一种汽车出气端锥壳体加工方法及其加工生产线与流程

本发明属于排气系统领域，特别涉及一种汽车出气端锥壳体加工方法及其加工生产线。

背景技术：

汽车排气系统是汽车发动机在工作过程中重要的一项系统部件，而且排气系统中的出气端锥壳体的端口与催化器筒体末端连接连通，大小两端口连接部分型面更加复杂，且其对部件精度要求高，而且为保证气流通道内部尽量减少积碳，还需保证壳体不出现褶皱等缺陷，而现有的进气端锥加工方法是采用铸造成型，不仅效率非常低，而且还容易出现开裂、气泡等缺陷，影响使用。

现有一种新型的汽车出气端锥壳体，如附图1至附图3所示，所述出气端锥壳体为锥形罩体结构，所述出气端锥壳体的两端开设有连通的端口，所述端口包括小端端口和大端端口，所述小端端口与大端端口形成气流通道；所述出气端锥壳体包括第一预催出气半壳和第二预催出气半壳，所述第一预催出气半壳、第二预催出气半壳为出气端锥壳体沿气流通道的方向分开的两个半壳壳体，所述第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的壳体边缘均设置有搭边，所述第一预催出气半壳与第二预催出气半壳通过搭边相互搭接拼合焊接形成出气端锥壳体。由于其型面的特征繁多，且形状不规则，加工精度要求高，很难通过一般的方法制作，或者很难一次成形，必须分多步进行加工，因此选择合适的加工方法以及选择合适的加工模具。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种汽车出气端锥壳体加工方法及其加工生产线，针对产品提供合理的加工方法和加工模具。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种汽车出气端锥壳体加工方法，包括以下工艺步骤：

步骤一：落料：第一预催出气半壳与第二预催出气半壳连料加工，共同使用同一落料片进行成型加工，排样方式为直排连续的排样方式，所述落料片近似为圆形片状；

步骤二：成型：通过成型模具对落料片进行一次拉深，拉深出第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的整体型面；拉深出第一预催出气半壳与第二预催出气半壳的弧状结构，形成第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端和小端，且第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端为一体对接状态；

步骤三：整形：通过整形模具对前序成型的拉深件进行整形；

步骤四：切小口端口：对步骤三的整形件进行小端端口的余料切除，余料切除后得到完整的小端端口型面轮廓；

步骤五：第一侧切：对第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端相接的中段区域的壳体两侧边进行切边，切出第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端边缘两侧的轮廓形状；

步骤六：第二侧切：对第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的壳体的两侧边缘进行切边，切除多余的余料，得到两个半壳件的侧边边缘轮廓线；

步骤七：切边：切开第一预催出气半壳与第二预催出气半壳大端相接的部分，并对大端端面进行修整，修整出完整的大端端口型面轮廓；所述切开工序与大端修整工序在同一冲压行程中完成，得到第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的成品工件。

进一步的，包括落料模、成型模、整形模、切小口模、第一侧切模、第二侧切模和切边模，用于加工出气端锥壳体的板料依次通过落料模、成型模、整形模、切小口模、第一侧切模、第二侧切模和切边模进行冲压加工，且后序模具加工的工件以前序模具加工的工件为基础进行继续加工；所述落料模、成型模、整形模均为单工序模；所述且小口模和切边模均为两工序共模结构。

进一步的，所述落料模包括第一下模板、第一上模板、第一顶销和第一定位销，所述第一上模板底部设置有第一凸模、所述第一下模板上设置有第一凹模，所述第一上模板相对于第一下模板进行开合模，且通过第一限位柱限定合模高度；所述第一上模板底部设置有第一压料板，所述第一压料板套设在第一凸模外侧，所述第一压料板与第一上模板之间涂覆有优力胶，所述第一凸模内部垂直于第一凹模的方向开设有销孔，所述销孔内设置有第一顶销，所述第一顶销通过第一矩形弹簧与第一上模板连接；若干所述第一定位销分布设置在第一凹模轮廓四周，所述第一定位销包括导向定位销和尺寸定位销，沿板料移动方向的两侧分别至少设置两个导向定位销，在垂直于板料的移动方向上至少设置一个尺寸定位销，且所述尺寸定位销设置在板料已落料的一端，所述尺寸定位销相切于前一落料冲孔后形成的板料轮廓边缘。

