一種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法
【專利摘要】一種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法，剪切前在金屬棒料表面加工出等間距的環(huán)形槽，接著將金屬棒材送入徑向約束的雙面高速剪切裝置，使相鄰的兩個環(huán)形槽分別置于動剪套和第一靜剪套、第二靜剪套之間，通過錘頭施加高速載荷打擊動剪塊，實現(xiàn)金屬棒料的雙面剪切分離，本發(fā)明通過對金屬棒料進(jìn)行徑向約束，避免了剪切時因金屬棒料翹起引起的馬蹄形壓塌，同時利用環(huán)形槽的應(yīng)力集中效應(yīng)及金屬材料高速剪切時的脆化效應(yīng)，在較低剪切載荷下即可實現(xiàn)較高的剪切斷面質(zhì)量，并提高了整體剪切效率。
【專利說明】
一種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于金屬棒料精密下料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬棒料的剪切下料是螺栓螺母銷釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件、各類軸、軸套類零件及軸承、齒輪、鏈條銷等常用模鍛件和冷、熱擠壓件備料的第一道工序，應(yīng)用量大面廣。國內(nèi)外傳統(tǒng)剪切工藝通過沖床運動帶動刃口鋒利的剪切模具以大載荷實現(xiàn)金屬棒料的一次剪斷，在剪切過程中刃尖接觸區(qū)材料首先發(fā)生屈服變形并形成剪切塌角，存在剪切力大、斷面呈“馬蹄形”塌陷、重量公差精度低等問題，需要增加車削平整斷面的工序，生產(chǎn)效率低、加工成本高、材料浪費嚴(yán)重。
[0003]近年來，利用預(yù)制缺口的應(yīng)力集中效應(yīng)及動態(tài)裂紋擴展方法發(fā)展起來的棒料疲勞剪切技術(shù)使得金屬棒料剪切下料工藝有了新的突破，中國專利201320338632.X和201210132333.0等提出的周向低應(yīng)力彎曲疲勞斷裂精密下料方法均實現(xiàn)了無肩化節(jié)材生產(chǎn)，但因裂紋動態(tài)擴展時間較長，剪切效率仍較難滿足大批量生產(chǎn)。中國專利97119859.4和201510304262.1提出了一種預(yù)壓痕剪切方法，其特點是先預(yù)剪一定的深度，然后滑塊反向運動，從而獲得剪切截面垂直的斷面，但此方法需要的起裂剪切力大，難以適用低塑性材料，且容易產(chǎn)生崩刃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法，在較低剪切載荷下即可實現(xiàn)較高的剪切斷面質(zhì)量，并能有效縮短剪切時間、提高剪切效率。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]—種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一，按需要的剪切長度，利用開槽機在金屬棒料14表面加工出等間距的環(huán)形槽13，環(huán)形槽13的槽深與金屬棒料14的直徑之比為4%?7%，張角45°?90°，槽根曲率半徑不大于0.1mm；
[0008]步驟二，將金屬棒料14放置送料架11上，通過送料架11上部連接的滾輪12將金屬棒料14送入徑向約束的雙面高速剪切裝置，使金屬棒料14相鄰的兩個環(huán)形槽13分別置于動剪套3和第一靜剪套4、第二靜剪套15之間；
[0009]步驟三，通過液氣錘的錘頭I施加高速載荷打擊動剪塊2，實現(xiàn)金屬棒料14的雙面剪切分離，錘頭I的打擊速度為5?lOm/s;
[0010]步驟四，剪切完成后，錘頭I上升，動剪塊2借助彈簧7復(fù)位;再通過滾輪12將金屬棒料14繼續(xù)送料，同時將已剪斷的坯料頂出模具體6。
[0011]所述方法采用的徑向約束的雙面高速剪切裝置，包括底座9，底座9和模具體6連接，模具體6上設(shè)有相互貫通的水平通孔和垂直通孔，第一靜剪套4、第二靜剪套15通過第一端蓋5、第二端蓋16對稱固定在模具體6的水平通孔中，模具體6的垂直通孔安裝有動剪塊2，動剪塊2中部連接有動剪套3，第二靜剪套15、動剪套3、第一靜剪套4在同一條直線上，動剪塊2的底面通過彈簧7和底座9連接。
