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冲压件如何控制变形量?
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东莞市诚业五金制品厂是一家专业从事五金冲压件,五金模具开发。主要生产:灯饰、首饰、电子、家具类的五金冲压件、油压件等。公司本着以质为本、专业专注、简单高效、为客户提供强有力的技术、生产以及售后支持,公司开设五金模具设计部,专门帮客户制作整套五金模具,模具技术人员经验10年以上,为客户提供模具评审与模具的设计与制造。

时间 : 2021-01-30 12:13 浏览量 : 38


1零件结构


图1所示为某新产品中的一个部件,其中一个零件挡油板为钣金冲压件(见图2),从图样结构和材料分析,挡油板是用3.5mm厚的10号钢板,经落料、多次拉伸成形,再经车削加工完成。初步的工艺流程为:下料→落料→拉伸→热处理→校形→车削加工。从工艺流程可知,需要3套模具和1套车夹具,落料可用车削加工完成,不需专用工装。前期模具、夹具投入费用大,并且模具、夹具需要一定的生产周期,不能满足产品的按时交付,影响到产品的研发,为此进行工艺攻关,用机械加工方法在最短的时间内完成此件的加工。



2图样分析


1、零件结构分析


零件结构为盆形钣金冲压件,壁厚为3.5mm,盆形边缘外径为φ(492.5±0.315)mm,深度为122.1mm,有5个相切圆弧。若转为机械加工件,则机械强度比钣金冲压件低,但从图1、图2分析,挡油板在径向由外圆φ4690 -0.25mm定位及密封,轴向由边缘端面定位,内孔φ(155±0.031 5)mm装油封密封,机器在工作时,挡油板防止旋转件飞溅的润滑油飞溅到机外,只起挡油作用,不受机械力作用,因此机械加工件的机械强度能满足要求。钣金冲压件转变为机械加工件,由于壁薄,在机械加工过程中易变形,为此给加工增加了难度,在机械加工过程中要重点考虑工件的变形和装夹。


2、技术要求分析


外径φ(492.5±0.315)mm、外径φ4690 -0.25mm、内孔φ(155±0.031 5)mm及小端面需切削加工,外径φ4690 -0.25mm为IT10级,内孔φ(155±0.031 5)mm为IT8级,表面粗糙度值最高为Ra=1.6μm。外径φ4690-0.25mm的作用是径向定位和密封,内孔φ(155±0.031 5)mm装油封起密封作用,边缘端面作轴向定位,其余面为非加工面,尺寸要求为GB/T 1804的粗糙C级,只要保证型面不与其他旋转件相碰即可。因此要重点控制外径φ4690 -0.25mm和内孔φ(155±0.031 5)mm的变形量。


3选择坯料


挡油板转变为机械加工件,从结构看,最好选用铸件,不但可节约原料,并可减少加工费用。若选铸钢件,铸造时需投入模具,并且铸钢件的铸造缺陷多,当加工为壁厚3.5mm时,易产生渗漏。若选铸铁件,铸造时需投入模具,当加工为壁厚3.5mm时,由于外径大,易产生断裂和渗漏。挡油板外形尺寸为φ(492.5±0.315)mm、总高度为130.6mm,无型材坯料可供加工。为此只有选用锻件,选胎模锻造比较好,胎模锻造适用于小批量生产,并且从挡油板的结构看可节约原材料和减少加工费用。


确定材料:选择材料首先要满足设计文件的要求,再考虑工艺性和经济性。设计要求10号碳素结构钢,但10号钢在切削加工时易产生粘刀,并且10号钢的刚性差,若用机械加工方法加工挡油板易产生装夹变形,增加了加工难度。为此与锻造厂家沟通,有35号碳素结构钢可供锻造,并且锻造性也好,由于是小批量生产,10号钢与35号钢的坯料价格相差不大。35号钢的机械性能比10号钢好,且较易切削,能满足使用要求,为此确定选用35号碳素结构钢锻件,技术要求按QJ 500A―1998碳素钢、合金结构钢锻件技术条件。锻件毛坯如图3所示,拔模斜度为3°~5°。



4确定工艺流程


先对图样进行分析,挡油板由钣金冲压件转变为机械加工件,结构为盆形,外径为4690 -0.25mm、内部深度122.1mm、壁厚为3.5mm,在装夹时易产生弹性变形及塑性变形;加工壁厚3.5mm时,受切削力的作用易产生弹性变形,为此要增加工件的刚性;挡油板的坯料是锻件,加工为壁厚3.5mm的盆形结构件,切削量大,加工后由于内应力的重新分布,易产生由内应力引起的变形,为此在加工过程中,要及时消除内应力。