进一步的，所述成型模包括第二上模板、第二下模板、第二定位块和第二等高块，所述第二上模板底部设置有第二凹模，所述第二下模板上方设置有第二凸模，所述第二上模板相对于第一下模板进行开合模，且通过第二限位柱限定合模高度；所述凹模内设置有若干第二弹顶销；所述第二下模板上设置有第二压料板，所述第二压料板内嵌设有若干第二等高块，所述第二等高块分布设置在第二凸模的轮廓四周，所述等高块高出所述第二压料板，所述第二上模板与第二下模板合模时，所述第二凹模的底面与若干等高块贴合，且所述第二凹模与第二压料板的间隙一致相等；若干所述第二定位块分布设置在第二凸模的轮廓外围，且若干所述第二定位块分别与落料后的板料轮廓边缘抵接并相切设置，所述第二定位块通过调节机构调节第二定位块与第二凸模的间距。

进一步的，所述调节机构包括调节块和紧固螺栓，所述第二下模板上凹设有若干矩形滑槽，所述滑槽开设在第二凸模的轮廓四周，所述调节块滑动设置在滑槽内，且所述调节块通过紧固螺栓松紧调节；所述调节块的与工件接触的一端为接触端，所述接触端为圆弧形结构，所述圆弧形结构与工件边缘相切。

进一步的，所述整形模包括第三上模板、第三下模板和第三定位销，所述第三上模板底部设置有第三凹模，所述第三下模板上方设置有第三凸模，所述第三上模板相对于第三下模板进行开合模，且通过第三限位柱限定合模高度；所述第三凸模、第三凹模分别与经成型模成型后工件的内轮廓、外轮廓贴合；所述第三凹模内设置有若干第三弹顶销，所述第三凸模的轮廓外围设置有第三压料板，所述第三压料板上设置有若干第三定位销，若干所述第三定位销设置在第三凸模的外侧，且所述第三定位销抵接经成型模成型后的工件的边缘。

进一步的，所述切小端端口模具包括第四上模座和第四下模座，所述第四上模座通过导向组件相对第四下模座进行上下开合模，且所述第四上模座与第四下模座通过限位柱限定合模高度；

所述第四上模座包括第四上模板、第四上切刀和第四压料板，所述第四上切刀设置在第四上模板上，所述第四压料板设置在第四上切刀的外围，且所述第四压料板通过第四卸料螺钉设置在第四上模板上，且所述第四压料板通过第四复位弹簧相对第四上切刀进行上下位移，且所述第四压料板通过第四导向块导向设置，所述第四压料板的底部设置有凹型结构，所述凹型结构的轮廓型面与两个半壳的外侧型面相吻合；

所述第四下模座包括第四下模板、第一定位块a和第一定位块b，所述第一定位块a与第一定位块b间距设置，且在第一定位块a与第一定位块b之间形成切刀凹腔，在所述第四上切刀下切时，第四上切刀的两侧刀口分别与第一定位块a、第一定位块b存在间隙，所述第一定位块a与第一定位块b上均包含定位凸模型面，所述定位凸模型面与半壳连体件的内侧型面相吻合。

进一步的，所述切大端端口模具包括第七上模座和第七下模座，所述第七上模座通过导向组件相对第七下模座进行上下开合模，且所述第七上模座与第七下模座通过限位柱限定合模高度；

所述第七上模座包括第七上模板、切刀b和压料板b，所述第七上模板底部设置有切刀b，所述切刀b上设置有刀口镶件b，所述切刀b的外侧设置有压料板b，所述压料板b通过卸料螺钉设置在第七上模板上，且所述压料板b通过复位弹簧可相对于切刀b上下位移，所述压料板b的底部包含有与半壳连体件的上表面轮廓型面相吻合的凹型型面，所述切刀b位于半壳连体件的中部连体区域的正上方，半壳连体件通过切刀b进行切开分离成两个独立的半壳件；