[0012]所述的彈簧7中安裝有對動剪套3的下死點限位的止推柱8。
[0013]所述的動剪塊2通過連接在模具體6上的第一導(dǎo)向螺栓18、第二導(dǎo)向螺栓19和第三導(dǎo)向螺栓21、第四導(dǎo)向螺栓22進(jìn)行剪切方向的導(dǎo)向和上死點限位。
[0014]所述的模具體6的頂面覆蓋有緩沖墊17。
[0015]所述的動剪套3和第一靜剪套4、第二靜剪套15針對2?80mm直徑的金屬棒料14采用不同孔徑，當(dāng)金屬棒料14的直徑不大于1mm時，采用多個剪切孔實現(xiàn)多根金屬棒料14的一次剪切。
[0016]所述動剪套3和第一靜剪套4、第二靜剪套15之間的軸向間隙不大于0.5mm，與金屬棒料14的徑向間隙均不大于0.2mm。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點為，通過動剪套3和第一靜剪套4、第二靜剪套15對金屬棒料14的徑向約束作用，避免了剪切時因金屬棒料14翹起引起的馬蹄形壓塌，同時利用環(huán)形槽13的應(yīng)力集中效應(yīng)及金屬材料高速剪切時的脆化效應(yīng)，在較低剪切載荷下即可實現(xiàn)較高的剪切斷面質(zhì)量，并提高整體剪切效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明徑向約束的雙面高速剪切裝置主剖視圖。
[0019]圖2為圖1中徑向約束的雙面高速剪切裝置右向視圖。
[0020]圖3(a)為針對小直徑金屬棒料的動剪套3的示意圖；圖3(b)為針對小直徑金屬棒料的第一靜剪套4或第二靜剪套15的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0022]—種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法，包括以下步驟:
[0023]步驟一，按需要的剪切長度，利用開槽機在金屬棒料14表面加工出等間距的環(huán)形槽13，環(huán)形槽13的槽深與金屬棒料14的直徑之比為4%?7%，張角45°?90°，槽根曲率半徑不大于0.1mm；
[0024]步驟二，將金屬棒料14放置送料架11上，通過送料架11上部連接的滾輪12將金屬棒料14送入徑向約束的雙面高速剪切裝置，參照圖1和圖2，使金屬棒料14相鄰的兩個環(huán)形槽13分別置于動剪套3和第一靜剪套4、第二靜剪套15之間；
[0025]步驟三，通過液氣錘的錘頭I施加高速載荷打擊動剪塊2，實現(xiàn)金屬棒料14的雙面剪切分離，錘頭I的打擊速度為5?lOm/s;
[0026]步驟四，剪切完成后，錘頭I上升，動剪塊2借助彈簧7復(fù)位;再通過滾輪12將金屬棒料14繼續(xù)送料，同時將已剪斷的坯料頂出模具體6。
[0027]參照圖1和圖2，所述方法采用的徑向約束的雙面高速剪切裝置，包括底座9，底座9通過四個第一螺栓20和模具體6連接，模具體6上設(shè)有相互貫通的水平通孔和垂直通孔，第一靜剪套4、第二靜剪套15通過第一端蓋5、第二端蓋16對稱固定在模具體6的水平通孔中，模具體6的垂直通孔安裝有動剪塊2，動剪塊2中部通過第二螺栓10連接有動剪套3，第二靜剪套15、動剪套3、第一靜剪套4在同一條直線上，動剪塊2的底面通過彈簧7和底座9連接。
[0028]所述的彈簧7中安裝有對動剪套3的下死點限位的止推柱8。
[0029]所述的動剪塊2通過連接在模具體6上的第一導(dǎo)向螺栓18、第二導(dǎo)向螺栓19和第三導(dǎo)向螺栓21、第四導(dǎo)向螺栓22進(jìn)行剪切方向的導(dǎo)向和上死點限位。
[0030 ]所述的模具體6的頂面覆蓋有緩沖墊17。
[0031]參照圖3，所述的動剪套3和第一靜剪套4、第二靜剪套15針對2?80mm直徑的金屬棒料14采用不同孔徑，當(dāng)金屬棒料14的直徑不大于1mm時，采用多個剪切孔實現(xiàn)多根金屬棒料14的一次剪切。
