基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法技术

基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，鉴于实际生产中出现的冲削变形、精度超差和大量内六面体开裂，进行了深入的细化研究，采用增大预制底孔直径的方式来降低背吃刀量，可大幅度降低切削力，从而解决冲削变形和精度超差的问题；增大预制底孔在降低切削力并确保使用要求及自身强度的同时，将冲削时的周向预应力分散化，同时控制零部件的热处理硬度并配以除氢工艺，消除了因应力腐蚀和氢脆叠加造成的开裂问题。

【技术实现步骤摘要】
基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法
本专利技术涉及内六面体制造
，尤其涉及一种基于冲削工艺的内六面体的防开裂制造方法。
技术介绍
标准紧固件的内六面体批量生产大多采用镦制的方式，量小试制或异形非标受到工艺限制不适合镦制的一般采用冲削。冲削需要预制底孔，冲削工序安排在完成前道机加工之后，这会给半成品零件的基体带来较大的冲击，造成基体的变形，尤其对于细长的杆件，冲削力过大会造成前道加工精度的消失。传统的预制底孔直径小于内六角对边尺寸，在切削力的作用下，冲削后会沿着多面体周向形成闭合的应变区。非不锈钢材质零部件在完成机加工后一般都要进行表面防蚀处理，经常采用的电镀工艺会伴随阴极氢离子析出，而氢原子是自然界中最小的原子，很容易被金属材料吸收到金属晶格中，且应力集中部位对氢原子的扩散具有诱导作用，当氢原子扩散到晶界或材料缺陷处时聚集形成氢分子，这些分子逐渐积累而产生强大的扩张压力，当该扩张压力和预应力的作用大于材料的临界应力时，零部件最终形成开裂。由于氢脆和应力腐蚀开裂的影响，金属的损伤相当频繁，尤其对于高压元器件，会导致危险的故障和财产损失，而周向闭合的冷冲削预应力会加剧氢脆的开裂效果。氢脆的开裂延迟，让事故的发生还具有不可预知性，时刻隐藏着潜在的风险。对于承载强度要求较高的零部件，在完成机加工后还会进行高硬度热处理，如渗碳、碳氮共渗、软氮化等，在这些热处理过程中，也会伴随氢气的出现，且在高温条件下氢会很容易进入金属内部，渗碳层越深、时间越久，氢的进入量就会越多，而后续的淬火、回火工艺很难将其全部溢出。随着材料硬度和强度的提高，对应力腐蚀开裂和氢脆亦愈发敏感。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，在降低切削力的同时解决开裂问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，它包括在基体上加工有预制底孔，冲头的回转中心线与预制底孔的回转中心线重合，在动力装置带动下，冲头冲削基体后形成内六面体，其特征在于所述的预制底孔的直径大于内六面体对边尺寸，具体步骤如下：1、加工预制底孔且使预制底孔直径大于内六面体对边尺寸根据采用增大预制底孔技术方案，建立模型控制背吃刀量，以预制底孔的圆心作为原点建立平面坐标系，内六面体中心位于坐标系原点，且其中一组对边与x轴平行。随着底孔直径的增大，底孔的圆与内六面体的边相交，选距离顶点较近的作为交点，则顶点与交点之间的距离为少切削背吃刀量的一半，求解交点的坐标，即由式(1)解得交点坐标为并经换算得顶点坐标为由顶点和交点坐标运算得少切削背吃刀量方程：根据式(2)运算得底孔直径方程：将对边尺寸作为待定常数，对式(2)中的底孔直径求导得少切削背吃刀量随底孔直径的变化率方程：将对边尺寸作为待定常数，对式(3)中的少切削背吃刀量求导得底孔直径随少切削背吃刀量的变化率方程：式(1)～(5)中：xA为顶点的x轴坐标；xB为交点的x轴坐标，yB为交点的y轴坐标；s为内六面体对边尺寸；d为底孔直径，理论约束为a′pi为少切削背吃刀量，理论约束为2、在预制底孔的基础上，采用动力装置冲削加工预制好底孔的基体，获得内六面体基体预制好底孔后，在动力装置作用下冲削成型内六面体，在内六面体冲削过程中，冲头只做主切削运动，无进给量，进给力为零，切削力为主切削力和背向力的合力。在冲削时，背向力来自内六面体的六个切削面，传统的内六面体冲削工艺的预制底孔直径小于内六面体的对边尺寸，背向力为内六面体各面的背向分力的合力，则合力矢量方程为：而来自内六面体各面的背向分力大小相等方向相反，由式(6)得背向力为零。主切削力同样来自内六面体的六个切削面，主切削力为内六面体各面的主切削分力的合力，则合力矢量方程为：而来自内六面体各面的主切削分力大小相等方向一致，由式(7)得主切削力为各分力之和。整个背吃刀量为单边背吃刀量之和。虽然背向力为零，但背向分力产生的阻力在切削运动的方向上依然会做功，且会因此对基体产生挤压变形。因切削过程无进给量，则主切削力和背向力的指数公式分别为：式(6)～(9)中，Fc为主切削力；Fp为背向力；Fci为主切削分力；Fpi为背向分力；CFc、CFp为工件材料和切削条件对主切削力、背向力的影响系数；ap为背吃刀量；Vc为切削速度；KFc、KFp为各种因素对三个分力影响的修正系数的乘积；xFc、xFp为背吃刀量ap对主切削力、背向力的影响指数；nFc、nFp为切削速度Vc对主切削力、背向力的影响指数。由式(8)和式(9)可知，在其他要素确定后，影响指数xFc取1，则主切削力随背吃刀量呈线性变化；影响指数xFp取0.9，则背向力随背吃刀量呈指数变化；由此可知，减小背吃刀量为降低主切削力的主导方式。3、对完成内六面体冲削的零部件进行热处理对于采用渗碳、碳氮共渗、软氮化等热处理工艺的，渗层深度不高于0.5mm，过高的硬度和渗层深度会增大氢脆的分险，硬度分两类给予不同的处理方式，一类是硬度不高于HR15N80.3，另一类是硬度高于HR15N80.3。4、对完成热处理的零部件进行表面处理前的预处理对于硬度不高于HR15N80.3的零部件，在表面处理前对零部件做低温回火处理即可，对硬度高于HR15N80.3的零部件，需要对内六面体部分做局部退火处理。5、对零部件进行表面防蚀处理对于非不锈钢材料，对完成步骤4)的零部件进行表面防蚀处理，包含并不限于氧化、电镀等。6、对表面防蚀处理件进行除氢对可能引起氢脆的表面防蚀处理件，进行除氢，除氢设定恒温温度不低于120℃，保温时间不低于2小时；除氢工艺与前道表面防蚀处理工艺之间的时间间隔不超过6小时。本专利技术中，按上述制造方法获得的内六面体的各个平面被冲削后保留的部分预制底孔分开为多个部分，同一侧的被隔面处在同一型面内。有益效果：本专利技术中增大预制底孔直径，使预制底孔直径大于内六面体的对边尺寸，减小了冲削时的背吃刀量，从而降低了切削力；增大预制底孔在降低切削力并确保使用要求及自身强度的同时，将冲削时的周向预应力分散化，同时控制零部件的热处理硬度并配以除氢工艺，消除了因应力腐蚀和氢脆叠加造成的开裂问题。附图说明图1为本专利技术的较佳实施例中的增大预制底孔模型示意图。图2为本专利技术的较佳实施例中的冲削示意图。图3为本专利技术的较佳实施例中的冲削成品示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图1～图3所示，基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，它包括在基体2上加工有预制底孔3，冲头1的回转中心线与预制底孔3的回转中心线重合，在动力装置带动下，冲头1冲削基体2后形成内六面体4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，它包括在基体上加工有预制底孔，冲头的回转中心线与预制底孔的回转中心线重合，在动力装置带动下，冲头冲削基体后形成内六面体，其特征在于所述的预制底孔的直径大于内六面体对边尺寸，具体步骤如下：/n1)加工预制底孔，使预制底孔的直径大于内六面体对边尺寸，并建立模型以控制背吃刀量；/n2)在预制底孔的基础上，采用动力装置带动冲头冲削加工内六面体；/n3)对完成内六面体冲削的零部件进行热处理；/n4)对完成热处理的零部件进行表面处理前的预处理；/n5)对零部件进行表面防蚀处理；/n6)对表面防蚀处理件进行除氢。/n

