CN101193726A - 级进冲模工具方法及装置 - Google Patents

Abstract

这里公开了本发明的一种具体示例性实施例。公开的冲模工具可组装不同的材料以形成钢材料的承载盘和轴承级材料的嵌件。用在此工具中的一个模具是承载盘本身。承载盘提供模孔以冲切并穿透轴承材料进而使其进入钢材料腔中。

Description

级进冲模工具方法及装置

技术领域

本发明通常涉及机加工，具体地，涉及一种级进冲模工具。

背景技术

在一种级进冲模工具中，随着在带中制造出孔或特征，带状或块状材料(坯料)从模具内部的一个工位“前进”至另一个工位。多个冲头以特定顺序设置，以制造出所加工(制造)部件的所需样式的孔和特征。

承载或以其它方式承受载荷的机加工部件典型地由轴承材料(bearing material)制造，该材料适用于设计载荷。图4示出了典型机加工部件400的示例性实例。该部件是用在电机齿轮减速组件中的齿轮盘(gearing plate)。孔402形成在板400中用于支撑齿轮枢轴(gearing pivot)。因此，这些孔为承重孔，并且因此齿轮盘400典型地由轴承材料(如青铜，一种与钢相比较为昂贵的金属)制成。

如图4可见，承重孔402构成齿轮盘400的结构的非常小一部分。因此，机加工部件的大部分都用不上青铜的结构优点。因此需要一种工具，所述工具可通过使用较低成本材料来制造较低成本的部件，但仍在部件中提供可能使用较高成本材料的承重表面或其它承重区域。

发明内容

根据本发明的用于制造机加工部件的冲模工具包括接收第一工件，机加工部件由此第一工件制造出。此工件被加工以用作模具，此模具然后被用来冲压出第二工件的片段。冲压出的片段被保持在形成于第一工件中的孔中，所述孔用作用于冲压操作的模孔。

通过将轴承材料用于第二工件，可制造出主要包括第一工件的材料的机加工部件，并且机加工部件的承重部分可由来自第二工件的轴承材料制成。

在机加工部件的制造中，通过使用第一工件自身作为模具，制造过程被极大地简化。本发明这个方面可容易地用在级进冲模工具中。

附图说明

通过结合附图，本发明的方面、优点和新颖特征将在下面的描述中变得显而易见，其中：

图1是根据本发明的级进冲模工具的一般简图；

图1A示出了工位B中限位块(stop)的替换结构；

图1B示出了工位B中限位块的另一替换结构；

图2示出了用在根据本发明的级进冲模工具中的材料带(工件)的具体实施例；

图3A-3D示出了嵌件的替换结构；

图4示出了根据传统技术制造的机加工部件；以及

图5示出了根据本发明制造的机加工部件。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的级进冲模工具的示意图。在级进冲模工具中，许多材料(材料带、坯料、工件等)被送进工具中，在工具中多个工位在工件上执行各种机加工操作。典型的，工件为连续的材料带，例如，通过从带上冲切下最终部分、通过从带上切下片段等由所述连续的材料带形成机加工部件。但是，更一般地，取决于待制造部件的复杂性，材料块可被一次送进工具中并被处理，形成的部件包括材料块。图1示出了根据本发明用于处理材料带的级进冲模工具的结构，形成的机加工部件由材料带制造出。从随后的详述中可以理解，根据本发明，可采用级进冲模工具的多种其它结构。

图1所示的级进冲模工具100包括多个工位，在图中用字母A-D表示。尽管只显示了四个工位，但清楚的是，对于任何给定的工具，多个另外的工位或更少的工位可能是适合的。供给系统(未示出)从右侧将材料带202送入冲模工具。材料带202沿标识有“供给方向”的箭头所示的方向送进。供给系统沿从一个工位到另一个工位移动工件。

第一机加工工位A包括冲头102和模具114的组合。当材料带202位于适当的位置中时，冲头102在合适的控制下被操纵以便在材料带202到达工位A时穿透材料带202。通过冲头102的操作，可穿过材料带202而形成孔232。尽管只示出了模具114中的单个模孔114a，该模具可构造成具有多个模孔，并且工位A可构造成具有两个或多个冲头102以在材料带202中形成多个孔。可替换地，多个冲头102可位于多个位置处，以便在材料带202中形成多个孔。

冲孔操作产生从材料带202上冲出的一个或多个料块(slug)222。料块222穿过模孔114a落下，并且通常被收集到收集箱(catchbin)(未示出)中，并被丢弃或回收利用。典型的，机械控制器(未示出)被适当地编程以操控级进冲模工具，包括调整供给系统的运动和级进模具的操作。

