精密沖壓件成形模具及方法技術

一種精密沖壓件成形模具及方法，該模具包括：凸模機構、凹模機構、設置于凸模機構和凹模機構之間的毛坯以及位于毛坯厚薄易變區域與凹模和凸模機構之間的彈性元件，在成形過程中，精密區域的內表面與凸模機構相接觸，外表面與彈性元件相接觸。本發明專利技術能夠獲得零件厚度具有足夠高的幾何尺寸精度IT6～7級，表面粗糙度由Ra＝12.5～25提高到Ra＝0.8～0.4。完全滿足飛行器發動機所必需的厚度尺寸精度。

Forming die and method for precision stamping parts

A precision stamping forming die and method, the mold includes elastic element between the punch and die mechanism, mechanism set between the convex mould and blank die mechanism and blank thickness in variable region and the die and mould mechanism, in the process of forming precision, and the inner surface of the convex region clamping mechanism is in contact with the outer surface of the elastic element is in contact with. The invention can obtain the thickness of the parts with a high enough geometric dimension, and the accuracy is IT6 to 7, and the surface roughness is increased from Ra = 12.5 to 25 to Ra = 0.8 to 0.4. Fully meet the thickness of aircraft engines necessary for dimensional accuracy.

【技術實現步驟摘要】
精密沖壓件成形模具及方法
本專利技術涉及的是一種航天航空發動機制造領域的技術，具體是一種創新的精密沖壓件成形模具及方法。
技術介紹
常規沖壓成形模具所制薄壁殼體沖壓件壁厚不均勻，有的局部增厚，有的局部變薄，使其不同截面力學性能相差較大；尺寸精度不高；沖件表面粗糙度一般只能達到Ra25～12.5。不能滿足高性能發動機及重要零件需求。為此，要增加整形工序，不僅嚴重降低生產率，而且也大幅度增加生產成本。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術存在的上述不足，提出一種精密沖壓件成形模具及方法，能夠獲得零件厚度具有足夠高的幾何尺寸精度IT6～7級，表面粗糙度由Ra＝12.5～25提高到Ra＝0.8～0.4。完全滿足飛行器發動機所必需的厚度尺寸精度。本專利技術是通過以下技術方案實現的：本專利技術涉及一種精密沖壓件成形方法，通過在凹模支撐側與毛坯錐形薄壁殼體局部區域之間放置一彈性元件，在變形過程中通過彈性元件的彈性變形實現毛坯的精確成形，從而得到精密薄壁凸肚零件。所述的錐形薄壁殼體局部區域具體是指：錐體小端面向上5mm處，即最大增厚區域。本專利技術涉及一種實現上述方法的模具，包括：凸模機構、凹模機構、設置于凸模機構和凹模機構之間的毛坯以及位于毛坯厚薄易變區域與凹模與凸模機構之間的彈性元件。在成形過程中，增厚區域的內表面與凸模機構相接觸，外表面與彈性組件相接觸，彈性組件不僅能將板坯均勻密實壓向凸模，消除毛坯在不均勻壓縮條件下窟起，而且通過彈性組件直徑微量增大阻止近錐形殼體小端局部區域變厚。所述的凹模機構采用但不限于帶有頂桿的支撐體、下壓板與凹模的組合。所述的毛坯，用沖壓得到薄壁錐形結構，該結構成形后的壁厚幾何尺寸厚度差1～2％。所述的彈性元件的形狀采用但不限于錐環，該錐環可以在彈性范圍內變形，在極限變形時其直徑可增加0.2～0.8％。所述的彈性元件采用但不限于已淬火鋼65Mn、60Si2Mn、鈹青銅QBe2型。所述的彈性元件已淬火鋼65Mn型，830℃油淬，540℃回火，屈服極限為785MPa。所述的彈性元件的厚度優選為0.5mm。附圖說明圖1為實施例1翻邊和成形裝置示意圖；圖中：1為上錐形壓板、2為錐形凹模、3為凸模、4為彈性元件、5為下壓板、6為毛坯、7為支撐體、8為承壓桶、9為墊板、10為頂桿；圖2為凸肚零件測量略圖；圖中：I～VI為六個截面。具體實施方式實施例1本實施例采用圖1中的裝置實現，具體包括：上錐形壓板1和凸模3組成的凸模機構、帶有頂桿10的支撐體7、下壓板5與錐形凹模2組成的凹模機構、設置于凸模機構和凹模機構之間的錐形結構的毛坯6以及位于毛坯厚薄易變區域與凹模2與凸模機構之間的錐環形彈性元件4，在成形過程中，毛坯厚薄易變區域的內表面與凸模3相接觸，外表面與彈性元件4相接觸。所述的上錐形壓板1與普通公稱壓力1MN液壓機相連。為了獲得薄壁軸對稱錐形零件最小壁厚差、薄壁上有凸肚形狀且S/Dp＜0.008、0.5＜H/Dp≤0.7；用翻邊成形方法制造。所述的錐形毛坯大頭外徑Dp＝48mm；小頭外徑dp＝18mm；板厚S＝0.32mm；錐角α＝20°；所述的彈性元件的壁厚St＝0.5mm；彈性元件4的錐體部分的大頭直徑Dt＝20mm；彈性元件4的錐體部分高度h＝7mm；彈性模量E＝220MPa；毛坯和彈性元件之間摩擦系數μ＝0.25；彈性體外徑與下壓板工作表面之間間隙△，優選△＝0.1mm；彈性變形極限值εt＝0.8％；強度極限σb＝980MPa。上述裝置通過以下方式實現沖壓件成形：首先將錐形結構的毛坯6置于有相同錐角的錐形凹模2上，毛坯被上錐形壓板1壓住貼近大端部位。隨著凸模下降，位于大端被壓緊部位毛坯首先完成翻邊，直到凸模工作表面與毛坯小端區域接觸，處于停滯狀態瞬間前還沒有壓緊彈性元件4。在凸模進一步向下運動時，壓緊在凸模和彈性元件之間毛坯下部，彈性元件內表面與凸模表面相一致。如果彈性元件對稱軸線與毛坯對稱軸線不重合，則彈性元件會自由位移。這也給出可能將毛坯密實均勻壓向凸模，并消除毛坯不均勻壓縮條件下窟起。所述的彈性元件使用已淬火鋼65Mn制作彈性元件。為防止彈性元件塑性變形，對其擴徑時有限制。在此情況下，彈性元件的外錐面與限制其位移的下壓板工作表面之間間隙應該恒定，優選△＝0.1mm。這時毛坯壓到凸模上的壓力值其中：εθ為按照彈性元件的中徑為2R的圓周彈性變形量；E為彈性元件彈性模量，單位為MPa；St為彈性元件厚度，單位為mm。所述的毛坯小端彈性元件支撐力Fx＝Atμq，其中：At為彈性元件內表面面積；μ為毛坯和彈性組件之間摩擦系數，且在成形條件下，其中：Dt為彈性組件大端直徑；S為毛坯厚度；σb為毛坯強度極限。當則有：在此情況下，近似錐形殼體形狀的彈性元件面積其中：α為彈性元件的中徑切向和裝置軸線之間的錐角，等于凸模工作表面在該點形成的錐角，與凸模半徑R相匹配，h為彈性元件高度。綜合上述關系，彈性元件滿足：且彈性元件的錐角α滿足：tgα≥μ，其中：μ為毛坯和彈性元件之間摩擦系數。為防止彈性元件塑性變形，彈性元件的外徑與限制其位移的下壓板工作表面之間間隙恒定且滿足其中：△為彈性元件外錐面與下壓板工作表面之間間隙，優選0.1mm；εt為彈性變形極限值；R為凸模小端半徑，等于彈性元件中徑之半。在凸模繼續下行時，在切向變形接近零時，成形過程在平面變形狀態下進行。這時，更大力分布在錐體小端，迫使毛坯變薄，因小端處在翻邊部位毛坯比處于大端具有最大厚度。這種狀況可以沿零件各個截面工作表面校平零件厚度。為了確定成形后零件厚度采用分度精度值0.001mm千分表測量。試驗前在毛坯上刻畫標記，對每一個零件取6個環形截面測量，每個截面上均勻取6個點(圖2)。厚度測量結果和統計加工后尺寸示于表1。表1由鋁合金1A30板材厚度0.32mm獲得零件厚度值，mm類似由毛坯銅T3試樣加工結果示于表2。表2由銅合金T3板材厚度0.265mm獲得零件厚度值，mm使用試驗模具裝備完美完成由錐形毛坯翻邊和成形工藝過程，該零件是薄壁軸對稱帶有凸肚且具有幾何參數：S/Dp＜0.008；0.5＜H/Dp≤0.7；Dp/dp＝1.7～2.2，其中H為零件高度。研究成形后零件幾何尺寸厚度差，對薄壁凸肚錐形件，成形后零件幾何尺寸厚度差在1～2％。本方法能夠獲得零件厚度具有足夠高的幾何尺寸精度IT6～7級，表面粗糙度由Ra＝12.5～25提高到Ra＝0.8～0.4；如飛行器發動機所必需的厚度尺寸精度。上述具體實施可由本領域技術人員在不背離本專利技術原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進行局部調整，本專利技術的保護范圍以權利要求書為準且不由上述具體實施所限，在其范圍內的各個實現方案均受本專利技術之約束。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種精密沖壓件成形方法，其特征在于，通過在凹模支撐側與毛坯的錐形薄壁殼體精密區域之間放置一彈性元件，在變形過程中通過彈性元件的彈性變形實現毛坯的精確成形，從而得到幾何尺寸厚度差1～2％的薄壁凸肚零件。

