[发明专利]一种冷冲压成型方法

说明书

本发明涉及无切削的金属机械加工领域，更具体地说是涉及冷冲压成型类工艺的缩口或胀形的方法。

缩口是冷冲压技术中压缩类成形工艺，在工件变形区的材料主要是受切向压应力（参见图1），易于失稳而发生起皱现象，在坯件非变形区的材料承受全部缩口压力也易失稳产生变形;胀形是冷冲压技术中拉伸类成形工艺，坯件在变形区内的主应力为两向拉应力（参见图2），材料变薄，极限变形程度受材料塑性的限制而易于破裂。加工一些缩口系数小或胀形系数大且形状复杂的薄壁制件，目前所采用的方法主要有：缩口工序中采用增加缩口次数或采用加热法缩口;胀形工序中主要采用胀形前退火处理。但是，由于这几种方法均未改变缩口和胀形过程中坯件变形区材料的应力状态，因此不可避免地存在生产效率低、废品率高以及工艺装备昂贵等缺陷。

鉴于上述已有技术存在的问题，本发明的目的是公开一种工艺装备简单、生产效率高、废品率低的缩口或胀形方法。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：先在待缩口或胀形的坯件内预设外形与坯件内腔相吻合的、材料熔点低于坯件材料熔点的衬件，再将所述的坯件放入缩口或胀形的凹模内，敞开其口部，由模具支承其底部并施压进行缩口或胀形，最后加热熔化所成形的制件内的衬件，并倒出熔化的衬件材料。

由于本发明的技术方案在坯件中预设了衬件，所以坯件在缩口或胀形过程中变形区材料的应力状态和非变形区材料的应力状态均发生了变化，在厚度方向上出现了起辅助作用的压应力（变形区材料的应力状态参见图3和图4）。在缩口过程中，这种厚度方向上的辅助压应力起到一种稳定作用，有效地抑制坯件变形区和非变形区的失稳，防止变形区起皱，非变形区变形;在胀形过程中，这种厚度方向上的辅助压应力起到一种碾压作用，有利于坯件变形区材料胀形变薄而不致破裂。

采用本发明所述的冷冲压成形方法可以扩大坯件的缩口系数和胀形系数范围，缩短成形工艺过程，提高生产效率和成品率。本人经过多次实验验证，本发明所述的冷冲压成形方法，可以将坯件的缩口系数减小50%，胀形系数提高50%。

有关本发明为达到上述目的和功效所使用的技术手段，特举本发明可实施的三例并配合附图详细说明如下，相信本发明的其他目的、优点以及技术特征公众可由此获得更深更具体地了解。

附图说明：

图1为采用已有成形方法缩口过程中变形区材料的应力状态图。

图2为采用已有成形方法胀形过程中变形区材料的应力状态图。

图3为采用本发明所述成形方法缩口过程中变形区材料的应力状态图。

图4为采用本发明所述成形方法胀形过程中变形区材料的应力状态图。

图5为一种具体制件的结构示意图。

图6是一种拉伸好的坯件的结构示意图。

图7是在图6所示坯件中预设衬件的示意图。

图8是本发明所述成形方法缩口方案的示意图。

图9是本发明所述成形方法胀形方案的示意图。

图10是另一种制件的结构示意图。

图11是图7所示已预设衬件的坯件经一次缩口后所得形状的示意图。

图12是将图11所示一次缩口后的坯件（2C）以及其中的衬件（1C）再次缩口后所得形状的示意图。

例1

本实施例是将如图6所示的拉深好的铝坯件加工成如图5所示的制件。根据坯件和制件的结构特征，本例中采用先缩口后胀形的工艺顺序，具体步骤如下：

1、参见图7，选用熔点为190℃的锡基合金材料预制外形与坯件（2）内腔相吻合空心衬件（1），并将衬件（1）嵌入坯件（2）的内腔。

2、参见图8，把嵌有衬件（1）的坯件（2）放入凹模（3）内，然后启动冲床使冲头（4）和凹模（3）作相对运动，将衬件（1）和坯件（2）冲压成图8中衬件（1A）和缩口制件（2A）所示的形状，最后用卸料杆（5）卸去缩口制件（2A）;

3、把缩口制件（2A）内的衬件（1A）的空腔再注满熔化的同种锡基合金材料;

4、参见图9，待所注入的锡基合金材料冷凝后再把缩口制件（2A）放到下凹模（6）内，然后启动冲床使下凹模（6）和上凹模（7）作相对运动，将衬件（1A）和缩口制件（2A）镦挤胀形成图9中衬件（1B）和制件（2B）所示的形状，最后用卸料杆（8）卸出制件（2B）;

5、将制件（2B）连同其内的衬件（1B）加热到190℃，倒出熔化的衬件材料即可得到如图5所示的制件。

例2

本例中的制件和坯件与例1相同，仍然采用先缩口后胀形的工艺顺序，具体步骤如下：