随着材料带202被供给系统运送，在工位A处形成的一个或多个孔232进入另一机加工工位B的适当位置处。这在图1中示为孔232从右向左朝向工位B前进。第二条材料带204被传送入工位B并相对于形成在带202中的孔232设置或以其它方式定位，以便覆盖孔。工位B包括冲头104(通常为多个冲头)，该冲头定位成与形成在材料带中的一个或多个孔232对齐。冲头104的直径d₂略小于冲头102的直径d₁。当冲头104被操纵时，它被驱动进入第二材料带204以及进入孔232中，从而冲切下第二材料带的一部分。因此，材料带202的包含位于工位B中的孔232的部分用作在工位B中所执行的冲压操作的模具。此外，形成在带202中的孔232用作在工位B中执行的冲压操作的模孔，冲头104被驱动穿过该模孔以穿透第二材料带204。

工位B设有限位块112，冲头104对着该限位块操作。在本发明的具体实施例中，材料带202被定位在限位块112的表面上。因此，当第二材料带204被冲头104冲切时，通过该操作产生的料块(嵌件)224被插入并保持在材料带202中形成的孔232中。

当然可以理解，如果工位A在带202中产生多个模孔的话，那么工位B可配置多个冲头104，每一个都与带202中的每一个孔对齐。这样，在一次操作中，多个嵌件(insert)224可被形成并被布置在带202中的多个孔中。

继续参照图1，在工位B中的机加工操作之后，形成的材料带202的机加工部分现在包括从材料带204上冲切下的材料的至少一个嵌件224。带202可继续行进到用于其它加工步骤(或多个步骤)的另一工位以完成部件。例如，图1示出了工位C配置有冲头106，用来在嵌件224上执行穿透冲压操作，从而在嵌件中形成孔234。在有多个嵌件224的情况下，工位C可相应配置有多个冲头106。

可以理解，可执行其它机加工操作，并且在工位C处执行的操作之后，带202的机加工部分可被输送到其它机加工工位(在此具体实施例中未示出)上。提供的具体工位当然取决于待制造的部件。

作为该加工过程中的最后步骤，材料带202的机加工部分被供给至用于完成工序的工位D。例如，图1示出了工位D配置有冲头108。冲头108典型地被构造成最终部件212的形状。冲头108(例如，在冲压操作中)从材料带202上冲切下完成的部件。与材料带202余下部分分离后所得到的部分构成了机加工部件212。当然可以理解，在另一种结构中，冲头108是切割工具并且通过简单地切下一片材料带202而获得最终部件212也可能是适当的。

如上所述，用于材料带202的材料和用于材料带204的材料可以是不同的材料。例如，在上述齿轮盘实例中，材料带202可以是钢，而材料带204可以是轴承材料，如青铜。这样，根据本发明的级进冲模工具可被构造成使用低成本材料(钢)制造部件，而与此同时将更强、更高成本的材料(例如，青铜)结合于所制造部件的要求更大结构完整性的特定区域中，例如，所制造部件中的承重或载重区域。由于本发明涉及冲模工具本身以及涉及用于此冲模工具的方法，因此通过这种工具处理的具体材料不是重要的。因此，也可使用其它的材料组合。而且，对于被供给到本发明冲模工具中的材料的相对硬度也没有限制。

图2示出了用在具体部件(即齿轮盘)的制造中的材料带202、204。该图示出了关于图1中工位B的具体实施例的一些具体细节。本发明该具体示意性实施例的细节包括，供给角度、对齐等等，以提供对实施本发明的进一步理解。

图2示出了被供给到级进冲模工具中的工件302，在图1中示出了级进冲模工具的实例。工件302沿其上边缘和下边缘设有定位孔352。该定位孔352用于辅助工件302在冲模工具内的对齐。在这个具体实例中，工件302由钢制成。但如上所述，被处理的具体材料与本发明无关。

图2示出了工件302在级进冲模工具中从右至左行进的移动。因此，级进冲模工具中的第一个工位在工件302中形成孔332。随着工件302向左移动，工件在第二工位处被处理，在这里第二工件304沿图中所示的方向被供给，并覆盖孔332。在这个具体实例中，第二工件304由青铜制成，应记得被使用的具体材料对于本发明的实施并不重要。

