專利名稱：一種厚板圓盤一次精沖成形方法
技術領域：
本發明涉及零件加工領域，具體涉及一種厚板圓盤一次精沖成形方法。
背景技術：
圓盤是廣泛應用腳手架中的一種花狀金屬零件。該零件材質為SS400或其他低碳鋼，熱軋或冷軋厚鋼板，零件厚度為8-12mm，孔間壁薄，約為料厚的60%。該零件對斷面質量要求較高，光亮帶>75%，且異形孔和外輪廓不允許有撕裂，不垂直度和平面度也有較高的要求。因此該類零件在生產中需嚴格控制零件的斷面質量，保證平面度和不垂直度。由于建筑行業的迅速發展，圓盤的需求量大，此外，在國防工業與汽車等行業中，如各種武器裝備如坦克、裝甲車、戰斗機、還有航天工業也會用到類似圓盤厚度和形狀的結構件。因此需要一種質量穩定、成本低、效率高、滿足批量生產的成形方法。
傳統的厚板加工方法有
I、鑄造。鑄造時常見的缺陷有氣孔、粘砂、夾砂、砂眼、脹砂、冷隔、澆不足等，缺陷容易造成零件精度差，強度弱，在大批量下質量不穩定。2、機加工。機械加工雖然能得到較好的產品質量，但其成本太高，在大批量生產下生產效率低。3、線切割。線切割雖能得到較好的截面質量和性能，但生產效率低下。4、普沖。普沖模具間隙大，難保證斷面光亮帶要求，且為單向壓力，產品平面度和不垂直度也很難保證。5、先預沖半成品，再精密成形的多工序結合方法。沖裁力和模具強度隨沖裁零件板厚增加而增加，厚板零件一次精沖成形對精沖機總壓力和模具強度有更高的要求，因此多采用分步成形方法，一般采用先預沖半成品，再精密成形，該方法保證產品質量，但多工序沖裁成形生產成本高。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種厚板圓盤一次精沖成形方法，能夠用于大
批量生產。本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為一種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于它包括以下步驟
I)準備工作
設備的準備準備液壓擺式剪板機、全自動液壓精沖機、平面砂帶磨床；其中液壓擺式剪板機的剪料精度彡±0. 5mm，全自動液壓精沖機總壓力> 5000KN ；
原材料的準備準備厚板圓盤零件所要求的冷軋或熱軋鋼板，鋼板厚度與厚板圓盤零件厚度相同，鋼板經球化退火處理，調整液壓擺式剪板機的后擋料尺寸和刃口間隙，壓緊板料，將板料剪切為條料，剪料精度< ±0. 5mm；
一次精沖成形上、下模的準備a、一次精沖成形下模的準備凹模的型腔與厚板圓盤零件的外輪廓相同，凹模的外輪廓與凹模框過渡配合，凹模上設有油槽和螺紋通孔；推板的端面形狀與厚板圓盤零件底面相同，推板外輪廓與凹模間隙配合，單邊配合間隙3-5 ym，推板內孔和異形孔與圓孔凸模、異形孔凸模間隙配合，單邊配合間隙3-5 u m,推板設有螺紋孔，推板和頂件器掛臺采用螺釘連接；
b、一次精沖成形上模的準備凸凹模的下端面形狀與厚板圓盤零件頂面相同，且凸凹模上設有與厚板圓盤零件上相同的圓孔和異形孔；凸凹模的外輪廓以凹模為基準間隙配合，凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，凸凹模的上端面設有螺紋孔；凸凹模與壓板間隙配合，單邊配合間隙3-5 y m ;
2)一次精沖成形
①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機的上、下臺面上，精沖模具在開啟位置時，將條料送到精沖工位； ②啟動精沖機，精沖機的下工作臺向上運動，對凹模、圓孔凸模、異形孔凸模施加沖裁力Fs，對傳力桿、圓打桿、異形打桿施加壓邊力Fk，對打桿施加反壓力Fe，傳力桿和打桿分別沿圓周均勻分布在一次精沖成形上、下模上；在沖裁力匕和壓邊力匕的作用下，精沖模具的凹模框、凹模、推板、圓孔凸模、異形孔凸模與精沖模具的壓板，凸凹模、圓打桿、異形打桿將條料同時壓緊；精沖機的下工作臺繼續向上運動，沖裁力Fs大于壓邊力Fk，反壓力Fc設定為小于壓邊力Fk，條料剪切開始；當凸凹模進入凹模的同時圓孔凸模、異形孔凸模也進入凸凹模，同時壓板和圓打桿、異形打桿在壓邊力Fk的保護下上移，推板在反壓力Fe的保護下下移，剪切后的條料緊緊包在凸凹模上，厚板圓盤零件鑲在凹模中；
