CN102728697B - 冲压加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冲压加工装置。对加热后的工件(W)进行加工的冲压加工装置(10)包括：基部(46)，其相对于工件(W)进退；垫板(48)，其设置于基部(46)，用于按压工件(W)；加工工具(52)，其设置于基部(46)，并贯穿垫板(48)，用于加工工件；以及支承部件(54)，其将加工工具(52)支承成能够在与基部(46)的进退方向正交的方向移动。

Description

冲压加工装置

技术领域

本发明涉及对加热后的工件进行加工的冲压加工装置。

背景技术

一直以来，已知在对加热了的工件进行冲压加工后进行淬火的冲压加工方法。由于利用这种方法得到的加工件通过淬火实现了高强度化，因此，例如不能说使用加工工具来实施开孔加工或切断加工等是容易的。虽然也能够通过对加工件进行激光加工来实施开孔加工等，但与使用上述加工工具的情况相比较，存在制造成本升高的缺点。

日本专利文献JP-A-2005-138111公开了下述加工方法：在利用垫板(Pad)(冲头)对加热后的工件进行冲压加工的同时，通过贯穿垫板的加工工具(动模)对工件进行开孔加工，然后，完成淬火。根据这种方法，由于是对在通过淬火实现高强度化之前的工件进行开孔加工，因此能够容易地对工件进行开孔加工。

在日本专利文献JP-A-2005-138111所述的方法中，由于对加热后的工件进行冲压加工，垫板在该加工中由于工件的热量而热膨胀。另一方面，加工工具由于要对工件进行开孔加工，因此只是与工件瞬间接触，与所述垫板相比较，所述加工工具的热膨胀量较小。因此，存在下述可能性：在所述垫板形成的贯穿孔和所述加工工具的位置关系错位，从而使加工工具和垫板发生干涉。其结果是，可能会发生下述等不良情况：所述加工工具的切削刃磨损而导致加工精度降低，或者所述垫板破损而导致无法进行加工。

发明内容

本发明的实施方式涉及一种冲压加工装置，通过避免加工工具和垫板的干涉，能够可靠且高精度地通过加工工具对工件进行加工。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的冲压加工装置的剖视说明图。

图2是图1所示的加工工具及其周围的放大剖视图。

图3是沿图2的III-III线的剖视图。

图4是沿图2的IV-IV线的剖视图。

图5是用于对使用图1所示的冲压加工装置的冲压加工方法进行说明的流程图。

图6是示出进行初次冲压加工的状态的冲压加工装置的剖视说明图。

图7是示出进行第二次冲压加工的状态的冲压加工装置的剖视说明图。

图8是示出使加工工具从第2加工工件退出的状态的冲压加工装置的剖视说明图。

图9是示出加工工具与贯穿孔的位置对齐地沿水平方向移动的状态的剖视说明图。

标号说明

10：冲压加工装置；14：控制部；16：下模；18：上模；22：冲头部；24：压料圈；40：滑动体；46：基部；48：冲模部(垫板)；52：加工工具；54：支承部件；66：贯穿孔；82：加工工具主体；84：凸缘部；88：滚动体；90：壳体；W：工件；W1：第1加工工件；W2：第2加工工件。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式的冲压加工装置详细地进行说明。

并且，实施方式是发明的例示，并不对发明进行限定，实施方式所述的全部特征及其组合不一定限于发明的本质内容。

本实施方式的冲压加工装置10为用于进行下述加工的装置：在对钢板(工件)W进行初次冲压加工后，进行追加(第二次)的冲压加工(开孔加工、切断加工)，并冷却至预定温度(淬火)。并且，在以下的说明中，有时将完成初次冲压加工的工件W称作第1加工工件W1，将完成第二次冲压加工的工件W称作第2加工工件W2。

如图1所示，冲压加工装置10包括：加工装置主体12，其对工件W(第1加工工件W1)进行加工；和控制部14，其对加工装置主体12进行控制。

加工装置主体12具有下模(第1模具)16和配置在所述下模16的上方的上模(第2模具)18。在下模16设置有：作为基座的固定台20；冲头部22，其由设置于所述固定台20的阳模构成；环状的压料圈24，其配置在所述冲头部22的外侧，并对工件W的一部分进行支承；以及多个(在图中为2个)销26、26，它们固定在所述压料圈24上。

在固定台20上形成有供所述多个销26、26贯插的多个贯插孔28、28。而且，在固定台20的与压料圈24对置的部位形成有一对突起部30、30。

冲头部22和构成上模18的后述冲模部48一同夹着工件W进行冲压加工，在冲头部22的外表面形成有与所述工件W的下表面抵接的型面22a。在所述型面22a开口有能够供后述的加工工具52插入的避让孔32，在开口部的缘部设置有切削刃34。

固定于压料圈24的多个销26、26与未图示的移动机构连接，压料圈24借助于移动机构的作用而能够升降。在压料圈24上形成有用于载置工件W的载置面24a，在载置面24a的外侧的缘部设置有切削刃36。在压料圈24的下表面形成有一对止动部38、38，所述一对止动部38、38能够与上述的突起部30、30抵接。

上模18具有：滑动体40；一对导轨42、42，它们沿上下方向引导所述滑动体40；驱动源44，其用于驱动所述滑动体40；基部46，其设置于所述滑动体40；冲模部(垫板)48，其由经由气缸机构(施力机构)50支承于所述基部46的阴模构成；加工工具52，其用于对工件W进行开孔加工；和支承部件54，其设置于所述基部46，并对所述加工工具52进行支承。

