不锈钢球形把手液压成型技术研究.pdf

不锈钢球形把手液压成型技术研究蔚鑫，霍洪旭，柏丽那1（1.安朗杰安防技术（中国）有限公司，上海2 0 0 0 51；液压气动与密封/2 0 2 4年第5期doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2024.05.0082.通用技术集团机床工程研究院有限公司沈阳分公司，辽宁沈阳110 142）摘要：基于四柱单动液压成型技术，其结构简单，设计一套液压传动系统。通过元器件和行程开关的配合来控制液压缸进给和退料速度。通过模具内水压的变化，进行液压成型来生产不锈钢球形把手。批量生产后，可得到合格的产品。关键词：四轴单动液压机；液压系统；液压模具；不锈钢球形把手中图分类号：TH137;TB16(1.Allegion Security Technologies(China)Co.,Ltd.,Shanghai 200051,China;2.Shenyang Branch of Machine Tool Engineering Research Institute Co.,Ltd.,Abstract:Basing on four axis single hydraulic technology which has a simple structure to design a hydraulic press system.To control the feedandreturn speed by component and travel switch cooperation.To produce the stainless steel ball knob by pressure changed mold inside.Aftermass production,we can get qualify products.Key words:four axis single hydraulic press;hydraulic system;hydraulic mold;stainless steel ball knob0引言球形把手是机械门锁的主要零件，应用广泛。铜材质，易加工，但成本高。不锈钢材质会在表面形成一层钝化膜来抵抗一般腐蚀，在沿海城市应用较为广泛。但其硬度高、延展性差，在深拉伸、缩口及液压成型过程中所需应力较大，难加工，多使用空腔加端盖焊接结构。通过设计一套液压成型模具系统，拉伸缩口后,用水压变化进行液压成型可得到单层不锈钢球形把手1-3 01产品材料规格厚度采用0.6 mm薄片圆料,直径为10 0 mm,其延伸率可达56%，经对比采用低碳高镍不锈钢材料更易延展,耐腐蚀性更强。适用于深拉伸不锈钢成型,其化学成分如表1所示4收稿日期：2 0 2 3-0 5-10作者简介：蔚鑫（19 8 9-）,男，广东珠海人，工程师，硕士，主要从事液压成型领域的科学研究。46文献标志码：A文章编号：10 0 8-0 8 13(2 0 2 4)0 5-0 0 46-0 3Research on Hydraulic System to Produce Ball KnobYU Xin,HUO Hong-xu,BAI Li-naGeneral Technology Group,Shenyang 110142,China)液压系统设计2.1液压系统原理图对液压系统所需功能分析，确定其原理如图1所示。1312YAS2YAS3YAS4YASSYA171.封闭油箱2.空气过滤器3.吸油过滤器4.电机5.联轴器6.液压泵7.压力表8.Y型三位四通电磁换向阀9.二位四通电磁换向阀10.溢流阀11.单向阀12.液控单向阀13.压力继电器14.液压缸15.卸荷阀16.二位二通电磁换向阀17.行程开关图1液压系统原理图2.2液压系统工作原理（1）快速下行，当活塞杆到达行程开关S1YA时触29WA3YA山142YAX2IYA8157.15.155YAWHO4YAWk164.115.1M6416.132Hydraulics Pneumatics&Seals/No.5.2024表17不锈钢板材化学成分CSi0.008 80.370 8发Y型三位四通电磁换向阀8 的1YA接通，液压泵6和6.1推动活塞杆快速下移。（2）慢速加压液压成型，当活塞杆到达行程开关S2YA时触发液压泵6.1缓慢推动活塞杆保压下移。Y型三位四通电磁换向阀8 的2 YA接通，通过单向阀11将油液流人液压缸14,形成向上推力，减缓活塞下移速度。（3）保压延时，当活塞杆到达行程开关S3YA时触发二位四通电磁换向阀9 的3 YA工作,此时液压泵6中的油液经过压力继电器13，当达到设定压力时3 YA断电,液压泵6.1在较低压力下工作,系统中没有油液流动，从而达到保压延时动作。（4）快速返回，活塞杆到达行程开关S4YA时触发二位二通电磁换向阀16.1的4YA工作，卸荷阀15.1和16.1组成溢流阀，在卸荷状态时,液压泵6 压力降为零,使油液直接返回封闭油箱1,此时液压泵6.1排量低，活塞杆快速返回。（5）初始位停止，当滑块上升至挡块位置时，滑块停止位移同时触发行程开关S5YA工作，此时由卸荷阀15和16 组及卸荷阀15.1和16.1组成的溢流阀开始工作,在此状态下，整个液压系统在小范围内油液循环,不工作。3?不锈钢球形把手液压成型工艺设定原始胚料选定为厚度0.6 mm,直径为10 0 mm的不锈钢圆盘，通过吸盘移至冲床模具上，为得到球型把手应先拉伸至筒形状，经缩口工序确定把手颈部的高度和直径,再经过液压成型得到所设计的形状,最后在球形把手上进行后加工处理得到不同功能的把手5-6 。