【技術特征摘要】
1.一種精密沖壓件成形方法，其特征在于，通過在凹模支撐側與毛坯的錐形薄壁殼體精密區域之間放置一彈性元件，在變形過程中通過彈性元件的彈性變形實現毛坯的精確成形，從而得到幾何尺寸厚度差1～2％的薄壁凸肚零件。2.根據權利要求1所述的精密沖壓件成形方法，其特征是，所述的彈性元件采用已淬火鋼65Mn型、60Si2Mn或鈹青銅QBe2型制成。3.根據權利要求2所述的精密沖壓件成形方法，其特征是，所述的已淬火鋼65Mn型在830℃下經油淬，在540℃下經回火，其屈服極限為785MPa。4.一種實現上述任一權利要求所述方法的模具，其特征在于，包括：凸模機構、凹模機構、設置于凸模機構和凹模機構之間的毛坯以及位于毛坯厚薄易變區域與凹模和凸模機構之間的彈性元件，在成形過程中，易增厚區域的內表面與凸模機構相接觸，外表面與彈性元件相接觸，彈性元件將板坯均勻密實壓向凸模并阻止錐形殼體近小端區域局部變厚，消除毛坯在不均勻壓縮條件下窟起，并通過彈性元件直徑微量增大阻止錐形殼體近小端區域局部變厚。5.根據權利要求4所述的模具，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁秦峰，徐逸，嚴瑞侃，
申請(專利權)人：浙江申吉鈦業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33