第二工位利用第一工件302的孔332作为用于冲压操作的模孔而在第二工件304上执行冲压操作。因此，制造出最终部件由其制成的工件。如图1所示的支撑物(限位块112)在第二工位处被提供，以使得当第二工件304被冲切时，所形成的料块324不穿过工件302的孔332，而是被容纳于孔内。

对于所制造的特定部件，孔332形成在工件302中，以使第二工件304的最佳供给角是可能的。在这个具体示例性实例中，第二工件304与垂直于工件302供给方向的直线之间的供给角度为12°。结果是第二工件304材料的最佳使用，如第二工件中冲切出的孔326的图案所示。

随着工件302向左行进的移动，插入的料块324在级进模具中在第三工位处被处理以便在料块324中形成枢轴孔334。齿轮盘312随后从工件302上被冲裁下来作为所制造的部件。形成的齿轮盘312包括插入的料块324。

图5示出了根据本发明制造的齿轮盘500的一个例子。图5所示的齿轮盘包括三个青铜嵌件502，每一个嵌件都具有冲切入其中的枢轴孔504。枢轴孔504将齿轮枢轴支撑在组件单元中。承载盘512为钢的，而嵌件502为轴承级材料的(在该示例中，为青铜)。因为仅需要几个枢轴孔，因此大多数齿轮盘材料可以是低成本的钢，而更贵的青铜只用在需要的地方。通过比较，图4中的齿轮盘400是根据传统加工实践而制造的并且全部为青铜的，因此制造成本更高。根据本发明的级进冲模工具能制造低成本部件，并仍然能够提供与根据传统工艺制造的更贵部件相类似的机械性能(例如载重性能)。

现在返回参照图1。如上所述，工位B使用工件本身(带202)作为模具执行冲压操作，并且形成于工件中的孔232作为模孔。限位块112阻止从第二材料带204上冲切下的料块224通过孔232下落。这样，料块224作为所制造部件的组成部分被保持在工件中。而且，图1示出了料块224相对于工件202的上、下表面齐平。

图1A示出了图1所示的限位块112的替换结构的例子。如图1A所示的改进限位块112a包括形成于其表面中的凹进部120。这使得工位B处的冲压操作将料块224部分地推出工件202的底表面之外。对于具体部件，这可能是所希望的。图1B示出了一种替换结构，其中将薄垫片130设置于限位块112上以获得类似效果。

图3A-3D示出了料块嵌件224的替换结构的实例。图3A示出了嵌件224与工件的主表面252、254齐平。图3B示出了嵌件224在冲切于工件202中之后经受了机加工操作。图3C示出了嵌件224突出到工件202的一个主表面(也就是254)之外。图3D示出了带凸缘的嵌件224a。从这些图以及图1A、1B中可以理解，许多其它结构也是可以采用的。

Claims (29)

1.一种使用模具来制造机加工部件的制造方法，包括：

接收第一材料的第一工件，所述机加工部件由所述第一工件制造出；

在所述第一工件中形成一个或多个模孔；以及

使用所述第一工件的所述一个或多个模孔用于冲压操作，冲压第二材料的第二工件以从所述第二工件中制造出一个或多个料块，

其中所述机加工部件也用作用于所述冲压操作的模具。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冲压操作使所述一个或多个料块留在所述第一工件的一个或多个所述模孔中，从而在所述第一工件内制造一个或多个第二材料的嵌件。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括在所述第一工件或在所述一个或多个嵌件上执行一个或多个另外的机加工操作。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括通过将所述第一工件的一部分与所述第一工件的其余部分相分离而获得所述机加工部件，所分离的部分包括所述一个或多个嵌件中的至少一些。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述分离包括将所述第一工件的所述部分与所述第一工件的余下部分分开。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述分离包括将所述第一工件的所述的部分从所述第一工作上切下。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述切下是用具有所述机加工部件形状的冲头来冲切所述第一工件，从而获得所述机加工部件的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述嵌件用来承担载荷。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述嵌件用作承重表面。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个模孔是穿过所述第一工件的第一和第二主表面形成的。

