[发明专利]一种波形弹性元件精密塑性成型和精密热处理的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属精密塑性成型和精密热处理技术领域，特别是QBe2铍青铜材料波形弹性元件精密塑性成型和精密热处理的方法。

背景技术

波形弹性元件是一种轮廓面成波浪形的弹性元件，具体结构示意图如图1，有体积小、占用空间小的特点，具有减震和精密调节压力的作用，在航空航天产品液压泵密封中得到广泛应用。

波形弹性元件弹力数值没有定型的计算公式，对弹力产生影响的有成型力、压缩量、厚度、承载面积、硬度等多种因素，影响程度难以定量计算，弹力控制难度非常大。此外，在生产过程中由于该零件厚度小，热处理时效易变形，高度控制难度非常大。

国内外波形弹性元件生产的工艺流程一般为：加工毛坯料—使用油压机冲压成型—使用真空炉进行热处理时效——加荷试验—立定试验—修复尺寸—交验硬度、尺寸、弹力。加荷试验是把零件压缩到一定高度保持特定的时间，立定试验是用一定的压力连续压缩工件。

目前，常用的冲压成型方法有两种，一种是使用特制模具在普通油压机上冲压引申成型，一种是使用木榔头敲击特制模具逐步引申成型。使用油压机冲压成型时，油压机的压力不能精确控制，成型力控制精度在40000N-60000N之间，成型力控制难度非常大，成型时压力过大容易在厚度部位上压扁工件和压损模具，成型质量不高。使用木榔头敲击特制模具逐步引申成型方法，木榔头敲击力难以控制，成型效率低，而且由于受力不均，成型质量差。经调研，目前大部分航空航天企业生产该类零件使用特制模具在普通油压机上冲压引申成型，由于不能精确控制成型力，零件的高度和弹力一致性差，合格约在30％左右；如何精密控制该零件的成型质量一直是困扰生产的工艺技术难题。

使用现有工艺流程生产某型号产品，零件的合格率在10％左右，而且交付后弹力和高度均不稳定，严重制约着型号科研生产进度，成为型号科研生产的瓶颈。

因此，现有的装置和方法都不能满足对波形弹性元件的加工需求。

发明内容

本发明目的是提供一种波形弹性元件精密塑性成型和精密热处理的方法，解决波形弹性元件弹力和高度尺寸难题控制、稳定性差的技术难题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种波形弹性元件精密塑性成型和精密热处理的方法，包括以下步骤：

步骤1、将毛坯料按零件展开形尺寸要求加工成圆环形状；

步骤2、对零件用汽油进行清洗，使零件表面无污垢、油迹；

步骤3、精密元件成型力控制装置放置在油压机工作台上，将清洁后的零件放置在冲压模具的上、下模之间，冲压模具的端面上设置有模孔，将冲压模具置于精密元件成型力控制装置上，将钢球放置在冲压模具的模孔上；

步骤4、在油压机压力作用下压缩精密元件成型力控制装置，通过调整精密元件成型力控制装置的压下量来调节成型力使得零件成波浪形状；

步骤5、把成型后的8-10个零件叠放一致，保证零件之间无间隙，将叠放后的零件放置在夹具的上、下模之间，通过夹具上的螺栓和螺母将夹具的上、下模紧固在一起，通过力矩扳手拧紧螺母给夹具施加力矩；

步骤6、将施加力矩后的夹具置于真空退火炉炉体的有效加热区内；

步骤7、对炉体进行抽真空，使真空度小于20Pa；

步骤8、进行时效处理，时效工艺参数为315～330℃×3h；

步骤9、时效保温时间到达后进行随炉冷却，冷却至60℃后，完成对零件的时效处理，出炉；

步骤10、将出炉的零件进行加荷试验；

步骤11、将零件修复至图纸要求；

步骤12、把零件再次进行加荷时效试验制得波形弹性元件。

进一步，步骤1中所述的毛坯料的材质为QBe2铍青铜。

进一步，步骤3中所述的精密元件成型力控制装置包括支撑垫板、弹簧、支座体、调整垫片和限位块；支座体包括底座和由底座支撑的侧壁，所述的侧壁被配置用于提供支撑垫板在侧壁围成空间内垂直于底座的滑动支撑，支撑垫板和支座体的底座之间设置有能提供在支撑垫板区域内提供稳固弹性支撑的弹簧，支座体的侧壁端面上对称固定设置限位块，限位块与侧壁端面之间设置有调整垫片。

进一步，步骤5中所述的力矩为5-8N·m。

本发明与现有技术相比，其显著优点如下：

1)在成型时使用了精密元件成型力控制装置，对零件的成型力实现精密控制，不仅能有效控制零件的成型高度和加工硬化效果，而且能防止成型力过大压扁工件，致使工件变薄，冲压成型效果好。