[0032]所述動剪套3和第一靜剪套4、第二靜剪套15之間的軸向間隙不大于0.5mm，與金屬棒料14的徑向間隙均不大于0.2mm。
[0033]本發(fā)明徑向約束的雙面高速剪切裝置的工作原理為:通過動剪套3和第一靜剪套
4、第二靜剪套15對金屬棒料14進(jìn)行徑向約束，避免了剪切時因金屬棒料14翹起引起的馬蹄形壓塌，同時利用環(huán)形槽13的應(yīng)力集中效應(yīng)及金屬材料高速剪切時的脆化效應(yīng)，在較低剪切載荷下實現(xiàn)較高的剪切斷面質(zhì)量，提高整體剪切效率。
【主權(quán)項】
1.一種徑向約束金屬棒料的低應(yīng)力雙面高速剪切方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，按需要的剪切長度，利用開槽機在金屬棒料(14)表面加工出等間距的環(huán)形槽(13)，環(huán)形槽(I3)的槽深與金屬棒料(I4)的直徑之比為4%?7%，張角45°?90°，槽根曲率半徑不大于0.1mm; 步驟二，將金屬棒料(14)放置送料架(I I)上，通過送料架(11)上部連接的滾輪(I 2)將金屬棒料(14)送入徑向約束的雙面高速剪切裝置，使金屬棒料(14)相鄰的兩個環(huán)形槽(13)分別置于動剪套(3)和第一靜剪套(4)、第二靜剪套(15)之間； 步驟三，通過液氣錘的錘頭(I)施加高速載荷打擊動剪塊(2)，實現(xiàn)金屬棒料(14)的雙面剪切分離，錘頭(I)的打擊速度為5?lOm/s; 步驟四，剪切完成后，錘頭(I)上升，動剪塊(2)借助彈簧(7)復(fù)位;再通過滾輪(12)將金屬棒料(14)繼續(xù)送料，同時將已剪斷的坯料頂出模具體(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法采用的徑向約束的雙面高速剪切裝置，包括底座(9)，其特征在于:底座(9)和模具體(6)連接，模具體(6)上設(shè)有相互貫通的水平通孔和垂直通孔，第一靜剪套(4)、第二靜剪套(15)通過第一端蓋(5)、第二端蓋(16)對稱固定在模具體(6)的水平通孔中，模具體(6)的垂直通孔安裝有動剪塊(2)，動剪塊(2)中部連接有動剪套(3)，第二靜剪套(15)、動剪套(3)、第一靜剪套(4)在同一條直線上，動剪塊(2)的底面通過彈簧(7)和底座(9)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向約束的雙面高速剪切裝置，其特征在于:所述的彈簧(7)中安裝有對動剪套(3)的下死點限位的止推柱(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向約束的雙面高速剪切裝置，其特征在于:所述的動剪塊(2)通過連接在模具體(6)上的第一導(dǎo)向螺栓(18)、第二導(dǎo)向螺栓(19)和第三導(dǎo)向螺栓(21)、第四導(dǎo)向螺栓(22)進(jìn)行剪切方向的導(dǎo)向和上死點限位。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向約束的雙面高速剪切裝置，其特征在于:所述的模具體(6)的頂面覆蓋有緩沖墊(17)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向約束的雙面高速剪切裝置，其特征在于:所述的動剪套(3)和第一靜剪套(4)、第二靜剪套(15)針對2?80mm直徑的金屬棒料(14)采用不同孔徑，當(dāng)金屬棒料(14)的直徑不大于1mm時，采用多個剪切孔實現(xiàn)多根金屬棒料(14)的一次剪切。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向約束的雙面高速剪切裝置，其特征在于:所述動剪套(3)和第一靜剪套(4)、第二靜剪套(I5)之間的軸向間隙不大于0.5mm，與金屬棒料(14)的徑向間隙均不大于0.2mm。
【文檔編號】B23D35/00GK106041195SQ201610606879
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】趙升噸, 董淵哲, 景飛, 鐘瑋, 任芋見
【申請人】西安交通大學(xué)