专利名称：金属薄壁工件内长凸键的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种模口带缺口的冲模进行金属薄壁工件内长凸键的加工方法，适用
于定位、锁紧等使用场合的金属薄壁圆形或矩形工件的内长凸键的冲制加工，特别适用于 电连接器外壳内长凸键的加工。
背景技术：
在定位或锁紧场合有许多产品以及产品的零部件采用了一条或多条凸键或凹键 的结构设计，产品组装时通过部件间凸键或凹键的配合实现零部件的定位或锁紧控制。
对于金属薄壁的内凸键的加工一般采用雕铣加工、插铣加工、竖冲加工、横冲加工 等加工形式实现内凸键的加工。采用雕铣加工、插铣加工、竖冲加工的方法加工内凸键，工 序复杂、工效低、成本高，不利于大批量产品的生产；横冲加工工艺因具有工效高、节约材 料、成本低等特点而广泛使用于各类薄壁结构工件的内凸键的加工。 目前，各类金属薄壁工件内凸键的横冲加工的冲头都是采用平口冲头。平口冲头 适宜短内凸键的冲制加工，但对于内凸键的横冲加工存在应力集中问题，内凸键越长，应力 集中问题越严重。当内凸键长度大于一定尺寸时(如对于电连接器产品来讲，内凸键长短 的界定大约为5mm，小于5mm时为内短凸键，大于5mm时则为内长凸键)，在后道的车、铣、镗 工序加工时常出现工件裂纹现象，产品报废率高、成品率低。为克服应力集中使工件产生裂 纹的现象，目前加工内长凸键一般采用插铣加工或竖冲加工，但这些工艺的工序复杂、工效 低、成本高等缺点仍然存在，制约了工件的大批量生产。
发明目的 本发明的目的是克服现有技术中采用模头为平口进行横冲加工产生的应力集中 只能实现短凸键冲制、以及采用传统工艺加工长凸键工序多、成本高等缺点，而提供一种采 用带缺口的模头进行横冲加工，工序简单、生产成本低、提高工效、消减应力、成品率高的金 属薄壁工件内长凸键的加工方法。 本发明的一种金属薄壁工件内长凸键的加工方法，是采用短凸键的横向冲制加工 方法实现内长凸键一次冲制成型，包括以下加工步骤 (1)按工件内长凸键的加工尺寸要求选用相应尺寸的底模，工件单面留有加工余 量，底模的成型凹键宽度和深度分别与工件需冲制的内长凸键的宽度和高度尺寸相同，底 模的成型凹键的长度为开放式； (2)按工件内长凸键的加工尺寸要求选用带有相应尺寸冲头模口的冲头，冲头模 口的底面开有至少一只半圆形或半椭圆形缺口，冲头模口宽度尺寸比需冲制的内长凸键宽 度尺寸大10_40%，冲头模口的长度比需冲制内长凸键的长度尺寸小5_20%;冲头模口上的 缺口长度为冲头模口长度尺寸的20-40 % ，缺口深度为缺口长度尺寸的40-60 % ，缺口的圆 心与冲头模口底面长度方向的对称轴心重合，或者缺口的圆心偏离冲头模口底面长度方向 的对称轴心，偏离尺寸比冲头模口长度尺寸小5% ; (3)将需冲制内长凸键的工件横向安 在底模上，冲头的冲头模口垂直向下实施对工件的横向一次冲压使工件上成型出所需尺寸的内长凸键；
(4)取下工件去除冲制部位的加工余量。
采用以上技术方案，本发明达到的有益效果是 (1)由于冲头不采用普通的"平口"冲头，而采用冲头模口带缺口的冲头，缺口采用
半圆形或半椭圆形结构，在横向冲制加工过程中，冲头接触工件的瞬间，会在工件上会形成
一个带"缺口"的内长凸键，但随着冲制的深入，冲制加工形成的巨大内集中应力将"牵引"
金属分子向"缺口 "部位作"蠕变"运动，从而使内长凸键的"缺口 "部分得到填充并形成一
