一種徑向約束金屬棒料的低應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，實現金屬棒料的雙面剪切分離，本發明通過對金屬棒料進行徑向約束，避免了剪切時因金屬棒料翹起引起的馬蹄形壓塌，同時利用環形槽的應力集中效應及金屬材料高速剪切時的脆化效應，在較低剪切載荷下即可實現較高的剪切斷面質量，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力雙面高速剪切方法
技術領域
[0001]本發明屬于金屬棒料精密下料技術領域，具體涉及一種徑向約束金屬棒料的低應力雙面高速剪切方法。
【背景技術】
[0002]金屬棒料的剪切下料是螺栓螺母銷釘等標準件、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，應用量大面廣。國內外傳統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金屬棒料的一次剪斷，在剪切過程中刃尖接觸區材料首先發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，生產效率低、加工成本高、材料浪費嚴重。
[0003]近年來，利用預制缺口的應力集中效應及動態裂紋擴展方法發展起來的棒料疲勞剪切技術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等提出的周向低應力彎曲疲勞斷裂精密下料方法均實現了無肩化節材生產，但因裂紋動態擴展時間較長，剪切效率仍較難滿足大批量生產。中國專利97119859.4和201510304262.1提出了一種預壓痕剪切方法，其特點是先預剪一定的深度，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，且容易產生崩刃。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種徑向約束金屬棒料的低應力雙面高速剪切方法，在較低剪切載荷下即可實現較高的剪切斷面質量，并能有效縮短剪切時間、提高剪切效率。
[0005]為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0006]—種徑向約束金屬棒料的低應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形槽13，環形槽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復位;再通過滾輪12將金屬棒料14繼續送料，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上的第一導向螺栓18、第二導向螺栓19和第三導向螺栓21、第四導向螺栓22進行剪切方向的導向和上死點限位。
[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，當金屬棒料14的直徑不大于1mm時，采用多個剪切孔實現多根金屬棒料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]本發明的優點為，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，同時利用環形槽13的應力集中效應及金屬材料高速剪切時的脆化效應，在較低剪切載荷下即可實現較高的剪切斷面質量，并提高整體剪切效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發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]以下結合附圖對本發明作詳細說明。
[0022]—種徑向約束金屬棒料的低應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形槽13，環形槽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復位;再通過滾輪12將金屬棒料14繼續送料，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上的第一導向螺栓18、第二導向螺栓19和第三導向螺栓21、第四導向螺栓22進行剪切方向的導向和上死點限位。
[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，當金屬棒料14的直徑不大于1mm時，采用多個剪切孔實現多根金屬棒料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，同時利用環形槽13的應力集中效應及金屬材料高速剪切時的脆化效應，在較低剪切載荷下實現較高的剪切斷面質量，提高整體剪切效率。
【主權項】
1.一種徑向約束金屬棒料的低應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形槽(13)，環形槽(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)復位;再通過滾輪(12)將金屬棒料(14)繼續送料，同時將已剪斷的坯料頂出模具體(6)。2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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)上的第一導向螺栓(18)、第二導向螺栓(19)和第三導向螺栓(21)、第四導向螺栓(22)進行剪切方向的導向和上死點限位。5.根據權利要求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.根據權利要求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，當金屬棒料(14)的直徑不大于1mm時，采用多個剪切孔實現多根金屬棒料(14)的一次剪切。7.根據權利要求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
【發明人】趙升噸, 董淵哲, 景飛, 鐘瑋, 任芋見
【申請人】西安交通大學