[发明专利]提高非轴对称杯形件端面平齐度的反挤压凸模设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于反挤压非轴对称空心杯件的反挤压凸模的设计方法，以提高反挤压空心杯件端面平齐度进而提高材料利用率，属于挤压成形技术领域。

背景技术

目前，非轴对称空心杯(杯杆类件的杯部)件一般采用圆棒料加热到温热成形温度后直接进行开式反挤工艺(杯杆类件先需要镦头部再对头部进行反挤)成形。轴对称杯形件反挤成形后上端面是平齐的，如图1所示。对于非轴对称杯形件，由于杯壁各处到中心位置的距离不同，反挤过程中杯部截面各处的金属流动规律及流速不完全一致，导致反挤结束后杯部端面会出现不平齐的现象，如图2(a)、(b)、(c)所示，且当杯部非对称现象越严重时，端面不平齐的情况越突出。不平齐的端面需要后续增加取长机加工工序进行端面切除，即花费较多的工时，又带来材料的无端浪费，增加产品的生产成本和能耗。此外，端面的平齐度越高，杯壁成形时金属的流动越均匀，残余内应力越少，微观组织结构越均匀一致，产品性能和质量越高。因此，提高非轴对称杯形件反挤成形端面平齐度，有利于提高产品质量，降低产品生产成本，也符合制造业节能节材降耗等绿色生产的发展趋势。

发明内容

本发明针对现有非轴对称(非等壁厚圆环)杯形件反挤端面不平齐而需要切除端面余量、增加机加工工时且浪费材料等问题，提供一种简便实用的提高非轴对称杯形件端面平齐度的反挤压凸模设计方法。

本发明的提高非轴对称杯形件端面平齐度的反挤压凸模设计方法，是：

根据非轴对称杯形件内壁与非轴对称杯形件中心(几何中心)之间的距离，设计反挤压凸模底面的锥角以及反挤压凸模侧壁的挤压带高度；距离杯形件中心越近的内壁区域所对应的反挤压凸模底面锥角越小且侧壁挤压带高度越大，距离杯形件中心越远的内壁区域所对应的反挤压凸模底面锥角越大且侧壁挤压带高度越小。

对非轴对称杯形件反挤压凸模底面的不同位置设置不同角度的锥角，在不同锥角对应的反挤压凸模侧壁设置不同高度的挤压工作带。在金属流动较容易的地方即非轴对称杯形件的内壁距离中心较近的地方所对应的反挤压凸模设置较小的锥角以及较大的挤压带高度，降低其流动速度；在金属流动较困难的地方即非轴对称杯形件的内壁距离中心较远的地方所对应的反挤压凸模设置较大的锥角以及较小的挤压带高度，减小其流动阻力。这样在杯部的反挤成形过程中，杯部端面成形的不平齐程度会被消弱。消弱程度与锥角和工作带高度的设计差别以及杯形件的具体形状有关。

所述反挤压凸模底面的中间位置具有一水平端面，底面上在水平端面外围根据外轮廓到中心(反挤压凸模底面几何中心)的距离划分底面区域，一个底面区域对应一个锥角；根据反挤压凸模底面划分的区域，将反挤压凸模侧壁对应地划分挤压带部分，一个底面区域与一个挤压带部分承接相连，一个挤压带部分对应一个挤压带高度。

所述底面区域对应的锥角最大值与最小值之差为8-12°，最佳为10°。

所述挤压带部分最大挤压带高度与最小挤压带高度之差为3-5mm，最佳为5mm。

本发明在原反挤压凸模设计准则及方法的基础上，一方面通过改变反挤压凸模底面形状来提高反挤杯形件端面的平齐程度；另一方面通过同时改变反挤压凸模侧壁挤压带高度来提高反挤杯形件端面的平齐程度，使得模具结构较为简单，易于加工，成形后挤压件变形程度均匀，质量好，减少机械加工量，节省材料，降低生产成本。

附图说明

图1是轴对称空心杯反挤后端面形状(端面平齐)示意图。

图2是非轴对称空心杯件反挤后端面形状(端面不平齐)示意图。(a)、(b)、(c)为三种不同结构性的非轴对称杯形件反挤后端面形状示意图。

图3是一种等速万向节三销滑套反挤压凸模的端面轮廓示意图。

图4是本发明设计的具有不同锥角、侧壁具有不同挤压带高度的反挤压凸模结构示意图。

图5是本发明设计的反挤压凸模冲压的三销滑套反挤端面平齐度示意图。

具体实施方式

本发明的提高非轴对称杯形件端面平齐度的反挤压凸模设计方法，就是根据非轴对称杯形件内壁与非轴对称杯形件中心之间的距离，设计反挤压凸模底面的锥角以及反挤压凸模侧壁的挤压带高度；距离杯形件中心越近的内壁区域所对应的反挤压凸模底面锥角越小且侧壁挤压带高度越大，距离杯形件中心越远的内壁区域所对应的反挤压凸模底面锥角越大且侧壁挤压带高度越小。