个与设计要求相一致的内长凸键。在此演变过程中，冲头模口缺口的弧面部分在冲制加工
过程中形成一种均匀的径向应力和周向剪切应力，均匀的径向应力和周向剪切应力可有效
防止冲头缺口部分出现应力集中点而使得冲头在冲制过程断裂，同时内长凸键的"缺口"两
端的集中应力得到有效抵消，最终减弱至薄壁工件能承受的应力范围，确保在后续工序加
工过程中不会出现因应力集中问题而导致工件开裂现象的发生。采用横向一次冲制成型，
工效快，成本低，成品率高，可以实现金属薄壁工件内长凸键的大批量加工。
(2)由于冲头模口宽度尺寸比需冲制的内长凸键的宽度尺寸大10_40%，增加了
冲头与工件接触的面积，使得冲头接触工件的瞬间所承受的压强得到一定程度的降低，提
高工件的成活率；冲头模口上开有缺口 ，在冲击力"牵弓I"缺口附近的金属分子向"缺口 "部
位填充的同时，延长了冲制成型加工的时间，从而也进一步有效地降低了冲制加工对冲头
的反方作用力；对缺口位置尺寸进行限制，是为了使冲制加工过程中冲头"双峰"受到的反
向作用力尽量得到均衡控制，从而可有效地提高冲头的使用寿命。 本发明采用冲头模口开有至少一只半圆形或半椭圆形缺口的冲头配合底模进行 横冲加工实现金属薄壁工件内长凸键一次成型，降低集中应力，金属薄壁工件不易开裂，加 工简单，成品率高。
图1为本发明冲头的正视图；
图2为本发明加工示意图；
图3为圆形电连接器头壳体剖面图；
图4为矩形电连接器外壳剖面图。 图中冲头1，底模2，冲头模口 3，缺口 4，成型凹键5，内长凸键6、7，工件8。
具体实施例方式
图1、2所示，冲头1的冲头模口 3底面开有至少一只半圆形或半椭圆形缺口 4，冲 头模口宽度尺寸比需冲制的内长凸键的宽度尺寸大10_40%，冲头模口的长度比需冲制内 长凸键的长度尺寸小5-20%;冲头模口上的缺口长度为冲头模口长度尺寸的20-40%，缺口 深度为缺口长度尺寸的40-60% ;底模2上设有成型凹键5，将需冲制内长凸键的工件8横 向安装在底模上，底模的成型凹键宽度和深度分别与工件需冲制的内长凸键的宽度和高度 尺寸相同，底模的成型凹键的长度为开放式。冲头模口垂直向下实施对工件的横向一次冲 压使工件上成型出所需尺寸的内长凸键。
实施例一
4
如图3所示为一种铝基体材质的圆形电连接器的头壳体，工件最终成型后薄壁最 薄处厚度尺寸只有O. 5mm，属于典型的金属圆形薄壁工件，头壳体的内长凸键6尺寸为长 9. 0mm，宽1. 2mm，高0. 9mm。 对于上述圆形电连接器的头壳体和座壳体的内长凸键，采用平口冲头冲制加工 后，在后续精车加工过程中，90%以上壳体因冲制部位出现了不同程度的裂纹开裂现象而 报废处理。 依据本发明的加工方法，按照以下工序实现对图3所示铝基体材质的圆形电连接 器的头壳体、座壳体的内长凸键的加工 (1)按工件内长凸键长9.0mm、宽1.2mm、高0.9mm的加工尺寸要求选用相应尺寸的 底模，底模的成型缺口宽度和深度尺寸分别为1. 2mm和0. 9mm，底模的成型缺口的长度为开 放式，工件单面加工余量为1. 8mm ; (2)按工件内长凸键的加工尺寸要求选用相应的冲头模口 ，冲头模口的底面开有 一只半椭圆形缺口 (如图l所示)冲头模口宽度尺寸为1.4mm，比需冲制的内长凸键的 宽度尺寸1.2mm大0. 2mm;冲头模口的长度为7. 5mm，比需冲制内长凸键的长度9. Omm短 1. 5mm ;冲头模口上的半椭圆形缺口长度为2. 5mm，半椭圆形缺口深度为1. 