型方法其特征在于所述的第(1)、(2)、(3)步各步成型分别是在一个不同的模具中于不同的一道工序中完成。
3.按权利要求1所述的四层重叠式垫圈成型方法中的模具是一种由上下模组成的复合冲模。其特征是(1)由打孔凸模7、拉伸套8、退件套17、落料凹模18、固定套19、固定板20、盖板21等组成的上模，其具有阶梯轴形状的打孔凸模7和具有台阶轴套结构的拉伸套8，退料套17、落料凹模18、固定套19依次以其内外圆柱面在径向相互逐层叠套，固定板20、盖板21则沿轴向依次重叠在固定套19上并与上模板1安装固定成一体。相互完成对落料凹模18、拉伸套8、打孔凸模7和套装在上模板1内的冲头把2的轴向定位。而退件套17的凸台端面与数根穿过盖板21、固定板20上孔的顶杆6相触，并通过顶杆6、板5与冲头把2中的弹簧4相联系，退件套17可在拉伸套8、落料凹模18、固定板20形成的空腔中轴向滑动;(2)由卸料套9、固定套10、凸凹模11、下模板12、凹凸模15、顶件套16等组成的下模。其具有台阶轴套结构的凹凸模15、顶件套16凸凹模11、卸料套9和固定套10以其内外圆柱面在径向相互依次层套，凹凸模15、凸凹模11和固定套10分别以其端面支持并固定于下模板12上，获得轴向定位。顶件套16、卸料套9的凸合端面均类似上模通过顶杆14、13与模板下方各自的弹簧组件相联系，件16、件9工作时可轴向滑动;(3)由压力机带动的上模，工作往返行程中，通过与下模相互作用完成对板材的落料、打孔和拉伸工艺实现成型过程中第(1)步L形状环筒的成型，以及退出冲制的工作和板料。
4.按权利要求1所述的四层重叠式垫圈成型方法中的模具，是一种由上下模组成的翻边冲模，其特征是(1)上模22是一轴类零件，头部有细短的倒锥台，紧接锥台底部有由符合内外壁翻边形状要求的曲线为母线的两环形台阶;(2)下模含有内套23、外套25，内、外套的内外表面均具有阶梯圆柱面结构，两套大径凸台端朝下，外套套于内套上，通过固定套24固定在下模板26上。内套23凸台下端面顶着顶杆与模板26下方的弹簧组件相联系，可在外套大孔长度范围内轴向滑动，且平时有内套顶面低于外套，内套中心孔装有一由弹簧28支持的定位杆29，平时定位杆29应伸出高于内套23和外套25;(3)由压力机带动的上模，往返工作行程中与下模相互作用，完成翻边工艺。实现L形状环筒内外壁的翻边成型及成型终了上顶工件。
5.按权利要求1所述的四层重叠式垫圈成型方法中的模具，是一种由上下模组成的成形冲模，其特征是(1)上模34的头部具有锥台状的喇叭口内腔。锥面与底面圆弧过渡连接，喇叭口内腔上方同轴的圆柱通孔内，装有顶着打杆30的顶件杆32，顶件杆直径大于工件的内壁孔而小于外壁孔，可在冲头把31的空腔高度范围内轴向滑动;(2)下模含有定位销35和轴套36等，定位销35装于轴套36内并借助下部凸台依托弹簧39支持在下模板38上，可有轴向滑移，高度伸出轴套36;(3)由压力机带动的上模，往返工作行程中与下模相互作用，完成对外壁及其凸缘的缩口弯曲变形，至凸缘边端与外壁贴合最终成形为四层重叠式垫圈及成形终了退出工件。
全文摘要
四层重叠式垫圈成型方法及模具，是由薄钢板先成型为截面为L形状的环筒，然后对环筒内外壁端口向外翻边，最后对翻边后环筒外壁及其凸缘缩口变形，压挤凸缘并使外壁沿底部圆周向轴心弯曲至凸缘边沿与外壁贴合最终成型为四层重叠式垫圈。上述三步成型过程分别是在一个模具和一道工序中实现的。所成型的四层重叠式垫圈可变形量大，外观和密封性能好，已批量生产并替代铜质镀镍层叠式垫圈装配于供出口的火花塞上外销。
文档编号H01T13/02GK1043832SQ89105719
公开日1990年7月11日 申请日期1989年5月13日 优先权日1989年5月13日
发明者唐昌新, 张旭辉 申请人:张旭辉, 唐昌新