【技术特征摘要】
1.基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，它包括在基体上加工有预制底孔，冲头的回转中心线与预制底孔的回转中心线重合，在动力装置带动下，冲头冲削基体后形成内六面体，其特征在于所述的预制底孔的直径大于内六面体对边尺寸，具体步骤如下：
1)加工预制底孔，使预制底孔的直径大于内六面体对边尺寸，并建立模型以控制背吃刀量；
2)在预制底孔的基础上，采用动力装置带动冲头冲削加工内六面体；
3)对完成内六面体冲削的零部件进行热处理；
4)对完成热处理的零部件进行表面处理前的预处理；
5)对零部件进行表面防蚀处理；
6)对表面防蚀处理件进行除氢。


2.根据权利要求1所述的基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，其特征在于，所述制造方法获得的内六面体的各个平面被冲削后保留的部分预制底孔分开为多个部分，且同一侧的被隔面处在同一型面内。


3.根据权利要求1所述的基于冲削工艺的内六面体防开裂制造方法，其特征在于，所述的控制背吃刀量模型，具体方式如下：
以预制底孔的圆心作为原点建立平面坐标系，内六面体中心位于坐标系原点，且其中一组对边与x轴平行。随着底孔直径的增大，底孔的圆与内六面体的边相交，选距离顶点较近的作为交点，则顶点与交点之间的距离为少切削背吃刀量的一半，求解交点的坐标，即



由式(1)解得交点坐标为并经换算得顶点坐标为s/2),由顶点和交点坐标运算得少切削背吃刀量方程：



根据式(2)运算得底孔直径方程：



将对边尺寸作为待定常数，对式(2)中的底孔直径求导得少切削背吃刀量随底孔直径的变化率方程：



将对边尺寸作为待定常数，对式(3)中的少切削背吃刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祝，肖名涛，沈陆明，
申请(专利权)人：苏州萨伯工业设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32