所述第七下模座包括第七下模板和第二定位块b，所述第二定位块b设置在第七下模板上，所述第二定位块b上包含定位凸模型面，所述定位凸模型面与半壳连体件的内侧型面相吻合。

有益效果：本发明的通过两件半壳连料加工，节省材料，合理的分步工序，保证壳体的型面完整和避免开裂等情况，成型效果好，所用的模具结构简单，生产的零件加工精度高，能有效提高生产效率，适合大批量加工。

附图说明

附图1为本发明的出气端锥壳体的整体结构示意图；

附图2为本发明的出气端锥壳体的剖视图；

附图3为本发明的出气端锥壳体的整体结构侧视图；

附图4为本发明的步骤一的落料片排样示意图；

附图5为本发明的步骤二的成型型面产品示意图；

附图6为本发明的步骤三的整形型面产品示意图；

附图7为本发明的步骤四切一端小端口型面的产品示意图；

附图8为本发明的步骤四切另一端小端口型面产品示意图；

附图9为本发明的步骤五的第一侧切产品示意图；

附图10为本发明的步骤六的第二侧切产品示意图；

附图11为本发明的步骤七的壳体连体件切开的示意图；

附图12为本发明的步骤七切开后对另一半壳的端面余料切除示意图；

附图13为本发明的落料模具的整体结构主视图；

附图14为本发明的落料模具的整体结构俯视图；

附图15为本发明的成型模具的整体结构主视图；

附图16为本发明的成型模具的下模座结构俯视图；

附图17为本发明的成型模具的上模座结构俯视图；

附图18为本发明的成型模具的调节机构示意图；

附图19为本发明的整形模具的整体结构主视图；

附图20为本发明的切小端端口模具的整体结构主视图；

附图21为本发明的切小端端口模具的下模座结构俯视图；

附图22为本发明的切小端端口模具的上模座结构俯视图；

附图23为本发明的第一侧切模具的整体结构主视图；

附图24为本发明的第一侧切模具的下模座结构俯视图；

附图25为本发明的第二侧切模具的整体结构主视图；

附图26为本发明的第二侧切模具的下模座结构俯视图；

附图27为本发明的切大端端口模具的整体结构示意图；

附图28为本发明的切大端端口模具的下模座结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图4至附图12所示，一种汽车出气端锥壳体加工方法，包括以下工艺步骤：

步骤一：落料：第一预催出气半壳与第二预催出气半壳连料加工，共同使用同一落料片进行成型加工，排样方式为直排连续的排样方式，所述落料片近似为圆形片状；

步骤二：成型：通过成型模具对落料片进行一次拉深，拉深出第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的整体型面；拉深出第一预催出气半壳与第二预催出气半壳的弧状结构，形成第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端和小端，且第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端为一体对接状态；

步骤三：整形：通过整形模具对前序成型的拉深件进行整形；

步骤四：切小口端口：对步骤三的整形件进行小端端口的余料切除，余料切除后得到完整的小端端口型面轮廓；

步骤五：第一侧切：对第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端相接的中段区域的壳体两侧边进行切边，切出第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的大端边缘两侧的轮廓形状；

步骤六：第二侧切：对第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的壳体的两侧边缘进行切边，切除多余的余料，得到两个半壳件的侧边边缘轮廓线；

步骤七：切边：切开第一预催出气半壳与第二预催出气半壳大端相接的部分，并对大端端面进行修整，修整出完整的大端端口型面轮廓；所述切开工序与大端修整工序在同一冲压行程中完成，得到第一预催出气半壳、第二预催出气半壳的成品工件。

进一步的，包括落料模、成型模、整形模、切小口模、第一侧切模、第二侧切模和切边模，用于加工出气端锥壳体的板料依次通过落料模、成型模、整形模、切小口模、第一侧切模、第二侧切模和切边模进行冲压加工，且后序模具加工的工件以前序模具加工的工件为基础进行继续加工；所述落料模、成型模、整形模均为单工序模；所述且小口模和切边模均为两工序共模结构。

