[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)精密沖壓成形模具及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910366866.7
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110170566B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡錚;張萬昊;彭群;汪銀風(fēng);杜貴江;王志勇;楊玲玲;韓明;寧克焱;高軍;葛書平;李姿;李佳盈
• 申請（專利權(quán)）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: B21D28/14
• 分類號: B21D28/14;B21D28/04;B21D28/02
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 許姣

本發(fā)明提供一種高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)精密沖壓成形模具及方法，將精密沖壓技術(shù)運(yùn)用在高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)加工，使其能夠高效快速成形，獲得齒底高殘余壓應(yīng)力及低粗糙度，無需齒形表面強(qiáng)化，產(chǎn)品一致性好，能夠顯著提高結(jié)構(gòu)疲勞壽命。具體包括：上模部分和下模部分；上模部分包括：上模座、壓邊圈和凸模；下模部分包括：凹模、反壓板和下模座；其中對反壓板進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，使零件剪切區(qū)內(nèi)的材料處于三向施壓，形成立體壓應(yīng)力狀態(tài)，有效的抑制了裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。凹模采用微小環(huán)狀凸起接觸沖裁，能夠提高高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)內(nèi)齒剪切區(qū)內(nèi)的應(yīng)力，材料沿凹模刃口形狀呈純剪切的形式?jīng)_裁，大大提高了結(jié)構(gòu)內(nèi)齒的表面光潔度，保證零件質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種沖壓成形方法，具體涉及一種高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)精密沖壓成形模具方法，屬于精密沖壓成形技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，在加工如圖1所示的高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)(厚度小于等于5mm，齒數(shù)大于等于100)時(shí)，齒部加工主要采用線切割/插齒加工，齒面加工質(zhì)量不易保證，容易存在截面突變和毛刺，受電極絲抖動、傳動精度等因素影響導(dǎo)致表面粗糙度、公法線誤差達(dá)不到技術(shù)要求，產(chǎn)品一致性得不到保障。同時(shí)，線割及插齒制齒工藝加工，齒部逐漸加工成形，加工效率低，加工過程中材料在表面機(jī)械性能變化的同時(shí)，將在整個(gè)加工區(qū)域受到來自不同方位的多種不均勻力的作用，分布不均勻的應(yīng)力作用于局部材料上，易形成微觀裂紋。微觀裂紋一旦形成，在應(yīng)力作用下，裂紋尖端缺口處將產(chǎn)生應(yīng)力集中，最終形成裂紋。為避免材料或構(gòu)件因應(yīng)力集中而造成的破壞，工程上通常采用噴丸等工藝處理以提高材料表面的疲勞強(qiáng)度。然而，噴丸處理的提升效果有限，表面粗糙度隨噴丸強(qiáng)度增加而增加，導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度降低，易形成初始裂紋源。且薄片多齒結(jié)構(gòu)低寬徑比、齒數(shù)多等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得噴丸強(qiáng)度、覆蓋率等過程參數(shù)不易控制，噴丸效果一致性差。

精密沖裁制造技術(shù)是在普通沖壓技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種無切削加工技術(shù)，通過精沖模具使板料在三向壓力狀態(tài)下產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性流動(滑移)，沿所需輪廓進(jìn)行純擠剪分離；能在一次沖壓行程中獲得比普通沖裁零件尺寸精度高(精沖件尺寸公差可達(dá)IT6)、沖裁面光潔(一般為Ra2.5～0.63μm)、翹曲小且互換性好的優(yōu)質(zhì)精沖零件，并以較低的成本達(dá)成產(chǎn)品質(zhì)量的改善。由于薄片多齒結(jié)構(gòu)低寬徑比、齒數(shù)多等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，傳統(tǒng)的精密沖壓裝置及方法不適用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)精密沖壓成形模具，將精密沖壓技術(shù)運(yùn)用在高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)加工上，使其能夠高效快速成形，獲得齒底高殘余壓應(yīng)力及低粗糙度，無需齒形表面強(qiáng)化，產(chǎn)品一致性好，能夠顯著提高結(jié)構(gòu)疲勞壽命。

所述的高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)精密沖壓成形模具包括：上模部分和下模部分；所述上模部分包括：上模座、壓邊圈和凸模；所述下模部分包括：凹模、反壓板和下模座；

所述凸模下端的外圓周面加工與待成型的多齒結(jié)構(gòu)件齒形一致的齒圈；所述凸模固接在所述上模座的下端面；所述壓邊圈同軸套裝在凸模外圓周，與所述凸模滑動配合，所述壓邊圈能夠在外部動力單元A的左右下沿其軸向運(yùn)動；

所述凹模為環(huán)形結(jié)構(gòu)件，其上端內(nèi)圓周面加工與待成型的多齒結(jié)構(gòu)件齒形一致的齒圈；所述凹模固接在下模座的上端面；所述反壓板同軸套裝在凹模內(nèi)部，與所述凹模滑動配合，所述反壓板能夠在外部動力單元B的左右下沿其軸向運(yùn)動；

所述反壓板的上端面加工有錐臺形凸臺；

所述凹模上端面中心孔外圓周加工有錐臺形的環(huán)狀凸起。

所述凹模上環(huán)狀凸起的高度為原料厚度的10％-15％。

所述反壓板上錐臺形凸臺的高度為原料厚度的四分之一。

此外，本發(fā)明提供一種基于該沖壓成形裝置的高強(qiáng)鋼薄片多齒結(jié)構(gòu)沖壓成形方法，未進(jìn)行沖壓加工時(shí)，所述凸模的下端面與壓邊圈的下端面平齊，凹模的上端面與反壓板的上端面平齊；

沖壓成形步驟為：