CN102284596B - 基于浮动凹模结构的闭挤式精冲模具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于浮动凹模结构的闭挤式精冲模具，设有浮动副凹模，能实现闭挤式精冲工艺要求的先期挤压闭合，再精冲，能保持后两个力在过程中的恒定的工艺要求，闭合力从设备的精冲活塞通过传力杆获得，并且闭合力和反顶力的大小调节容易。该装置可用于低塑性大厚度零件的制造，并且断面质量好、尺寸精度高，便于在精冲工艺中推广应用。

Description

基于浮动凹模结构的闭挤式精冲模具

技术领域

本发明涉及精冲模具，特别涉及一种闭挤式精冲的浮动凹模结构及其获得闭合力的方式。

背景技术

精冲是利用特殊结构的模具直接在板料上冲出断面质量好，尺寸精度高的零件，适用于大批量高精度板状零件的生产，目前在钟表、照相机、精密仪表、家用电器等行业，已得到广泛应用。通常的精冲工艺，采用齿圈强力压边精冲模具，在精冲过程中，断面为三角形齿的齿圈首先压入毛坯，利用齿圈的机械阻挡作用和毛坯材料与凹模间的摩擦力，阻止毛坯材料沿水平方向流动，使毛坯材料处于三维压应力状态，在材料不出现拉伸裂纹的情况下实现毛坯材料的冲裁分离，从而获得断面质量好，尺寸精度高的冲裁件。由于它是利用压板上的齿压入毛坯来阻止毛坯材料水平流动，毛坯材料在冲压变形区无法产生足够大的三维压应力，因此制成的冲裁件断面质量和尺寸精度有限，因此这种工艺无法适应比较大（比如16mm）厚度板材的精冲，也不适合精冲强度极限在600兆帕以上的高强度、低塑性材料，例如T10钢只能冲裁厚度不超过3毫米的板材，因此目前制造大厚度和高强度、低塑性材料的板状零件，只能以切削加工，或低碳材料冲裁成形后再渗碳及热处理的方法加工，而切削加工的成本高、周期长，低碳材料冲裁成形后再渗碳及热处理的方法，不仅工艺复杂，成本高，而且热处理导致的变形大，会显著降低零件的尺寸精度，因此目前的齿圈强力压边精冲模具无法适应精冲行业的发展需要。

目前本申报者已发明的一种“闭挤式精冲工艺”，利用“强大的三向压应力状态能够提高变形区材料的塑性”的原理，闭挤式精冲的基本思路是通过主凹模、与副凹模对材料进行前期挤压，并让成形在外环闭合环境下进行，最大限度的增加轮廓变形区的三向挤压应力，强大的三向压应力将大大提高变形区材料的塑性，使沿轮廓曲线的分离完全在抑制裂纹产生和生长的环境下完成，塑性挤压成形这样即使材料塑性差或厚度大也能得到精密、光亮的轮廓面。

闭挤式精冲新工艺主要用于低塑性和大厚度材料的精冲，扩大了精冲的坯料适应范围。但目前用于这种新型精冲工艺的模具缺乏，急需新型精冲模具结构诞生。

发明内容

 为了满足新型闭挤式精冲工艺实验对模具要求的三向动作和力，并三个力可独立调节，本发明提出一种闭挤式精冲的浮动凹模结构及其获得闭合力的方式，能实现这一工艺。

本发明的技术方案如下：

一种闭挤式精冲模具，其包括一对相对的、在相对面均设置有凹坑的主、副凹模；副凹模内设置凸模，凸模通过固定板与上模座连接，凸模与副凹模滑配合；副凹模外设置有定位限位环，定位限位环与副凹模滑配合，并对副凹模进行平面定位和限制副凹模的轴向位置；副凹模上平面设置传力杆，可传递力和运动。主凹模内设置反顶杆，并与主凹模滑配合；反顶杆可传递力和运动。

其具体结构如下：包括上模座、传力杆、凸模固定板、凸模、垫板、锁位钉、反顶杆、主凹模、凹模固定板、副凹模、限位环和下模座。在模具轴向接合面的上侧，设有副凹模和限位环，限位环与凸模固定板固定，副凹模被套在限位环内，与限位环和凸模滑动配合，上下移动，限位环对副凹模进行平面定位和限制副凹模的轴向位置。在副凹模模口边缘设有一环状容料坑。在副凹模上表面设置传力杆，传力杆穿过凸模固定板、垫板和上模座，传递来自设备精冲缸的力；所述主凹模设在模具轴向接合面的下侧，在主凹模模口边缘也设有一环状容料坑。主、副凹模的容料坑分别朝向坯件的上下两个表面。在主凹模内设有反顶杆，与主凹模滑动配合，反顶杆传递来自设备反顶缸的力。

本模具通过三动设备三套液压系统实现过程中副凹模的闭合和反顶。主冲力、压边力和反顶力这三个力的获取方式是：

1）主冲力：设备滑块主缸活塞通过上模座施加在凸模上。

2）压边力：设备精冲缸活塞通过传力杆施加在副凹模上。其大小由设备上相应油路上的调压阀，通过溢流获得。

3）反顶力：设备工作台内反顶缸活塞通过反顶杆施加在工件上。其大小由设备上相应油路上的调压阀，通过溢流获得。

可以实现闭挤式精冲工艺先挤外环，后精冲和对三向力的要求，压边力和反顶力的调整容易， 

采用本发明的闭挤式精冲模具，由于其设有浮动副凹模，能实现闭挤式精冲工艺要求的先期挤压闭合，再精冲，能保持后两个力在过程中的恒定的工艺要求，闭合力从设备的精冲活塞通过传力杆获得，并且闭合力和反顶力的大小调节容易，并能在精冲过程中保持恒定，可用于低塑性大厚度零件的制造，并且断面质量好、尺寸精度高，便于在精冲工艺中推广应用。