③精沖機的下工作臺向下運動，在壓邊力Fk的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓力Ftj的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。按上述方案，在原材料準備過程中，鋼板經球化退火處理，獲得的碳化物球化等級達到JB/T 5074-2007標準中的6級以上，且鋼板球化退火后表面硬度低于HB150，均勻鋼板原始組織。按上述方案，將板料剪切成的條料寬度=厚板圓盤零件最大直徑+2. 2*料厚。按上述方案，所述的凹模中設置的油槽寬度為2mm，深度為1mm，且油槽設置在送料方向一邊，與凹模型腔間隔8mm,外輪廓與厚板圓盤零件的外輪廓相同。按上述方案，所述凸凹模的外輪廓以凹模為基準間隙配合，配合單邊間隙取條料厚的5-5. 5%0 ;凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，配合單邊間隙取
0.06-0. Imm0按上述方案，所述的凹模、凸凹模、圓孔凸模、異形孔凸模選用V4E材料，熱處理到HRC61-63，且去磁處理和表面鍍TiCN。本發明的有益效果為
I、鋼板球化退火處理降低了硬度，因而降低了零件精沖成形的沖裁力，便于一次精沖成形；一次精沖成形模選擇合適的間隙，保證成形零件的尺寸精度和斷面質量。 2、模具中的凸模、凸凹模、凹模選用合適的材料、熱處理和表面處理技術,與傳統的Crl2MoV等材料相比，大大提高模具強度和壽命。
3、凹模中設有油槽，不僅儲存模具上的精沖油，節省資源，而且對即將精沖的條料部分沖裁區域起到潤滑作用，提高材料剪切面質量。4、該方法適用于大批量生產，具有操作簡單、效率高、節約成本、質量穩定的特點。
圖I為常用厚板圓盤的結構示意 圖2為圖I的A-A剖視 圖3為厚板圓盤成形工藝流程 圖4為厚板圓盤一次精沖成形|吳結構不意 圖5為凹|旲的結構不意圖； 圖6為凸凹模的結構示意 圖7為圖6的B-B剖視 圖8為推板的結構示意 圖中1.厚板圓盤零件，1-1.異形孔，1-2.圓孔，2.條料，3.凹模框，4.凹模，4-1.油槽，4-2.螺紋通孔，5.推板，6.異形孔凸模、7.打桿，8.圓孔凸模、9.頂件器掛臺，10.傳力桿，11.圓打桿，12.異形打桿，13.凸凹模、14.壓板。
具體實施例方式圖I為常用厚板圓盤的結構示意圖，圖2為圖I的A-A剖視圖，厚板圓盤零件I中間設有圓孔1-2，圍繞圓孔1-2設有對稱的異形孔1-1，厚板圓盤零件I的底面與頂面形狀相同。其中圓盤I的材質為SS400，厚度為9mm，外徑123. 5mm，孔間壁為料厚的60%。零件對斷面質量要求較高，光亮帶>75%，且異形孔和外輪廓不允許有撕裂，不垂直度O. 025mm,平面度O. 3mm。圖3為厚板圓盤成形工藝流程圖，它包括以下步驟
I)準備工作
設備的準備準備液壓擺式剪板機、全自動液壓精沖機、平面砂帶磨床；其中液壓擺式剪板機的剪料精度彡±0. 5mm (本實施例為±0. 5mm)，全自動液壓精沖機總壓力> 5000KN(本實施例為6300KN)。原材料的準備準備厚板圓盤零件所要求的冷軋或熱軋鋼板，鋼板厚度與厚板圓盤零件厚度相同。鋼板經球化退火處理，獲得的碳化物球化等級達到JB/T 5074-2007標準中的6級以上，且鋼板球化退火后表面硬度低于HB150 (本實施例碳化物球化等級6級，表面硬度低于HB120)，均勻鋼板原始組織。調整液壓擺式剪板機的后擋料尺寸和刃口間隙，壓緊板料，將板料剪切為條料(如圖4中的2)，條料寬度=厚板圓盤零件最大直徑+2. 2*料厚，剪料精度< ±0. 5mm (本實施例中厚板圓盤零件厚9mm,圓盤最大直徑123. 5mm,條料寬度為143. 5mm，剪料精度±0. 5mm)。一次精沖成形上、下模的準備，如圖4所示
