一種階梯盒形類零件工藝成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鈑金復(fù)雜零件成形方法，涉及提供一種階梯盒形類零件的成形工藝方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于現(xiàn)有階梯盒類零件成形，傳統(tǒng)一般采用手工刨打或多次拉伸的方法，采用手 工刨打的方法，零件在刨打過程中，容易產(chǎn)生局部裂紋、局部變薄、錘痕等成形缺陷，嚴(yán)重時 造成零件的報廢。此種方法零件完全依靠工人手工刨打成形，對工人技術(shù)水平要求非常高， 零件成形穩(wěn)定性差，零件報廢率較高，約為50%。采用多次拉伸的方法，由于受到材料本身 的成形性能限制，只能實現(xiàn)部分階梯盒形類零件的成形，但成形過程中仍然存在局部變薄、 破裂、粗晶、起皺等成形缺陷，成形成本較高，成形成功率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：根據(jù)塑性變形的基本規(guī)律，體積不變定律與最小阻力定律，提出 了一種拉伸與液壓結(jié)合，缺陷少，成型成功率高，報廢低的階梯盒形件零件工藝成形方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種階梯盒形類零件的成形工藝方法，其先對展開料進(jìn)行 拉伸成形，然后經(jīng)中間退火后進(jìn)行液壓成形，再鈑金去余料并制孔，然后經(jīng)熱處理后，鈑金 校形，其中，在拉伸成形時，將零件底部拉伸到位，由后續(xù)液壓成形工序?qū)斓轿坏牧慵?底部作業(yè)成形出階梯形。
[0005] 所述的階梯盒形類零件的成形工藝方法，其具體過程如下：
[0006] 步驟1 :制取展開料
[0007] 根據(jù)具體階梯盒形零件計算展開毛料尺寸，制取展開料；
[0008] 步驟2 :拉伸成形
[0009] 根據(jù)零件具體情況尺寸，選擇拉伸模凸模圓角、凹模圓角，若零件內(nèi)R角為R3mm， 高度為30mm，外形尺寸為：140mm X308mm，應(yīng)將拉伸模凸模圓角R選擇在R4mm至R6mm之間， 拉伸模凹模圓角R選擇在R6mm至RlOmm之間。一般進(jìn)行一次性拉伸作業(yè)，使得拉伸底部深 度達(dá)到廣品最后深度；
[0010] 步驟3 :對拉伸完的產(chǎn)品進(jìn)行退火消除殘余應(yīng)力；
[0011] 步驟4:液壓成形
[0012] 零件引伸到位后，壓模陰模自上而下運動，運動到零件底部時，壓模陰模R角處與 壓模陽模R角處共同作用下，使得該處材料開始塑性變形，隨著壓模陰模繼續(xù)向下運動，壓 模陰模R角處與壓模陽模R角處開始對材料產(chǎn)生拉伸的作用，直至零件達(dá)到階梯狀態(tài)。
[0013] 步驟5 :鈑金成形去除多余材料，然后熱處理后，校形。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明避免了原有成形過程中零件周邊存在破裂、滑移線、粗 晶、"桔皮"、起皺等成形缺陷，提高了零件的質(zhì)量，降低了產(chǎn)品報廢率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。因 成形缺陷導(dǎo)致的零件報廢率由原有的30%降低至1%。
【附圖說明】
[0015] 圖1 :二層階梯盒形零件典型圖；
[0016] 圖2 :工序安排簡圖；
[0017] 圖3 :拉伸成形過程示意圖；
[0018] 圖4 :液壓成形過程示意圖；
[0019] 圖5 :典型零件主視圖；
[0020] 圖6 :圖5的A-A剖視圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0022] 對于大多數(shù)階梯盒件類零件，多為圓形、長圓形、長方形等，對該類零件，均可采用 本發(fā)明方案進(jìn)行成形。下面以二層階梯盒形零件為例詳細(xì)介紹成形工藝方法，典型零件見 附圖1所示，具體工序安排見附圖2所示，
