[发明专利]一种深杯形薄壁件的精确塑性成形方法

说明书

本发明公开了一种深杯形薄壁件的精确塑性成形方法。采用复合旋压成形工艺进行加工。首先计算厚度较大的板料毛坯尺寸，然后分别采用拉深旋压得到厚壁浅杯形件，采用流动旋压得到薄壁深杯形件，采用切边旋压对零件口部进行修边及采用车床对零件底部厚度进行切削，得到精确成形的薄壁深杯形零件。与冲压拉深成形工艺和切削加工方法相比，采用本发明的成形方法有效地减少了工装数量，提高了加工效率和零件成形精度等质量指标。

技术领域

本发明涉及机械工程的特种加工领域，尤其涉及一种深杯形薄壁件的精确塑性成形方法。

背景技术

所谓深杯形件是指不能通过一次拉深成形得到的冲压件，而精确成形是指其成形后的外形尺寸形状达到较高精度。深杯形薄壁件在工程上的应用比较广泛，有直接作为零件使用的，也有作为中间坯料使用的。

当前常规的深杯形薄壁件的制作方法，比较多的是采用板料毛坯进行冲压拉深成形，但由于深杯形件的拉深系数均超过材料的极限拉深系数，因此要采用多次拉深，制造多套拉深模具，而且常需要采用中间退火工艺，导致加工周期和成本的增加。

不管拉深次数的多与少，拉深成形工艺终究存在一些不可避免的缺点，比如壁厚精度较差、壁厚均匀性低，外形直线度、椭圆度较差等，而且拉深成形时材料往往在拉应力作用下变形，容易导致内部晶粒组织性能降低，出现微裂纹倾向增加等。

深杯形薄壁件也可以采用棒料切削的方法制备，不仅要切除大量的材料，造成材料浪费，加工效率低下，而且由于将棒料内部的纤维切断，降低了材料的力学性能。还会因为薄壁件装夹容易变形，需要较为特殊的卡具，进一步增加了加工成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种深杯形薄壁件的精确塑性成形方法。与冲压拉深成形工艺和切削加工方法相比，采用本发明的成形方法，有效地减少了工装数量，提高了加工效率和零件成形精度等质量指标。

本发明通过下述技术方案实现：

一种深杯形薄壁件的精确塑性成形方法：

步骤一：计算材料体积及板料毛坯初始直径步骤

已知深杯形薄壁件的尺寸为：外径d、壁厚t₀、高度h，查冲压手册确定口部修边余量δ；材料体积为：V≈π(h+δ+0.25d)dt₀；板料毛坯初始直径为：D₀＝2[V/(πt₀)]^1/2；

关于步骤一详细解读：已知深杯形薄壁件的尺寸为：外径d、壁厚t₀、高度h，根据这些数据可以在冲压手册上查到零件成形的口部修边余量δ。因为是薄壁杯形件，直壁部分的中径与外径近似相等，而且底部圆弧过渡区的直角简化对材料整体体积的影响可以忽略，则材料体积计算公式为：V≈π(h+δ+0.25d)dt₀。板料毛坯初始直径为：D₀＝2[V/(πt₀)]^1/2。材料的一次拉深成形的极限拉深系数m一般为0.46～0.6，深杯形薄壁件的拉深系数d/D₀均小于材料的极限拉深系数，无法一次拉深成形。

步骤二：调整板料毛坯尺寸步骤

设板料厚度增加量为△t，确定拉深系数m之后可得△t＝(4Vm²/π-d²t₀)/[d²(1-m²)]；则板料厚度：t₁＝t₀+△t，在材料厚度标准系列中选择稍厚的标准厚度，并根据实际选定的板料厚度t₁修正△t值，最后依据修正后的△t确定板料毛坯的直径：D＝[(4V/π+△td²)/t₁]^1/2；