从设计要求看,要重点控制外径φ4690-0.25mm和内孔φ(155±0.031 5)mm处的变形量。


为了控制变形量,要重点控制两个环节:一是装夹变形,二是加工后由内应力引起的变形。工艺流程的安排及加工方法的确定要结合本企业和协作厂家的实际加工能力,在保证零件质量及安全生产的情况下,提高经济性,确定工艺流程。


按以上分析,确定工艺流程为:锻造→正火→车加工→正火→车加工→低温退火→车加工。


1、锻造及锻件的正火由协作厂家负责完成,但需方对锻件图会签,锻件进厂按锻件图检验,并检查正火处理记录。


2、车加工


图4所示为粗车工序图,结构简单,加工精度为GB/T 1804的中等m级及以下精度,坯料质量为138kg,坯料结构如图3所示。加工机床首选普通立式车床C5112,也可选普通卧式车床C630,由于坯料为锻件,坯料外径为508mm,为了夹紧可靠,选用四爪单动卡盘装夹。具体车加工步骤为:①用四爪单动卡盘装夹,以端面1为基准,夹外圆φ496mm(坯料外径φ508mm),夹紧的同时用划针校准坯料的内孔。车端面2、外圆φ496mm长约35mm、内孔φ150mm及内形尺寸。②用四爪单动卡盘装夹,以端面2为基准,夹紧外径φ496mm,夹紧的同时用百分表校准内孔φ150mm,跳动量不大于0.2mm。车端面1、外斜面。


3、正火



通过第一次正火,可消除热加工(锻造)中形成的过热组织;第二次正火使晶粒细化,匀化了组织,提高综合力学性能,并消除内应力。具体参数:加热至840~860℃,保温90~95min,空冷。


4、车加工


图5所示为车内外形面工序。内外形面由5个圆弧面相切而成,普通卧式车床难以完成,并且加工效率极低,为此选用数控车床。根据企业的实际情况,选用卧式或立式数控车床,首选卧式数控车床,加工排屑好些,本工序的加工精度为GB/T 1804的中等m级,一般精度级的数控车床就可满足要求,如选Vturn-36数控车床。工件已粗加工,为了提高装夹速度,选用三爪自定心卡盘装夹。①装夹外圆φ494mm(车前尺寸φ496mm),但外圆φ494mm的左端面距端面1的最小距离为105.5mm(136mm-30.5mm),并且夹紧部位的壁厚为18mm,由图4计算而得,为此用加长软三爪自定心卡盘夹紧,轴向以端面1定位。车端面2、内孔φ(152±0.2)mm及内形尺寸。②用三爪自定心卡盘装夹,轴向以端面2定位,反夹内孔φ462.88mm。车端面1及外形尺寸。


5、低温退火


为了消除切削加工后的内应力,稳定精车后的尺寸,安排低温退火,具体参数:加热至580~600℃,保温70min,随炉缓冷到250℃以下出炉空冷。


6、车加工


图6所示为精车工序,加工面为端面和内外圆,最高精度为IT8级、表面粗糙度值Ra=1.6μm,普通车床CW616E可达到要求。此工序选用普通车床加工,其原因一是夹紧处只有3mm,易变形,要用宽软爪夹紧,粗车后需松开三爪,再轻夹工件,并用顶盘顶紧工件,普通车床装夹方便;二是加工内容为内外圆和端面,无圆弧面。


加工步骤为:


①用三爪自定心卡盘装夹,轴向以端面2定位,宽软爪反夹内孔。车φ(155±0.031 5)mm孔口端面(表面粗糙度值Ra=12.5μm)、外圆φ161mm至要求,粗、精车内孔φ(155±0.031 5)mm。


②用三爪自定心卡盘装夹,轴向以端面2定位,宽软爪反夹内孔,夹持住即可,用车床尾座顶针顶顶盘,从而轴向顶紧工件,再反夹紧内孔。粗车外圆φ4690-0.25mm及其底端面,外圆留余量1.2mm、底端面留余量0.5mm。


③装夹方式不变,松开三爪自定心卡盘,再轻夹内孔。精车外圆φ4690 -0.25mm及其底端面。



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