專利名稱：閉式疊片鍛壓成型工藝及模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力成型工藝，尤其是一種采用閉式疊片鍛壓成型工藝及專用于該成型工藝的模具，主要適用于塑性或金屬片狀或條形另件鍛壓成型。
現(xiàn)有技術(shù)中，壓力成型工藝最為常用的是沖壓或鍛壓成型，尤其對(duì)片狀的另件采用沖裁成型相當(dāng)普遍。據(jù)顧圣巖、萬戰(zhàn)勝合編的《沖壓模具設(shè)計(jì)》和重慶大學(xué)五孝培編的《沖壓設(shè)計(jì)資料》的介紹片狀或條形另件通常用沖裁法獲得，近年來采用了精沖工藝，以制取切口光潔、精度較高的沖壓件。但沖裁法都要設(shè)置搭邊，材料的利用率較低，尤其對(duì)于較厚板材沖裁，利用率更低。以5mm板材沖裁條形工件為例，其材料利用率只有40～50%;且沖裁法制得的另件金屬纖維被切斷，局部殘余應(yīng)力大，導(dǎo)致發(fā)裂等缺陷。鍛壓成型工藝?yán)媒饘偎苄宰冃卧恚瑢⒔饘俨牧霞訜嶂烈欢囟群?，投入模腔加壓成型。但是鍛壓成型絕大多數(shù)是一模一工件，當(dāng)設(shè)計(jì)成一模多工件時(shí)，必須是一模多腔，因?yàn)橹荒苡靡粋€(gè)坯料鍛壓成多個(gè)另件，其結(jié)果必然是連體的，脫模后工件不能自行分開，需用切邊?；蚱渌ぞ咔虚_，切口粗糙，精度和效率都不理想。
本發(fā)明的任務(wù)在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，而提供一種一模多件同步成型，且少無切削、精度高的閉式疊片鍛壓成型工藝和專用于該工藝的模具，以達(dá)到提高原材料利用率和生產(chǎn)效率的目的。
本發(fā)明提出的任務(wù)是通過下列技術(shù)解決方案來完成的。本發(fā)明根據(jù)成型過程中坯料與工件等重的原則，將坯料先裁切成與工件等體積的條料，最好采用近似矩形截面的條料按一定長(zhǎng)度切斷，然后將數(shù)個(gè)等長(zhǎng)的條料并排疊齊放入模腔內(nèi)，該模腔與受力方向垂直的截面形為矩形，各條料在其排列方向上的兩側(cè)面互為型面，由凹凸模在條料的寬度方向施力，即施力方向與數(shù)根條料排列所成的平面垂直，迫使用各條料同步發(fā)生塑性變形直至成型。對(duì)于形狀復(fù)雜，輪廓精度要求高的工件在疊片成型后還需單件整形，整形施力方向與成型施力方向垂直，也即在厚度方向施力，類似沖壓的施力方式。對(duì)于塑性較差的坯料，需按熱鍛、溫?cái)D和超塑成型工藝規(guī)范進(jìn)行疊片成型。這時(shí)在模具內(nèi)需附設(shè)供熱、保溫、控溫裝置，相應(yīng)地模具也用耐熱材料制成。
本發(fā)明所述的技術(shù)解決方案將通過實(shí)施例作更詳細(xì)地介紹。


圖1是疊片成型的準(zhǔn)備階段，表示一疊數(shù)根條料并排放入?？蛑暗那闆r，4預(yù)料板5彈簧。
圖2是圖1的K向視圖，表示數(shù)根條料的排列情況。
圖3是疊片成型工藝狀態(tài)，由凹凸模和?？蚪M成一閉式模腔。
圖4是圖3中A處的放大圖表示沖壓不足區(qū)。
圖5、圖6是疊片成型后，單個(gè)工件放在整形模中經(jīng)受整形的情況，6打桿7抵模8上?？?承料板。
圖7是工件整形前后的外廓比較，雙點(diǎn)劃線是疊片成型后的工件初步輪廓，粗實(shí)線是經(jīng)整形后的工件之外廓。
圖8是圖7的側(cè)視圖，△是整形的壓下量，δ是坯件在整形模中與模壁之雙邊間隙，△、δ可通過體積不變律計(jì)算得到。
圖9是疊片成型工藝的專用?？?，與受力方向垂直的截面形狀為矩形。
實(shí)施例一。