如附图13和附图14所示，所述落料模包括第一下模板1-2、第一上模板1-3、第一顶销1-16和第一定位销，所述第一上模板1-3底部设置有第一凸模1-8、所述第一下模板1-2上设置有第一凹模1-5，所述第一凸模1-8通过第一上模固定板1-6固定在第一上模板上，所述第一上模板1-3通过滚动导向1-10相对于第一下模板1-2进行开合模，且通过第一限位柱1-9限定合模高度；所述第一上模板1-3底部设置有第一压料板1-7，所述第一压料板1-7套设在第一凸模1-8外侧，所述第一压料板1-7与第一上模板1-3之间涂覆有优力胶1-13，所述第一凸模1-8内部垂直于第一凹模的方向开设有销孔，所述销孔内设置有第一顶销1-16，所述第一顶销1-16通过第一矩形弹簧1-11与第一上模板1-3连接；通过顶销1-16防止落料片粘附在第一凸模1-8上，并可使落料片从凹模向下落出，若干所述第一定位销分布设置在第一凹模1-5轮廓四周，所述第一定位销包括导向定位销1-14和尺寸定位销1-15，沿板料移动方向的两侧分别至少设置两个导向定位销1-14，在垂直于板料的移动方向上至少设置一个尺寸定位销1-15，且所述尺寸定位销1-15设置在板料已落料的一端，所述尺寸定位销1-15相切于前一落料冲孔后形成的板料轮廓边缘。通过导向定位销1-14限定板料移动方向的两侧，防止其发生较大的偏移，尺寸定位销1-15设置在板料进料方向的前方，当落料后，板料前移，板料的边缘可抵接在尺寸定位销1-15上，并进行下一次的冲裁。

如附图15、附图16和附图17所示，所述成型模包括第二上模板2-1、第二下模板2-2、第二定位块2-13和第二等高块2-14，所述第二上模板2-1底部设置有第二凹模2-6，所述第二下模板2-2上方设置有第二凸模2-10，所述第二上模板2-1相对于第一下模板2-2进行开合模，且通过第二限位柱2-11限定合模高度；所述凹模2-6内设置有若干第二弹顶销2-15；防止工件粘附在第二凸模上，所述第二凸模底部设置有定柱2-16，可顶出成型后的工件，所述第二下模板2-2上设置有第二压料板2-7，且所述第二压料板两侧设置有导向块2-12对第二压料板2-7进行导向，所述第二压料板2-7内嵌设有若干第二等高块2-14，所述第二等高块2-14分布设置在第二凸模2-10的轮廓四周，所述等高块2-14高出所述第二压料板2-7，所述第二上模板2-1与第二下模板2-2合模时，所述第二凹模2-6的底面与若干等高块2-14贴合，且所述第二凹模2-6与第二压料板2-7的间隙一致相等；保证凹模和压料板之间的间隙均匀一致，使冲压成型时，壳体的厚度一致，若干所述第二定位块2-13分布设置在第二凸模2-10的轮廓外围，且若干所述第二定位块2-13分别与落料后的板料轮廓边缘抵接并相切设置，所述第二定位块2-13通过调节机构2-20调节第二定位块2-13与第二凸模2-10的间距。设计定位块对料片进行定位，保证料片位置一致；且第二定位块采用可调节的形式，方便试模过程中料片位置调试。

如附图18所示，所述调节机构2-20包括调节块2-201和紧固螺栓2-202，所述第二下模板2-2上凹设有若干矩形滑槽2-204，所述滑槽2-204开设在第二凸模2-10的轮廓四周，所述调节块2-201滑动设置在滑槽2-204内，且所述调节块通过紧固螺栓松紧调节；所述调节块2-201的与工件接触的一端为接触端2-205，所述接触端2-205为圆弧形结构，所述圆弧形结构与工件边缘相切。通过可调节的第二定位块使调试过程更方便，且可使定位块与落料片的接触更紧密，防止成型时，料片出现窜动，而且弧形的接触端可防止定位块使落料片变形。