4mm，半椭圆形缺 口位于冲头模口底面的中间位置，半椭圆形缺口圆心与冲头模口底面长度方向的对称轴心 重合； (3)将需冲制内长凸键的工件横向安装在底模上，冲头垂直向下使冲头模口与底 模对应实施对工件的横向一次冲压，在工件上成型出所需尺寸的内长凸键(如图2、3所 示)； (4)取下工件去除工件单面加工余量。 经力学仿真计算，冲制过程形成的集中应力比采用平口冲头的集中应力降低了 75%左右，在铝基体材料能承受的应力范围内，冲制部位在后续精车加工过程中未出现开 裂问题，产品一次冲制成型合格率达99%以上。
实施例二 如图4所示为不锈钢基体材质的矩形电连接器的外壳，工件最终成型后薄壁厚度
尺寸只有1. 5mm。外壳内长凸键7尺寸为长8. Omm，宽1. 4mm，高1. 2mm。 矩形连接器外壳内长凸键的加工步骤与实施例一相同，但有关技术参数作以下调
整 (1)底模的成型缺口宽度和深度尺寸分别为1. 4mm和1. 2mm，金属外壳的单面冲制 加工余量为1. 5mm ; (2)冲头模口宽度尺寸为1. 8mm，冲头模口的长度为7. 2mm ; (3)冲头模口上的缺口形状为半圆形，缺口长度为2. 4mm，缺口深度为1. 2mm。 经力学仿真计算，冲制过程形成的集中应力比采用平口冲头的集中应力降低了
70%左右，在不锈钢材料能承受的应力范围内，冲制部位在后续精车加工过程中未出现开
裂问题，产品一次冲制成型合格率达99%以上。
权利要求
一种金属薄壁工件内长凸键的加工方法，是采用短凸键的横向冲制加工方法实现内长凸键一次冲制成型，包括以下加工步骤(1)按工件内长凸键的加工尺寸要求选用相应尺寸的底模，工件单面留有加工余量，底模的成型凹键宽度和深度分别与工件需冲制的内长凸键的宽度和高度尺寸相同，底模的成型凹键的长度为开放式；(2)按工件内长凸键的加工尺寸要求选用带有相应尺寸冲头模口的冲头，冲头模口的底面开有至少一只半圆形或半椭圆形缺口，冲头模口宽度尺寸比需冲制的内长凸键宽度尺寸大10-40％，冲头模口的长度比需冲制内长凸键的长度尺寸小5-20％；冲头模口上的缺口长度为冲头模口长度尺寸的20-40％，缺口深度为缺口长度尺寸的40-60％；(3)将需冲制内长凸键的工件横向安装在底模上，冲头的冲头模口垂直向下实施对工件的横向一次冲压使工件上成型出所需尺寸的内长凸键；(4)取下工件去除冲制部位的加工余量。
2. 根据权利要求1所述的金属薄壁工件内长凸键的加工方法，其特征是所述冲头模 口底面的半圆形或半椭圆形缺口的圆心与冲头模口底面长度方向的对称轴心重合，或者半 圆形或半椭圆形缺口的圆心偏离冲头模口底面长度方向的对称轴心，偏离尺寸比冲头模口 长度尺寸小5%。
全文摘要
本发明涉及一种金属薄壁工件内长凸键横向一次冲制成型方法，采用冲头模口带缺口的冲头，将需冲制内长凸键的工件横向安装在带有成型凹键的底模上，冲头模口垂直向下实施对工件的横向一次冲压使工件上成型出所需尺寸的内长凸键，横向冲制加工过程瞬间在模口缺口两侧的工件冲制端面各自形成的巨大集中应力，分别牵引、挤压金属分子向缺口部位作迁移运动形成内长凸键，冲制应力消减至工件的应力范围，有效避免工件在后续加工过程中因应力释放而开裂的现象，成品率高，减少损耗。
文档编号B21D22/02GK101700546SQ20091022383
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者叶学俊, 叶红雨, 潘荣, 蒋绍臣 申请人:泰兴市航联电连接器有限公司