如圖1～圖9所示，說明了塑變性較好金屬條料在常溫下疊片成型的一般情況。選取截面均勻的條料，一般為紫銅、鋁、或合金等冷拉條料，截面形狀以矩形為好，四角可以是圓角。為降低變形抗力，最好條料先經(jīng)退火處理，以提高金屬的塑性。根據(jù)工件與坯料等重的原則，條料長(zhǎng)度不超過工件長(zhǎng)度，按變形過程中體積不變律來選定或計(jì)算出條料的截面積，截取與工件重量相同的條料，一般是通過控制條料的長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)，采用落料模落料。例如已知另件長(zhǎng)50mm、厚5mm、體積2000mm3，取截面為5×8mm的線材，落料長(zhǎng)度50mm，即滿足坯料與另件等重(等體積)的條件。取數(shù)個(gè)(一般是2～10個(gè))條料一組并排疊齊放入模框內(nèi)，變形過程中，條料在其排列方向的兩側(cè)面互為型面(厚度微變)，?？蚺c凹凸模作用力方向垂直的截面積為矩形，一般可以通式表示A≥L×nS。式中L為工件長(zhǎng)度，n為另件個(gè)數(shù)，S為另件厚度。一般矩形的一邊長(zhǎng)大于或等于工件長(zhǎng)度，另一邊長(zhǎng)度等于數(shù)個(gè)條料在疊片排列時(shí)的厚度之和。條料疊片放入模腔后操縱壓力機(jī)滑塊向下施壓，數(shù)個(gè)條料在凹凸模1，2和?？?組成的閉式型腔內(nèi)受壓塑變而同步成型。操縱壓力機(jī)回程，由下頂桿頂出工件。
對(duì)于形狀復(fù)雜、精度高的工件疊片成型后還需整形，整形是單個(gè)進(jìn)行的，而且整形的施力方向和成型施力方向垂直，也即在厚度方向施力，一般可分為四種情況(1)工件在疊片成型后可能在某彎角處出現(xiàn)沖壓不足，如圖4中的A處，這時(shí)要把疊片成型模設(shè)計(jì)成這樣，讓疊片成型出來的坯件厚而窄，使坯料在整形模中發(fā)生鐓粗變形，以便在整形時(shí)充滿原來的成型不足之處。(2)由于工件外形特征，局限了合理分型面的選擇，從而不得不設(shè)置敷料，此時(shí)整形模必須要將其入口處設(shè)計(jì)成鋒利的刃口，坯料由此切去敷料而進(jìn)入模框內(nèi)經(jīng)受整形。(3)當(dāng)工件的拐角為圓弧時(shí)，工件材料的體積及上、下成型凸模仍按非圓弧拐角設(shè)計(jì)。以疊片成型工藝壓出工件的初步形狀，然后放入整形模單件整形，靠整形模的凹凸模刃邊切出工件的圓弧部分。(4)當(dāng)另件兩側(cè)面為非單純的平面，而有凹入的情況時(shí)，這時(shí)條料的選擇和設(shè)計(jì)仍按平面設(shè)計(jì)，即疊片成型后的另件兩側(cè)面仍是平面，只在整形時(shí)壓印出兩側(cè)面的凹入形狀或各種花紋圖樣。
對(duì)于形狀更為復(fù)雜，沿長(zhǎng)度方向的截面積相差很大的另件，為了讓摩擦壓力機(jī)的動(dòng)量在更短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化成沖量，控制時(shí)間的大小，以控制成型過程中壓力的大小，為此，落料的同時(shí)務(wù)使條料預(yù)變形成坯件。這樣摩擦壓力機(jī)在最終成型的瞬間就有更大的作用力迫使坯件成型。條料的切斷和預(yù)變形成坯件要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)合式的落料制坯模來完成。按條料切斷長(zhǎng)度小于工件長(zhǎng)度，經(jīng)予變形后又等于工件長(zhǎng)度的方法來計(jì)算選擇條料尺寸和確定復(fù)合式落料制坯模的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
對(duì)于另件的一端為銳角時(shí)，可考慮設(shè)計(jì)成“一坯兩件”即一個(gè)毛坯條料壓成兩個(gè)另件，n個(gè)條料疊片成型可以得到2n個(gè)另件，可使另件成型效率大為提高。這樣的設(shè)計(jì)要掌握一個(gè)要點(diǎn)條料的長(zhǎng)度L與疊片成型后雙連另件的長(zhǎng)度要相等，即等于模腔的長(zhǎng)度，采用雙邊模壁定位在變形一開始就使材料對(duì)稱地均分。這種雙聯(lián)另件的設(shè)計(jì)可使模具受力對(duì)稱，提高模具的壽命。同時(shí)變形過程中，材料流動(dòng)對(duì)稱，容易充足模腔。
實(shí)施例二、超塑疊片成型。