[0023] (1)制展開料
[0024] 根據(jù)具體階梯盒形零件計算展開毛料尺寸，毛料為長圓形，長寬尺寸分別為： 394mm、234mm,長圓處 R 角為 R11 7mm〇
[0025] (2)拉伸成形
[0026] 此步工序是比較關(guān)鍵的，是后續(xù)工序的基礎(chǔ)，本步工序一般要實現(xiàn)兩個目的，第 一、完成階梯盒形零件第一層（即最大的一層或底層）階梯的成形。第二、為第二層（即較 小層或頂層）階梯預(yù)留足夠的材料，為后續(xù)液壓工序做好成形基礎(chǔ)。
[0027] 此外，按照材料的變形和受力情況，拉伸過程中的任一時刻，工件材料可以劃分為 五個區(qū)，分別為凸緣區(qū)、凹模圓角區(qū)、筒壁區(qū)、凸模圓角區(qū)、筒底區(qū)如附圖3所示，各區(qū)材料 的變形和受力狀態(tài)不同，凸模圓角區(qū)區(qū)域的材料在拉深一開始就受到凸模的沖壓，在拉深 過程中，又受到雙向應(yīng)力的張拉和一定的彎曲作用，從而使厚度變薄，該區(qū)域材料應(yīng)變硬化 效應(yīng)增強，承載能力下降，零件容易破裂。為了避免，凸模圓角區(qū)區(qū)域的材料出產(chǎn)生缺陷， 在拉伸模具設(shè)計時，根據(jù)零件具體尺寸，內(nèi)R為R2. 8mm，高度為31mm，外形尺寸為140mm X308mm，法蘭邊尺寸為20mm，選擇凸模圓角R角為R4mm與凹模圓角R角為R8mm，來改善和 提高拉深性能。完成拉伸高度為31mm。
[0028] (3)中間退火
[0029] 主要是為了消除拉伸工序過程中對零件產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
[0030] (4)液壓成形
[0031] 此步工序是成形階梯形狀的最后一步工序，根據(jù)塑性變形的基本規(guī)律，體積不變 定律與最小阻力定律，即（體積不變定律：金屬在塑性變形過程中，材料體積不變，因此會 引起材料厚度不一致。最小阻力定律：金屬變形總是沿著阻力最小的方向發(fā)展。）成形過 程見附圖4所示：
[0032] 零件拉伸高度至31mm狀態(tài)后，壓模凹模自上而下運動，運動到零件高度31mm狀態(tài) 位置時，壓模凹模R角與壓模凸模R角共同作用下，使得該處材料先開始塑性變形，隨著壓 模凹模繼續(xù)向下運動，壓模陰凹R角與壓模凸模R角開始對材料產(chǎn)生拉伸的作用，直至零件 達(dá)到階梯形狀態(tài)。整個過程中，以下兩點最重要，第一、零件拉伸高度至31mm狀態(tài)參與變形 部分與零件達(dá)到階梯形狀態(tài)參與變形部分體積相同（即工序（2)拉伸成形時預(yù)留材料體積 與零件實際頂層階梯材料體積相同）。第二、壓模凹模R角與壓模凸模R角除對材料產(chǎn)生彎 曲作用之外，還對材料產(chǎn)生了拉伸作用，只有選擇合理的壓模間隙才能是材料更好的流動， 確保零件成形時不產(chǎn)生缺陷。此處間隙為〇.2mm。該步用于成形附圖6中：階梯盒高度尺 寸16mm、15mm、角度尺寸為3°及附圖6中外形尺寸R69. 8mm、R49. 8_。
[0033] (5)鈑金成形
[0034] 此步工序去除多余材料，并制附圖5中6-06.2mm、015, 5mm與031mm的孔。
[0035] (6)熱處理
[0036] (7)鈑金校形
[0037] 本發(fā)明方法的關(guān)鍵點在于較好的結(jié)合拉伸與液壓兩種方法，及制定較為合理的 拉伸工藝參數(shù)。拉伸用于零件預(yù)先成形，同時為后續(xù)液壓工序預(yù)留材料，然后由液壓工序完 成階梯形的成形，充分發(fā)揮了零件延展性，也充分的利用金屬塑性變形的體積不變原理。避 免了原有成形過程中零件周邊存在破裂、滑移線、粗晶、"桔皮"、起皺等成形缺陷，提高了零 件的質(zhì)量，降低了產(chǎn)品報廢率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。因成形缺陷導(dǎo)致的零件報廢率由原有的 30 %降低至1%。