附图说明

图1为该模具结构及获得闭合力和反顶力方式示意图，其中左侧为开始前状态，右侧为成形终了状态。

图中： 1—下模座，2—凹模固定板，3—主凹模，4—反顶杆，5—坯件，6—锁位钉， 7—副凹模，8—限位环，9—凸模， 10—凸模固定板， 11—传力杆，12—上模座。

具体实施方式

本发明的闭挤式精冲模具结构如图1所示，图1的左侧是反映成形开始前的位置，右侧是反映成形结束时的情形。在模具轴向接合面的上侧，设有副凹模7、限位环8和凸模9，在副凹模模口边缘设有一环状容料坑。副凹模7可上下移动，它与限位环8和凸模9是滑动配合。在副凹模7上表面设置传力杆11，传力杆11穿过凸模固定板10、垫板和上模座12，传递设备精冲缸的力。在模具轴向接合面的下侧，设有主凹模3，在主凹模模口边缘设有一环状容料坑。主、副凹模的容料坑分别朝向坯件5的上下两个表面。反顶杆4设于主凹模3内，反顶杆4和主凹模3是滑动配合，它传递来自设备反顶缸的力。凸模和主凹模的定位是由导柱和导套的滑配合定位，并在模具闭合前由锁位钉6插入凹模固定板2的孔中进行闭合锁位来进行的。模具上模座12与设备滑块连接，模具下模座1与设备工作台连接。

坯件5的精冲过程分为以下五个阶段： 

1）坯件5放入主凹模3中，设备滑块带动上模座12向下运动，副凹模7先与坯件5接触，坯件5随即受到由传力杆11传来的精冲缸活塞的压边力，该压边力大小事先通过调压阀设定，以能将坯件外环挤压至主、副凹模3和7闭合为限。

2）设备滑块继续下行，压边力将坯件5外部压缩，直至副凹模与主凹模接触（闭合），这时，主凹模3迫使副凹模7停止向下运动；

3）设备滑块继续下行，传力杆11迫使精冲缸溢流。这时，主、副凹模以一定合模力将坯件封闭在凹腔内。

4）设备滑块继续下行，在坯件5外环被封闭条件下，凸模9开始压入坯件5；凸模9外轮廓内的坯件被凸模9压入主凹模3内；在这过程中，反顶杆4被迫下行，反顶杆4以一定力向上施加在工件上，直至冲出工件。这个反顶力的大小，由设备反顶缸调压阀控制。

5）设备滑块上行开模，副凹模7退出外环废料，反顶杆4从主凹模中顶出成形工件。

Claims (1)

1.基于浮动凹模结构的闭挤式精冲模具，其包括有上模座（12）、传力杆（11）、凸模固定板（10）、凸模（9）、垫板、锁位钉（6）、反顶杆（4）、主凹模（3）、凹模固定板（2）和下模座（1）；其特征在于：在模具轴向接合面的上侧，设有副凹模（7）和限位环（8），限位环（8）与凸模固定板（10）固定，副凹模（7）被套在限位环（8）内，与限位环（8）和凸模（9）滑动配合，上下移动，限位环（8）对副凹模进行平面定位和限制副凹模的轴向位置；在副凹模（7）模口边缘设有一环状容料坑；在副凹模（7）上表面设置传力杆（11），传力杆（11）穿过凸模固定板（10）、垫板和上模座（12），传递来自设备精冲缸的力；所述主凹模（3）设在模具轴向接合面的下侧，在主凹模模口边缘也设有一环状容料坑；主、副凹模（3、7）的容料坑分别朝向坯件（5）的上下两个表面；在主凹模（3）内设有反顶杆（4），与主凹模（3）滑动配合，反顶杆（4）传递来自设备反顶缸的力；

所述模具通过三套液压系统提供主冲力、压边力和反顶力；所述主冲力由主缸活塞通过上模座施加在凸模上；所述压边力由设备精冲缸活塞通过传力杆施加在副凹模上；所述反顶力由设备反顶缸活塞通过反顶杆施加在成型工件上；

采用所述模具按如下方法进行精冲：

1）坯件放入主凹模中，设备滑块带动上模座向下运动，副凹模先与坯件接触，坯件随即受到由传力杆传来的精冲缸活塞的压边力，该压边力大小事先通过调压阀设定，以能将坯件外环挤压至主、副凹模和闭合为限；

2）设备滑块继续下行，压边力将坯件外部压缩，直至副凹模与主凹模接触即闭合，这时，主凹模迫使副凹模停止向下运动；

3）设备滑块继续下行，传力杆迫使精冲缸溢流，这时，主、副凹模以一定合模力将坯件封闭在凹腔内；

4）设备滑块继续下行，在坯件外环被封闭条件下，凸模开始压入坯件；凸模外轮廓内的坯件被凸模压入主凹模内；在这过程中，反顶杆被迫下行，反顶杆以一定力向上施加在工件上，直至冲出工件，这个反顶力的大小，由设备反顶缸调压阀控制；

5）设备滑块上行开模，副凹模退出外环废料，反顶杆从主凹模中顶出成形工件。

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