a、一次精沖成形下模的準備凹模4的型腔與厚板圓盤零件I的外輪廓相同，如圖5所示，凹模4的外輪廓與凹模框5過渡配合，配合間隙H7n6 ;凹模4上設有油槽4_1和螺紋通孔4-2 (本實施例為4-M12螺紋通孔)，油槽4-1寬度為2mm，深度為1mm，且油槽設置在送料方向一邊，與凹模型腔間隔8mm，外輪廓與厚板圓盤零件的外輪廓相同；推板5的端面形狀與厚板圓盤零件I底面相同，如圖8所示，推板5外輪廓與凹模4間隙配合，單邊配合間隙
3-5 V- m,推板5內孔和異形孔與圓孔凸模8、異形孔凸模6間隙配合,單邊配合間隙3-5 u m,推板5設有螺紋孔(本實施例為4-M4和2-M5螺紋孔)，推板5和頂件器掛臺9采用螺釘連接;
b、一次精沖成形上模的準備凸凹模13的下端面形狀與厚板圓盤零件I頂面相同，如圖6所示，圖7為圖6的B-B剖視圖，凸凹模13上設有與厚板圓盤零件I上相同的圓孔和異形孔；凸凹模13的外輪廓以凹模4為基準間隙配合，配合單邊間隙取條料厚的5-5. 5%。(本實施例為料厚的5. 5%。);凸凹模13的圓孔和異形孔與圓打桿11、異形打桿12間隙配合,配合單邊間隙取0. 06-0. Imm ;凸凹模13的上端面設有螺紋孔(本實施例為4-M16和4-M8螺紋孔)。凸凹模與壓板間隙配合，單邊配合間隙3-5 Pm。所述的凹模、凸凹模、圓孔凸模、異形孔凸模選用V4E材料，熱處理到HRC61-63，且 去磁處理和表面鍍TiCN。2)—次精沖成形
①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機的上、下臺面上，精沖模具在開啟位置時，將條料送到精沖工位；
②啟動精沖機，精沖機的下工作臺向上運動，對凹模4、圓孔凸模8、異形孔凸模6施加沖裁力Fs，對傳力桿10、圓打桿11、異形打桿12施加壓邊力Fk，對打桿7施加反壓力Fc，傳力桿10和打桿7分別沿圓周均勻分布在一次精沖成形上、下模上，一般個數為3-9個；在沖裁力Fs和壓邊力Fk的作用下，精沖模具的凹模框3、凹模4、推板5、圓孔凸模8、異形孔凸模6與精沖模具的壓板14，凸凹模13、圓打桿11、異形打桿12將條料2同時壓緊；精沖機的下工作臺繼續向上運動，沖裁力Fs大于壓邊力Fk，反壓力Fe設定為小于壓邊力Fk，條料2剪切開始；當凸凹模13進入凹模4的同時圓孔凸模8、異形孔凸模6也進入凸凹模13，同時壓板14和圓打桿11、異形打桿12在壓邊力Fk的保護下上移，推板5在反壓力Fe的保護下下移，剪切后的條料2緊緊包在凸凹模13上，厚板圓盤零件I鑲在凹模4中；
③精沖機的下工作臺向下運動，在壓邊力Fk的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓力Ftj的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。成形后的厚板圓盤零件I光亮帶達到95%，接近100%，異形孔和外輪廓無撕裂，不垂直度和平面度都達到了零件的技術要求。與傳統成形方法對比，本發明開拓了厚板圓盤零件精沖成形途徑。
權利要求
1.ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于它包括以下步驟 1)準備工作 設備的準備準備液壓擺式剪板機、全自動液壓精沖機、平面砂帶磨床；其中液壓擺式剪板機的剪料精度彡±0. 5mm，全自動液壓精沖機總壓カ> 5000KN ； 原材料的準備準備厚板圓盤零件所要求的冷軋或熱軋鋼板，鋼板厚度與厚板圓盤零件厚度相同，鋼板經球化退火處理，調整液壓擺式剪板機的后擋料尺寸和刃ロ間隙，壓緊板料，將板料剪切為條料，剪料精度< ±0. 