[发明专利]一种高强钢薄片多齿结构精密冲压成形模具及方法

说明书

本发明提供一种高强钢薄片多齿结构精密冲压成形模具及方法，将精密冲压技术运用在高强钢薄片多齿结构加工，使其能够高效快速成形，获得齿底高残余压应力及低粗糙度，无需齿形表面强化，产品一致性好，能够显著提高结构疲劳寿命。具体包括：上模部分和下模部分；上模部分包括：上模座、压边圈和凸模；下模部分包括：凹模、反压板和下模座；其中对反压板进行特殊设计，使零件剪切区内的材料处于三向施压，形成立体压应力状态，有效的抑制了裂纹的产生和扩展。凹模采用微小环状凸起接触冲裁，能够提高高强钢薄片多齿结构内齿剪切区内的应力，材料沿凹模刃口形状呈纯剪切的形式冲裁，大大提高了结构内齿的表面光洁度，保证零件质量。

技术领域

本发明涉及一种冲压成形方法，具体涉及一种高强钢薄片多齿结构精密冲压成形模具方法，属于精密冲压成形技术领域。

背景技术

目前，在加工如图1所示的高强钢薄片多齿结构(厚度小于等于5mm，齿数大于等于100)时，齿部加工主要采用线切割/插齿加工，齿面加工质量不易保证，容易存在截面突变和毛刺，受电极丝抖动、传动精度等因素影响导致表面粗糙度、公法线误差达不到技术要求，产品一致性得不到保障。同时，线割及插齿制齿工艺加工，齿部逐渐加工成形，加工效率低，加工过程中材料在表面机械性能变化的同时，将在整个加工区域受到来自不同方位的多种不均匀力的作用，分布不均匀的应力作用于局部材料上，易形成微观裂纹。微观裂纹一旦形成，在应力作用下，裂纹尖端缺口处将产生应力集中，最终形成裂纹。为避免材料或构件因应力集中而造成的破坏，工程上通常采用喷丸等工艺处理以提高材料表面的疲劳强度。然而，喷丸处理的提升效果有限，表面粗糙度随喷丸强度增加而增加，导致疲劳强度降低，易形成初始裂纹源。且薄片多齿结构低宽径比、齿数多等结构特点，使得喷丸强度、覆盖率等过程参数不易控制，喷丸效果一致性差。

精密冲裁制造技术是在普通冲压技术基础上发展起来的一种无切削加工技术，通过精冲模具使板料在三向压力状态下产生强烈的塑性流动(滑移)，沿所需轮廓进行纯挤剪分离；能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件尺寸精度高(精冲件尺寸公差可达IT6)、冲裁面光洁(一般为Ra2.5～0.63μm)、翘曲小且互换性好的优质精冲零件，并以较低的成本达成产品质量的改善。由于薄片多齿结构低宽径比、齿数多等结构特点，传统的精密冲压装置及方法不适用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高强钢薄片多齿结构精密冲压成形模具，将精密冲压技术运用在高强钢薄片多齿结构加工上，使其能够高效快速成形，获得齿底高残余压应力及低粗糙度，无需齿形表面强化，产品一致性好，能够显著提高结构疲劳寿命。

所述的高强钢薄片多齿结构精密冲压成形模具包括：上模部分和下模部分；所述上模部分包括：上模座、压边圈和凸模；所述下模部分包括：凹模、反压板和下模座；

所述凸模下端的外圆周面加工与待成型的多齿结构件齿形一致的齿圈；所述凸模固接在所述上模座的下端面；所述压边圈同轴套装在凸模外圆周，与所述凸模滑动配合，所述压边圈能够在外部动力单元A的左右下沿其轴向运动；

所述凹模为环形结构件，其上端内圆周面加工与待成型的多齿结构件齿形一致的齿圈；所述凹模固接在下模座的上端面；所述反压板同轴套装在凹模内部，与所述凹模滑动配合，所述反压板能够在外部动力单元B的左右下沿其轴向运动；

所述反压板的上端面加工有锥台形凸台；

所述凹模上端面中心孔外圆周加工有锥台形的环状凸起。

所述凹模上环状凸起的高度为原料厚度的10％-15％。

所述反压板上锥台形凸台的高度为原料厚度的四分之一。

此外，本发明提供一种基于该冲压成形装置的高强钢薄片多齿结构冲压成形方法，未进行冲压加工时，所述凸模的下端面与压边圈的下端面平齐，凹模的上端面与反压板的上端面平齐；

冲压成形步骤为：