如附图19所示，所述整形模包括第三上模板3-1、第三下模板3-2和第三定位销3-14，所述第三上模板3-1底部设置有第三凹模3-6，所述第三下模板3-2上方设置有第三凸模3-10，所述第三上模板3-1相对于第三下模板3-2进行开合模，且通过第三限位柱3-11限定合模高度；所述第三凸模3-10、第三凹模3-6分别与经成型模成型后工件的内轮廓、外轮廓贴合；所述第三凹模3-6内设置有若干第三弹顶销3-15，所述第三凸模3-10的轮廓外围设置有第三压料板3-7，所述第三压料板3-7的两侧设置有第三导向柱3-12，通过第三导向柱3-12对第三压料板进行导向，所述第三压料板3-7上设置有若干第三定位销3-14，若干所述第三定位销3-14设置在第三凸模3-10的外侧，且所述第三定位销3-14抵接经成型模成型后的工件的边缘。通过整形模对工件进行整形，使其型面更加光顺过渡，减少缺陷的产生，并达到工件型面尺寸。

如附图20至附图22所示，所述切小端端口模具包括第四上模座和第四下模座，所述第四上模座通过导向组件相对第四下模座进行上下开合模，所述导向组件为滚动导向，且所述第四上模座与第四下模座通过限位柱4-14限定合模高度；

所述第四上模座包括第四上模板4-8、第四上切刀4-12和第四压料板4-11，所述第四上切刀4-12设置在第四上模板4-8上，所述第四压料板4-11设置在第四上切刀4-12的外围，且所述第四压料板4-11通过第四卸料螺钉4-17设置在第四上模板4-8上，且所述第四压料板4-11通过第四复位弹簧4-18相对第四上切刀4-12进行上下位移，且所述第四压料板4-11通过第四导向块5-15导向设置，所述第四压料板4-11的底部设置有凹型结构，所述凹型结构的轮廓型面与两个半壳的外侧型面相吻合；还包括第四上垫板4-9和第四上固定板4-10，所述第四上切刀4-12依次通过第四上固定板4-10、第四上垫板4-9与第四上模板固定连接；所述第四卸料螺钉4-17穿过第四上垫板4-9和第四上固定板与第四压料板4-11连接，并对第四压料板进行限位；所述第四上切刀4-12上镶嵌有上切刀镶块4-13，便于切刀磨损后的刃口更换；

所述第四下模座包括第四下模板4-3、第一定位块a4-5和第一定位块b4-6，所述第一定位块a4-5与第一定位块b4-6间距设置，且在第一定位块a4-5与第一定位块b4-6之间形成切刀凹腔4-16，在所述第四上切刀4-12下切时，第四上切刀4-12的两侧刀口分别与第一定位块a4-5、第一定位块b4-6存在间隙，所述第一定位块a4-5与第一定位块b4-6上均包含定位凸模型面，所述定位凸模型面与半壳连体件的内侧型面相吻合。

还包括第四下安装板4-1、第四下模脚4-2及第四下垫板4-4，所述第一定位块a4-5和第一定位块b4-6通过第四下垫板4-4与下模板连接，所述第四下模板底部通过若干第四下模脚4-2与第四下安装板4-1连接；所述第一定位块a4-5和第一定位块b4-6上靠近第四上切刀的一侧均安装有刀口镶件4-7，便于下切刀磨损后的刃口更换；所述刀口镶件4-7与第四上切刀4-12对应设置。

如附图23和附图24所示，所述第一侧切模具包括第五下模座和相对于所述第五下模座进行开合模的第五上模座，所述第五上模座包括第五上模板5-2、第五压料板5-7和第一下置式斜楔，所述第五压料板5-7设置在第五上模板5-2的底部，且所述第五压料板5-7通过卸料螺钉5-22和矩形弹簧5-21相对第五上模板5-2上下位移，所述第一下置式斜楔包括第一斜楔组件a5-13和第一斜楔组件b5-14，所述第一斜楔组件a5-13、第一斜楔组件b5-14上分别安装有第一侧冲头a5-12、第一侧冲头b5-8；所述第五下模座包括第五下模板5-1和设置在第五下模板5-1上的第五下定位板5-5，所述第五下定位板5-5上包含有与第一预催进气半壳的型面相吻合的第一定位型面。