【主權(quán)項】
1. 一種階梯盒形類零件的成形工藝方法，其特征在于，先對展開料進(jìn)行拉伸成形，然后 經(jīng)中間退火后進(jìn)行液壓成形，再鈑金去余料，然后經(jīng)熱處理后，鈑金校形，其中，在拉伸成形 時，將零件底部拉伸到位，由后續(xù)液壓成形工序?qū)斓轿坏牧慵撞孔鳂I(yè)成形出階梯形。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯盒形類零件的成形工藝方法，其特征在于，具體過程如 下： 步驟1 :制取展開料 根據(jù)具體階梯盒形零件計算展開毛料尺寸，制取展開料； 步驟2 :拉伸成形 根據(jù)零件具體情況尺寸，選擇拉伸模凸模圓角、凹模圓角，若零件內(nèi)R角為R3mm，高度 為30mm，外形尺寸為：140mm X308mm，應(yīng)將拉伸模凸模圓角R選擇在R4mm至R6mm之間，拉 伸模凹模圓角R選擇在R6mm至RlOmm之間。一般進(jìn)行一次性拉伸作業(yè)，使得拉伸底部深度 達(dá)到廣品最后深度； 步驟3 :對拉伸完的產(chǎn)品進(jìn)行退火消除殘余應(yīng)力； 步驟4 :液壓成形 零件引伸到位后，壓模凹模自上而下運動，運動到零件底部時，壓模凹模R角處與壓模 凸模R角處共同作用下，使得該處材料開始塑性變形，隨著壓模凹模繼續(xù)向下運動，壓模凹 模R角處與壓模凸模R角處開始對材料產(chǎn)生拉伸的作用，直至零件達(dá)到階梯狀態(tài)； 步驟5 :鈑金成形去除多余材料，然后熱處理后，校形。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的階梯盒形類零件的成形工藝方法，其特征在于，該階梯盒形 件可以一次拉伸到位，并可以為后續(xù)液壓工序預(yù)留足夠的材料，在拉伸高度的選擇應(yīng)考慮 拉伸模R角因素的影響，并保證拉伸成形時預(yù)留材料體積與零件實際頂層階梯材料體積相 同。若零件總高度為30mm，拉伸模凸模圓角R4mm，拉伸模凹模圓角R8mm，選擇拉伸工藝參數(shù) 時應(yīng)該選擇拉伸高度為31mm，比零件總高度略高，以避免拉伸模R角與零件實際R角不同， 使得預(yù)留材料不足，再后續(xù)液壓工序時發(fā)生零件斷裂。
【專利摘要】本發(fā)明屬于鈑金復(fù)雜零件成形方法，涉及提供一種階梯盒形類零件的成形工藝方法。本發(fā)明先對展開料進(jìn)行拉伸成形，然后經(jīng)中間退火后進(jìn)行液壓成形，再鈑金去余料，然后經(jīng)熱處理后，鈑金校形，其中，在拉伸成形時，將零件底部拉伸到位，由后續(xù)液壓成形工序?qū)斓轿坏牧慵撞孔鳂I(yè)成形出階梯形。本發(fā)明實施時，拉伸用于零件預(yù)先成形，同時為后續(xù)液壓工序預(yù)留材料，然后由液壓工序完成階梯形的成形，充分發(fā)揮了零件延展性，也充分的利用金屬塑性變形的體積不變原理。避免了原有成形過程中零件周邊存在破裂、滑移線、粗晶、“桔皮”、起皺等成形缺陷，提高了零件的質(zhì)量，降低了產(chǎn)品報廢率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。因成形缺陷導(dǎo)致的零件報廢率由原有的30％降低至1％。
【IPC分類】B21D35/00
【公開號】CN105081071
【申請?zhí)枴緾N201410213447
【發(fā)明人】黑東盛, 王安良
【申請人】哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月20日