工艺设定为：拉伸-缩口-退火-液压成型-后处理，w/%MnP1.080.015S0.002 13.1拉伸根据原胚料直径及拉伸系数确定本次拉伸工艺设定为5步，单冲模无工艺缺口总拉伸比在0.6 5，第一次拉伸时可设置较高拉伸比。其中最大拉伸应力为39kN,如图2 所示，拉伸后零件表面无拉伤、硬印、起皱和毛刺等问题，质量良好。40435F30F25151050半面线切割后零件厚度均匀，底部和顶部受拉伸模具固定影响厚度变化较小，主要减薄部位集中在零件中间，满足缩口工艺要求。3.2缩口根据拉伸后口部直径及缩口系数确定本次缩口工艺设定为7 步，缩口前壁面涂油，总缩口比在0.3 3,其中最大缩口应力为11kN,如图3 所示,缩口后零件表面无拉伤、硬印、起皱和毛刺等问题，质量良好。121.缩口1102.缩口23.缩口34.缩口48NV464Cr18.400 70.51.01.52.02.53.03.5时间/s图2拉伸应力曲线图61Ni10.174 62Cu0.029 31.拉伸12.拉伸23.拉伸354.拉伸45.拉伸55.缩口56.缩口67.缩口7Al0.011 34如表2 所示。2表2 不锈钢球形把手液压成型工艺00.6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 5.4 6.0 6.6 7.2拉伸缩口液压成型时间/s图3 缩口应力曲线图半面线切割后零件厚度均匀，缩口位置材料堆积，较厚,最厚位置在缩口过渡曲线段。减薄部位维持在零件球部，满足液压成型要求。47液压气动与密封/2 0 2 4年第5期3.3整体退火退火选择光亮退火，在退火炉中通入保护气氛，防止零件氧化和脱碳，炉温设置在10 0 0 左右，分预热、加热、预热3 段，末端留有自然冷却产线段，自然冷却后零件保有光泽度不会造成氧化发黑情况。3.4液压成型缩口退火后将工件放置在液压机专用液压成型模具上，通过液压机的传动来改变模具内水的压力从而达到液压成型的目的。保压延时的时间同样决定着加工的质量，时间越长液压越稳定，但考虑到经济效益，此次保压时间设定在0.3 s。3.5液压成型模具模具共分为4部分：上模段，用于传递液压机压力；下模段,用于支撑零件并与上模合模；预胀段，当上模与下模合模时压力继续向下传递，到达预胀区域时，此时压力传递到模具的弹簧缓冲区，有部分液体通过模腔内部进人零件进行预胀；液压成型段，当液压机继续向下运行时到达液压成型段，弹簧到达极限停止，模具通过挤压模腔外部的液体进人模腔内部，促使模腔内液体压力增大，零件内部缓慢胀型至胀型完成。4强度测试生产完成后在车间随机抽取各3 件样品，分别做轴向和径向最小负载测试。4.1轴向最小负载测试在车间随机抽取3 件球把手抛光后装配成整锁，将整锁竖直摆放,用夹具夹住内球把手内侧端面，同时外球固定。夹具逐步施加拉力直至球把手变形，当3件球把手测试后，内外球位置互换，再次测量。此过程中变形时所施加的力如表3 所示，所测数值均大于标准值1110 N,满足质量要求。表3 轴向最小负载测试样件1样件2内球1.164外球1150引用本文：蔚鑫，霍洪旭，柏丽那.不锈钢球形把手液压成型技术研究J.液压气动与密封,2 0 2 4,44（5）：46-48.YU Xin,HUO Hongxu,BAI Lina.Research on Hydraulic System to Produce Ball Knob JJ.Hydraulics Pneumatics&Seals,2024,44(5):46-48.484.2径向最小负载测试在车间随机抽取3 件球把手抛光后装配成整锁，将整锁水平摆放,用夹具夹住内球把手，从门面至球端38mm处施力，同时外球固定。夹具逐步施加拉力至球把手变形，当3 件球把手测试后，内外球位置互换，再次测量。此过程中变形时所施加的力如表4所示，所测数值均大于标准值6 6 6 N,满足质量要求。表4轴向最小负载测试样件1样件2内球693外球6935结论低碳高镍不锈钢材料具有较高的延展性，适用于深拉伸零件，同时液压成型又可加工复杂结构零件，是一种先进的全新技术。通过合理的液压系统设计加压、保压和返回工步可实现不锈钢球把手液压成型的生产,工步的变化带动模具内水压的变化从而达到液压成型的目的。经分析,加工时拉伸应力和缩口应力均满足材料要求,液压成型后零件极少出现胀爆情况，表面无拉伤、硬印、起皱和毛刺等问题，满足质量要求。同时组装整锁进行轴向和径向最小负载测试，均满足要求，该技术可应用于批量生产。参考文献1 王贤龙，接金川.复杂黄铜力学性能强化的研究现状J，特种铸造及有色合金，2 0 2 1,41（3）：2 8 4-2 8 8.2李鹏.3 0 4不锈钢点蚀过程的仿真模拟D.济南：山东大学,2 0 2 2.3 缪军，姜天亮，李孟祥，等.SUS304不锈钢薄壁筒形件冷塑性成形方法探析J上海工程技术大学学报，2 0 19,3 3(1):26-30.4程多云，赵晋斌，刘波，等.高镍钢和传统耐候钢在马尔代夫严酷海洋大气环境中的腐蚀行为研究J.中国腐蚀与防护学报,2 0 19(1):2 9-3 5.N5 王沛,史策，谢腾宇.3 0 4不锈钢薄板微塑成形拉伸行为试验研究J.机械设计与制造工程,2 0 17,46（9）：8 4-8 6.样件36刘波，刘宏杰.筒形件冲压缩口成形工艺研究J.金属铸锻焊技术,2 0 0 9,3 8（13）:8 4-8 7.1 155115011461133N样件36896987067027董国疆，陈孟杰，朱良金，等.Q235/AA5052复合凸环管颗粒介质胀形工艺研究J.中国机械工程，2 0 18,2 9（7）：870-878.