11.一种级进冲模工具，构造成如权利要求1所述那样操作。

12.一种使用模具生产制造部件的方法，所述制造部件包括第一材料的板，其中结合有第二材料的一个或多个区域，所述方法包括：

接收第一材料形成的第一坯料，所述制造部件由所述第一坯料制造出；

穿过所述第一坯料形成一个或多个孔；

使由第二材料形成的第二坯料相对于第一坯料对齐，以覆在所述一个或多个孔中的至少一个孔之上；

将所述第二坯料的适量材料冲压入所述第一坯料的至少一个孔中，其中所述至少一个孔用作用于所述冲压操作的模腔；以及

对所述一个或多个孔的其余孔重复进行所述对齐和冲压操作。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，被冲压入所述第一坯料中的所述适量材料与所述第一坯料的第一和第二主表面齐平。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，被冲压入所述第一坯料中的所述大量材料与所述第一坯料的第一主表面齐平，并从所述第一坯料的第二主表面处突出。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，被冲压入所述第一坯料中的所述大量材料从所述第一坯料的第一和第二主表面处突出。

16.根据权利要求12所述的方法，还包括在被冲压入所述第一坯料中的所述大量材料上执行机加工操作。

17.根据权利要求12所述的方法，还包括在被冲压入所述第一坯料中的所述大量材料上形成孔。

18.一种使用级进模具生产机加工部件的方法，包括：

接收第一材料带；和

通过穿过第一带冲压出一个或多个孔而在所述第一带的一段中形成模具；

利用所述第一带的所述段中的一个或多个孔中的一些孔作为模孔，执行穿透操作进而以一种方式在第二材料带中冲压出一个或多个孔，所述方式为，将通过穿透第二带而制成的料块至少部分地设置在所述一个或多个孔中，

其中，所述机加工部件包括所述第一带的一部分，来自所述第二带的料块被插入到其中。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括从所述第一带的剩余部分切下所述第一带的构成所述机加工部件的部分，从而制造所述机加工部件。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述第二带的插入到所述第一带中的料块上执行机加工操作。

21.根据权利要求18所述的方法，还包括将所述第二带相对于所述第一带对齐，以堵塞所述第一带中的所述一个或多个孔的至少一些。

22.一种用于级进模具生产制造部件的方法，包括：

在机加工工位处执行第一冲压操作以在第一工件中形成多个孔；

在另一机加工工位处执行第二冲压操作以在第二工件中形成多个孔，包括在所述第二冲压操作中使用所述第一工件中的孔作为模孔，其中由所述第二冲压操作制造出的所述第二工件的料块中至少一些被至少部分地保持在所述第一工件的孔中；以及

在另一其它机加工工位处对所述第一工件执行完工操作以生产制造部件，所述制造部件包括其中插有所述第二工件部分的所述第一工件的至少一部分，

其中所述第一工件构成所述制造部件的一部分，并且还在所述第二冲压操作中用作模具。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括在又一其它机加工工位处分开所述第一工件的一部分以生产所述制造部件。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二冲压操作包括：

用所述第二工件覆盖所述第一工件中的至少一些孔；

将一个或多个冲头与所述第一工件的至少一些所述孔对齐，其中所述第二工件被设置在第一工件与所述一个或多个冲头之间；以及

驱动所述一个或多个冲头穿过所述第二工件，并至少部分地进入所述第一工件的至少一些孔中，从而穿透所述第二工件并将所述第二工件的料块留在所述第一工件的所述至少一些孔中。

25.根据权利要求22所述的方法，其中完工操作包括在被插入在所述第一工件中的所述第二工件的片段上执行的机加工操作。

26.一种级进冲模工具，包括：

第一工位，其被构造成用来接收第一工件，所述第一工位具有第一模具和与所述第一模具中的孔对齐的一个或多个冲头，所述一个或多个冲头可操作地在所述第一工件中冲出一个或多个孔；和

至少一个第二工位，其被布置成用于接收在所述第一工位处被处理过的所述第一工件，所述第二工位被构造成用来接收第二工件，并使所述第二工件对齐在所述第一工件中的所述一个或多个孔中的至少一个孔的上方，所述第二工位具有至少一个冲头，所述冲头的形状形成为与所述第一工件中的所述至少一个孔相匹配，并与所述至少一个孔对齐，所述至少一个冲头可操作地冲切并穿透所述第二工件进入所述至少一个孔中，从而使所述第二工件的一部分留置在所述至少一个孔中，

其中，所述第一工件的包括所述第二工件一部分的部分构成机加工部件。

27.根据权利要求26所述的冲模工具，还包括第三工位，所述第三工位被设置成用来接收来自所述第二工位的所述第一工件并且可操作地从所述第一工件上切下所述机加工部件。

28.根据权利要求26所述的冲模工具，还包括设置在所述第一工位与所述第二工位之间的至少一个工位。

29.根据权利要求26所述的冲模工具，其中，所述第二工位还配置有限位块，所述至少一个冲头对着所述限位块被驱动。

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