5mm； 一次精沖成形上、下模的準備 a、一次精沖成形下模的準備凹模的型腔與厚板圓盤零件的外輪廓相同，凹模的外輪廓與凹模框過渡配合，凹模上設有油槽和螺紋通孔；推板的端面形狀與厚板圓盤零件底面相同，推板外輪廓與凹模間隙配合，單邊配合間隙3-5 ym，推板內孔和異形孔與圓孔凸摸、異形孔凸模間隙配合，單邊配合間隙3-5 u m,推板設有螺紋孔，推板和頂件器掛臺采用螺釘連接； b、一次精沖成形上模的準備凸凹模的下端面形狀與厚板圓盤零件頂面相同，且凸凹模上設有與厚板圓盤零件上相同的圓孔和異形孔；凸凹模的外輪廓以凹模為基準間隙配合，凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，凸凹模的上端面設有螺紋孔，凸凹模與壓板間隙配合，單邊配合間隙3-5 y m ; 2)一次精沖成形 ①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機的上、下臺面上，精沖模具在開啟位置時，將條料送到精沖エ位； ②啟動精沖機，精沖機的下工作臺向上運動，對凹模、圓孔凸模、異形孔凸模施加沖裁力Fs，對傳カ桿、圓打桿、異形打桿施加壓邊カFk，對打桿施加反壓カFe，傳カ桿和打桿分別沿圓周均勻分布在一次精沖成形上、下模上；在沖裁カFs和壓邊カFk的作用下，精沖模具的凹模框、凹模、推板、圓孔凸模、異形孔凸模與精沖模具的壓板，凸凹摸、圓打桿、異形打桿將條料同時壓緊；精沖機的下工作臺繼續向上運動，沖裁力Fs大于壓邊カFk，反壓力Fc設定為小于壓邊カFk，條料剪切開始；當凸凹模進入凹模的同時圓孔凸模、異形孔凸模也進入凸凹摸，同時壓板和圓打桿、異形打桿在壓邊カFk的保護下上移，推板在反壓カFe的保護下下移，剪切后的條料緊緊包在凸凹模上，厚板圓盤零件鑲在凹模中； ③精沖機的下工作臺向下運動，在壓邊カFk的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓カFtj的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。
2.根據權利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于在原材料準備過程中，鋼板經球化退火處理，獲得的碳化物球化等級達到JB/T 5074-2007標準中的6級以上，且鋼板球化退火后表面硬度低于HB150，均勻鋼板原始組織。
3.根據權利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于將板料剪切成的條料寬度=厚板圓盤零件最大直徑+2. 2*料厚。
4.根據權利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于所述的凹模中設置的油槽寬度為2mm，深度為1mm，且油槽設置在送料方向ー邊，與凹模型腔間隔8mm，外輪廓與厚板圓盤零件的外輪廓相同。
5.根據權利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于所述凸凹模的外輪廓以凹模為基準間隙配合，配合單邊間隙取條料厚的5-5. 5%。；凸凹模的圓孔和異形孔與圓打桿、異形打桿間隙配合，配合單邊間隙取0. 06-0. 1_。
6.根據權利要求I所述的ー種厚板圓盤一次精沖成形方法，其特征在于所述的凹模、凸凹模、圓孔凸模、異形孔凸模選用V4E材料，熱處理到HRC61-63，且去磁處理和表面鍍TiCN。
全文摘要
本發明提供厚板圓盤一次精沖成形方法，包括步驟1)設備、原材料和一次精沖成形上、下模的準備；2)一次精沖成形①將一次精沖成形上、下模分別安裝在精沖機的上、下臺面上，精沖模具在開啟位置時，將條料送到精沖工位；②啟動精沖機，精沖機的下工作臺向上運動，對凹模、圓孔凸模、異形孔凸模施加沖裁力FS，對傳力桿、圓打桿、異形打桿施加壓邊力FR，對打桿施加反壓力FG；③精沖機的下工作臺向下運動，在壓邊力FR的作用下，壓板將剪切后的條料從凸凹模上退下，在反壓力FG的作用下，推板將厚板圓盤零件從凹模中頂出，得到成形后的厚板圓盤零件。該方法適用于大批量生產，具有操作簡單、效率高、節約成本、質量穩定的特點。
文檔編號B23P15/00GK102756247SQ20121026665
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者萬俊, 張正威, 王祖華, 郭銀芳 申請人:武漢華夏精沖技術有限公司