[发明专利]金属薄壁工件内长凸键的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模口带缺口的冲模进行金属薄壁工件内长凸键的加工方法，适用于定位、锁紧等使用场合的金属薄壁圆形或矩形工件的内长凸键的冲制加工，特别适用于电连接器外壳内长凸键的加工。 

背景技术

在定位或锁紧场合有许多产品以及产品的零部件采用了一条或多条凸键或凹键的结构设计，产品组装时通过部件间凸键或凹键的配合实现零部件的定位或锁紧控制。 

对于金属薄壁的内凸键的加工一般采用雕铣加工、插铣加工、竖冲加工、横冲加工等加工形式实现内凸键的加工。采用雕铣加工、插铣加工、竖冲加工的方法加工内凸键，工序复杂、工效低、成本高，不利于大批量产品的生产；横冲加工工艺因具有工效高、节约材料、成本低等特点而广泛使用于各类薄壁结构工件的内凸键的加工。 

目前，各类金属薄壁工件内凸键的横冲加工的冲头都是采用平口冲头。平口冲头适宜短内凸键的冲制加工，但对于内凸键的横冲加工存在应力集中问题，内凸键越长，应力集中问题越严重。当内凸键长度大于一定尺寸时(如对于电连接器产品来讲，内凸键长短的界定大约为5mm，小于5mm时为内短凸键，大于5mm时则为内长凸键)，在后道的车、铣、镗工序加工时常出现工件裂纹现象，产品报废率高、成品率低。为克服应力集中使工件产生裂纹的现象，目前加工内长凸键一般采用插铣加工或竖冲加工，但这些工艺的工序复杂、工效低、成本高等缺点仍然存在，制约了工件的大批量生产。 

发明目的 

本发明的目的是克服现有技术中采用模头为平口进行横冲加工产生的应力集中只能实现短凸键冲制、以及采用传统工艺加工长凸键工序多、成本高等缺点，而提供一种采用带缺口的模头进行横冲加工，工序简单、生产成本低、提高工效、消减应力、成品率高的金属薄壁工件内长凸键的加工方法。 

本发明的一种金属薄壁工件内长凸键的加工方法，包括以下加工步骤： 

(1)按工件内长凸键的加工尺寸要求选用相应尺寸的底模，工件单面留有加工余量，底模的成型凹键宽度和深度分别与工件需冲制的内长凸键的宽度和高度尺寸相同，底模的成型凹键的长度为开放式； 

(2)按工件内长凸键的加工尺寸要求选用带有相应尺寸冲头模口的冲头，冲头模口的底面开有至少一只半圆形或半椭圆形缺口，冲头模口宽度尺寸比需冲制的内长凸键宽度尺寸大10-40％，冲头模口的长度比需冲制内长凸键的长度尺寸小5-20％；冲头模口上的缺口长度为冲头模口长度尺寸的20-40％，缺口深度为缺口长度尺寸的40-60％，缺口的圆心与冲头模口底面长度方向的对称轴心重合，或者缺口的圆心偏离冲头模口底面长度方向的对称轴心，偏离尺寸比冲头模口长度尺寸小5％； 

(3)将需冲制内长凸键的工件横向安装在底模上，冲头的冲头模口垂直向下实施对工件的横向一次冲压使工件上成型出所需尺寸的内长凸键； 

(4)取下工件去除冲制部位的加工余量。 

采用以上技术方案，本发明达到的有益效果是： 

(1)由于冲头不采用普通的“平口”冲头，而采用冲头模口带缺口的冲头，缺口采用半圆形或半椭圆形结构，在横向冲制加工过程中，冲头接触工件的瞬间，会在工件上会形成一个带“缺口”的内长凸键，但随着冲制的深入，冲制加工形成的巨大内集中应力将“牵引”金属分子向“缺口”部位作“蠕变”运动，从而使内长凸键的“缺口”部分得到填充并形成一个与设计要求相一致的内长凸键。在此演变过程中，冲头模口缺口的弧面部分在冲制加工过程中形成一种均匀的径向应力和周向剪切应力，均匀的径向应力和周向剪切应力可有效防止冲头缺口部分出现应力集中点而使得冲头在冲制过程断裂，同时内长凸键的“缺口”两端的集中应力得到有效抵消，最终减弱至薄壁工件能承受的应力范围，确保在后续工序加工过程中不会出现因应力集中问题而导致工件开裂现象的发生。采用横向一次冲制成型，工效快，成本低，成品率高，可以实现金属薄壁工件内长凸键的大批量加工。 

(2)由于冲头模口宽度尺寸比需冲制的内长凸键的宽度尺寸大10-40％，增加了冲头与工件接触的面积，使得冲头接触工件的瞬间所承受的压强得到一定程度的降低，提高工件的成活率；冲头模口上开有缺口，在冲击力“牵引”缺口附近的金属分子向“缺口”部位填充的同时，延长了冲制成型加工的时间，从而也进一步有效地降低了冲制加工对冲头的反方作用力；对缺口位置尺寸进 行限制，是为了使冲制加工过程中冲头“双峰”受到的反向作用力尽量得到均衡控制，从而可有效地提高冲头的使用寿命。