一种内孔双面凸台冲压拉深成型模具及其工艺方法

摘要

一种内孔双面凸台冲压拉深成型模具，包括相互配合的凹凸模和弹性压料板，其特征在于：所述的相互配合的凹凸模有第一预成型模具，第二预成型模具和第三成型模具，第一预成型模具的凸模前端轮廓形状由两段不同半径的渐开线组成，第二预成型模具的凸模前端具有一环形台阶面，第三成型模具的凸模前端轮廓由多级不同半径的渐开线组成，采用本发明工艺过程简洁，生产效率高，原材料利用率高，具有广阔的实用经济价值。

说明书

技术领域

    本发明涉及一种冲压模具及其成型方法，尤其是指一种内孔双面凸台冲压拉深成型模具及其工艺方法。

背景技术

  当今汽车制造都在努力减轻发动机重量而增大其负荷能力，图1、图2所示是应运而生的汽车发动机中的两种高端皮带轮产品，由于它们的支撑幅板位于皮带载荷及轴承中心处，因此它们具有重量轻、强度高、出力大的优点。它们的制造工艺是，先铸造或锻造料坯，然后再经车削加工成为皮带轮。这种传统工艺方法其缺点是：质量较不稳定、动平衡差，气孔、夹渣、疏松、金相组织不均匀等，生产效率低，原材料利用率低，费工费力费料，经济上加工成本高。如果用图3所示带孔的圆钢板为坯料，让它内孔先形成一定厚度和高度的双面凸台，如图6所示，再将这种半成品件旋压加工成图1或图2皮带轮，就会使制造工艺变得很简洁而容易，而且产品质量必然会上升一个新的台阶。

为了得到内孔双面凸台，业内人士一直在探索，试图按最简单的工艺方法进行双面拉深，但是只凭普通的模具和简单的工艺过程控制是达不到要求的，往往会造成材料变形过度（超过材料许用变形值），产品断裂，不得不半途而废。如果用带孔的圆钢板采取旋压的方法来产生内孔双面凸台，也会出现很多不良后果，因为对这种形状材料的旋压会改变并破坏材料原有轧制的内部组织结构和金属流线，从而极大的降低金属的原有强度，甚至无法对其强度进行有限元分析；同时，用这种制品作坯料加工出来的皮带轮产品其轮辐表面极其粗糙，很不美观，因而这种工艺方法实际上并不可行。

发明内容

本发明要解决上述现有技术中的技术缺陷，提供一种工艺过程简洁，生产效率高，原材料利用率高，具有广阔的实用经济价值的内孔双面凸台冲压拉深成型模具及其工艺方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种内孔双面凸台冲压拉深成型模具，包括相互配合的凹凸模和弹性压料板，其特征在于：所述的相互配合的凹凸模有第一预成型模具，第二预成型模具和第三成型模具，第一预成型模具的凸模前端轮廓形状由两段不同半径的渐开线组成，第二预成型模具的凸模前端具有一环形台阶面，第三成型模具的凸模前端轮廓由多级不同半径的渐开线组成。

进一步的所述的第三成型模具的弹性压料板的内孔处开有凹槽。

采用以上模具的内孔双面凸台冲压拉深成型工艺方法，包括以下具体步骤：

步骤1：将带孔的圆钢板坯料定位放置在第一预成型模具的凹模上，用弹性压料板压紧，油压机带动第一预成型模具的凸模下行，慢速压制成型，形成第一凸台；

步骤2：油压机上行，将工件取出，翻面，定位放置在第二预成型模具的凹模上；

步骤3：用弹性压料板压紧第二预成型模具凹模上的工件，油压机带动第二预成型模具的凸模下行，慢速压制成型，形成第二面微型凸台；

步骤4：油压机上行，将工件取出，定位放置在第三成型模具的凹模上；

步骤5：用弹性压料板压紧第三成型模具凹模上的工件，油压机带动第三成型模具的凸模下行，慢速压制成型，形成第二凸台；

步骤6：油压机上行，将完成工件取出。

进一步的，所述的工艺方法由PLC系统控制油压机下行的深度和速度。

采用以上模具和工艺方法生产出的产品的加工表面具有和料坯表面相同的光洁度，产品的内部金相组织具有金属流线连续、组织致密的特点，产品的结构强度有所提高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是现有高强度皮带轮成品一；

图2是现有高强度皮带轮成品二；

图3是本发明所用的带孔的圆钢板坯料；

图4是本发明第一预成型模具完成的工件；

图5是本发明第二预成型模具完成的工件；

图6是本发明制成的内孔双面凸台成型制件；

图7本发明第一预成型模具；

图8本发明第二预成型模具；

图9本发明第三成型模具；

图10是本发明制成工件的内部金相照片；

图11是现有技术制成工件的内部金相照片；

其中：1、圆钢板坯料，11、内孔，12、第一凸台，13、第二面微型凸台，14、第二凸台，2、凹模，3、弹性压料板，4、第一预成型凸模，5、第二预成型凸模，6、第三成型凸模，7、第三成型弹性压料板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

图1、图2所示现有汽车发动机中的两种高端皮带轮产品结构图。

图3、图4、图5、图6所示圆钢板坯料1到双面凸台工件经过模具加工发生的变化。

图7是第一预成型模具，包括凹模2、凸模4、弹性压料板3，凸模4前端轮廓形状由两段不同半径的渐开线组成。将圆钢板坯料1定位放置在凹模2上，用弹性压料板3压紧圆钢板坯料1，凸模4的中心线与圆钢板坯料1的内孔11的中心线对齐，油压机带动凸模4下行慢速压制成型，形成第一凸台12，第一预成型模具完成工件如图4所示。

图8是第二预成型模具，包括凹模2、凸模5、弹性压料板3，凸模5的前端具有一环形台阶面。将经第一预成型模具完成的工件翻面定位放置在凹模2上，凸模5的环形台阶面的尺寸与圆钢板坯料1的第一凸台12相互配合，用弹性压料板3压紧圆钢板坯料1，油压机带动凸模5下行慢速压制成型，形成第二面微型凸台13，第二预成型模具完成工件如图5所示。

图9是第三成型模具，包括凹模2、凸模6、第三成型弹性压料板7，凸模6的前端轮廓由多级不同半径的渐开线组成，弹性压料板7内孔处开有凹槽。将经第二预成型模具完成的工件定位放置在凹模2上，用弹性压料板3压紧圆钢板坯料1，第三成型弹性压料板7上的凹槽与圆钢板坯料1的第一凸台12相互配合，油压机带动凸模6下行慢速压制成型，形成第二凸台14，第三成型模具完成工件如图6。

图10、图11分别是本发明制造出产品的内部金相照片和现有技术制造的产品内部金相照片，对比发现，现有技术制造的产品，产品金相图中金属流线明显被切断，组织致密度保持不变，而本发明制造出的产品金相图中金属流线连续，组织致密，产品的结构强度提高。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。