如附图25和附图26所示，所述第二侧切模具包括第六下模座和相对于所述第六下模座进行开合模的第六上模座，所述第六上模座包括第六上模板6-2、第六压料板6-12和第二下置式斜楔，所述第六压料板6-12设置在第六上模板6-2的底部，且所述第六压料板6-12相对第六上模板6-2上下位移，所述第二下置式斜楔包括第二斜楔组件a6-10和第二斜楔组件b6-11，所述第二斜楔组件a6-10、第二斜楔组件b6-11上分别安装有第二侧冲头a6-13、第二侧冲头b6-14；所述第六下模座包括第六下模板6-1和设置在第六下模板6-1上的第六下定位板6-8，所述第六下定位板6-8上包含有与第二预催进气半壳的型面相吻合的第二定位型面。

如附图27和附图28所示，所述切大端端口模具包括第七上模座和第七下模座，所述第七上模座通过导向组件相对第七下模座进行上下开合模，且所述第七上模座与第七下模座通过限位柱28限定合模高度；

所述第七上模座包括第七上模板16、切刀b27和压料板b22，所述第七上模板16底部设置有切刀b27，所述切刀b上设置有刀口镶件b12，方便切刀b的加工及磨损后的更换，所述切刀b27的外侧设置有压料板b22，所述压料板b22通过卸料螺钉设置在第七上模板16上，且所述压料板b22通过复位弹簧可相对于切刀b上下位移，所述压料板b22的底部包含有与半壳连体件的上表面轮廓型面相吻合的凹型型面，所述切刀b27位于半壳连体件的中部连体区域的正上方，半壳连体件通过切刀b27进行切开分离成两个独立的半壳件；

所述第七下模座包括第七下模板3和第二定位块b11，所述第二定位块b11设置在第七下模板3上，所述第二定位块b11上包含定位凸模型面，所述定位凸模型面与半壳连体件的内侧型面相吻合。通过切刀b对壳体连体件进行切开分离，得到两个独立的半壳壳体，在切开时，并同时对至少一个半壳的大端型面进行成型，切断的同时达到尺寸精度；或在切开时，同时使两个半壳都达到需要的尺寸精度。

还包括切刀a21、压料板a19和第二定位块a6，所述切刀a21设置在第七上模板16上，所述切刀a21上设置有刀口镶件a7，所述切刀a21的外侧设置有压料板a19，所述压料板a19通过卸料螺钉设置在第七上模板16上，且所述压料板a19通过复位弹簧可相对于切刀a上下位移，所述压料板a19的底部包含有与半壳连体件的上表面轮廓型面相吻合的凹型型面；所述切刀a21间距切刀b27设置，且所述切刀a、切刀b分别对两个半壳件进行大端端口型面成型；所述第二定位块a6设置在第七下模板3上，所述第二定位块a6上包含定位凸模型面，所述定位凸模型面与半壳连体件的内侧型面相吻合。由于在切开的同时对两个半壳壳体件的大端端面进行成型达到图纸尺寸时存在较大毛边、或者由于刀具锋利度问题导致毛边或端口型面的轻微形变，因此，在切开壳体连体件时，使其中一个半壳壳体的大端直接成型出型面，另一个半壳壳体保留余料搭边，并通过第二定位块a6和切刀a21对余料搭边进行再切除，保证其大端端面的尺寸精度，将两个工序设置在同一模具中，可节省模具的制造成本，而且两工序共模，大幅度地提高了生产效率。

切刀a21通过切刀固定板20固定在第七上模板底部，与切刀固定板相对的第七下模板上设置有固定块9，所述固定块9上设置有刀口镶件8，所述刀口镶件8与切刀a对应设置，刀口镶件8方便冲压加工和刃口磨损时的更换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。