對(duì)于一些塑變性較差的如黃銅、青銅、或碳銅冷硬性金屬材料可以采用超塑疊片成型工藝進(jìn)行加工。這時(shí)疊片成型模需設(shè)置符合超塑成型工藝要求的供熱、保溫、保壓裝置，模具采用耐熱材料制成，模具型腔尺寸還要根據(jù)收縮率放大一些。將條料落料后，一疊多個(gè)放入疊片成型的?？騼?nèi)，模具溫度應(yīng)根據(jù)條料的材質(zhì)和工況來調(diào)節(jié)，一般溫度控制在400～1200℃。超塑疊片成型的加熱方式可以是模內(nèi)加熱，也可以在模外光對(duì)條料進(jìn)行預(yù)熱后放入模腔成型。該超塑疊片成型工藝對(duì)具有熱塑性的金屬可以獲得滿意的效果。
實(shí)施例三、塑料制品的疊片成型本發(fā)明的疊片成型工藝，對(duì)扁平形狀的工程塑料另件如ABS、MC尼龍、PVC等同樣可以獲得滿意的效果。將塑料條料按疊片成型要求落料，疊齊放入成型模腔。按不同工程塑料材質(zhì)選擇相應(yīng)的規(guī)范加熱加壓、保壓后脫模即可獲得一模多個(gè)零件。因?yàn)榀B片成型工藝中條料排列方向的兩側(cè)面互為型面，在熱壓過程中容易造成各條料間的粘連，為此所以在條料間互為型面的兩側(cè)面間加抗粘結(jié)涂料或在側(cè)面設(shè)置鍍層，以便脫模后，另件能自行分離。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)大大提高了材料的利用率，同時(shí)還或以加工一些較高精度和光潔度的另件，一模多件，加工效率高;且另件內(nèi)部組織是全纖維狀的，無應(yīng)力集中現(xiàn)象。本發(fā)明可以應(yīng)用于塑性或熱塑性的金屬或塑料類扁平狀另件的加工成型，具有較高的加工效率和較好的質(zhì)量，該成型工藝的經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。
權(quán)利要求
1.一種塑性材料的壓力成型工藝，由凹、凸模和模框組成閉式模腔，投入模腔的坯料應(yīng)先截切成與另件等重的片狀條料，放入模腔加壓塑變形成另件，其特征在于投入模腔的條料先按其厚度方向數(shù)個(gè)并排疊片排列，條料在疊片排列方向的兩側(cè)面模壓成型時(shí)互為型面，成型時(shí)施加的作用力與數(shù)個(gè)片狀條料排列所形成的平面垂直，迫使條料在閉式模腔內(nèi)同步形成另件。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力成型工藝，其特征在于另件在疊片成型后，必要時(shí)還可以通過整形模單個(gè)整形，整形時(shí)另件所受的壓力方向，與疊片成型時(shí)條料所受壓力方向垂直。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力成型工藝，其特征在于片狀條料可先預(yù)熱再疊片排列放入模腔，也可放入模腔后再加熱施壓成型，保溫，保壓后脫模。
4.如權(quán)利要求1或3所述的壓力成型工藝，其特征在于在工程塑料疊片加熱施壓成型時(shí)，必要時(shí)可在條料間互為型面的側(cè)面設(shè)置抗粘結(jié)涂料或鍍層。
5.一種壓力成型模具，由凹凸模和?？蚪M成閉式模腔，其特征在于?？?與凹凸模1、2作用力方向垂直的截面形狀為矩形截面一邊長(zhǎng)大于或等于工件長(zhǎng)度，另一邊長(zhǎng)度等于數(shù)個(gè)條料疊片排列時(shí)的厚度之和。
全文摘要
本發(fā)明為一種閉式疊片鍛壓成型工藝，主要用于塑性或熱塑性金屬或塑料的扁平狀零件的壓力成型。本發(fā)明由矩形模框和凹凸模構(gòu)成閉式型腔，等長(zhǎng)的片狀條料并排排列成一疊，放入?？?，成型時(shí)條料在排列方向的兩側(cè)面互為型面。一模多件，脫模后即自行分離，本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高，加工質(zhì)量和精度都可獲得滿意的效果，且加工效率高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B21J5/02GK1033164SQ8710788
公開日1989年5月31日 申請(qǐng)日期1987年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月16日
發(fā)明者王裕根 申請(qǐng)人:浙江電工器材廠