基部46包括板状的固定部56和筒状的延伸部58，所述固定部56固定在滑动体40的下表面，所述延伸部58从所述固定部56的缘部向下方延伸。在所述延伸部58的下端面的内侧缘部设置有切削刃60。利用该切削刃60和设置于上述的压料圈24的切削刃36将工件W的不需要的部分切断(剪切)(参照图7)。

冲模部48被收纳在延伸部58的内侧的空间。由此，与将冲模部48配置在该空间以外的位置的情况相比较，能够紧凑地构成冲压加工装置10。冲模部48和构成下模16的冲头部22一同夹着工件W进行冲压加工，冲模部48包括较厚的冲模部主体62和环状的保持部64，所述冲模部主体62形成为板状，所述保持部64从冲模部主体62的缘部向下方突出。在冲模部主体62形成有供加工工具52贯穿的贯穿孔66。冲模部主体62的下表面截止于保持部64的内侧面。并且，由冲模部主体62的下表面和保持部64的内侧面形成了与所述工件W的上表面抵接的型面48a。该型面48a成为与上述的型面22a相对应的形状。

保持部64用于在对工件W进行冲压时和压料圈24一同夹持工件W以防止发生皱褶和位置偏移等。因此，保持部64的下端面比型面48a先与工件W抵接。另外，保持部64的外侧面与延伸部58的内侧面滑动接触。由此，在使基部46和冲模部48相对移动时，能够很好地抑制延伸部58动弹。因此，能够提高延伸部58的切削刃60对第1加工工件W1的切断精度。

气缸机构50具有一对气缸部70、70、和对各气缸部70供给流体的第1流体供给部72及第2流体供给部74。

各气缸部70例如构成为液压缸，各气缸部70包括：气缸主体76，其固定连接在固定部56的下表面；活塞78，其以能够沿上下方向移动的状态收纳在气缸主体76内；以及杆部80，其与所述活塞78一体地形成并被固定连接于冲模部主体62的上表面。

第1流体供给部72向各气缸部70的气缸主体76内供给流体以对活塞78向下方施力。另一方面，第2流体供给部74向各气缸部70的气缸主体76内供给流体以对活塞78向上方施力。

如图2所示，加工工具52例如由工具钢构成，并具有：沿上下方向延伸的圆柱状的加工工具主体82；和圆板状的凸缘部84(参照图3)，其一体地设置于所述加工工具主体82的后端。加工工具主体82的长度设定得比冲模部主体62的厚度长。在加工工具主体82的下端面的缘部设置有切削刃86。能够利用切削刃86和设置于冲头部22的切削刃34进行开孔加工(参照图7)。

支承部件54包括：多个滚动体88...88，它们夹设在凸缘部84的上表面(加工工具52的后端面)和固定部56的下表面之间；和壳体90，其收纳所述多个滚动体88...88和所述凸缘部84。各滚动体88形成为球状，由此，能够在与滑动体40的移动方向正交的方向(水平方向)滚动自如。而且，各滚动体88由耐载荷性优异的材料、例如钢(高碳铬钢或不锈钢)等材料构成。这是为了防止滚动体88在开孔加工时由于受到来自加工工具52的载荷而变形。

壳体90包括：圆筒部92，其从固定部56的下表面向下方延伸；和凸肩部94，其从圆筒部92的下端向内侧延伸，并与凸缘部84的下表面接触。

圆筒部92的内径d1形成得比凸缘部84的外径d2大(参照图3)。即，在圆筒部92和凸缘部84之间形成有适当的间隙S1。所述内径d1和所述外径d2之差(d1-d2：第1直径差)形成得比滚动体88的直径小，优选的是，形成得比滚动体88的半径小。这是因为能够很好地抑制滚动体88嵌入所述间隙S1。并且，为了容易理解，图2～图4等将所述间隙S1和后述的间隙S2夸大示出。

并且，所述第1直径差能够任意设定。特别是，例如，在凸缘部84的上表面的周缘设置有用于防止滚动体88移动至所述间隙S1的未图示的止动部等的情况下，即使将所述第1直径差设定得比滚动体88的直径大，滚动体88也不会嵌入所述间隙S1。而且，如果预先将所述间隙S1设定得较大，则即使对多个滚动体88...88涂敷润滑剂(润滑脂)，也可以抑制润滑剂流入所述间隙S1而堵塞间隙S1。

如图4所示，凸肩部94构成为圆环状。由此，在凸肩部94的中央设置有供加工工具主体82贯插的孔96。所述孔96的孔径d3形成得比加工工具主体82的外径d4大。即，在加工工具主体82和凸肩部94之间形成有适当的间隙S2。在本实施方式中，所述孔径d3和所述外径d4之差(d3-d4：第2直径差)为与所述第1直径差相同的大小。另外，所述第2直径差能够任意设定，例如，在将所述第2直径差设定得比所述第1直径差小的情况下，加工工具52的水平方向的移动受到凸肩部94限制。

如图1所示，控制部14具有滑动体控制部98和流体供给控制部100。滑动体控制部98对驱动源44进行驱动控制以使滑动体40沿上下方向移动。流体供给控制部100控制第1流体供给部72和第2流体供给部74。

接下来，参照图1、图5～图8对使用如上述那样构成的冲压加工装置10的冲压加工方法进行说明。

首先，进行初始设定(图5的步骤S1)。即，将压料圈24和滑动体40设置于初始位置(图1所示的状态)，并且，流体供给控制部100控制第1流体供给部72以使气缸主体76、76内的压力大于冲压压力。在此，冲压压力是指在初次冲压加工时作用给工件W的压力，冲压压力被预先设定并存储于控制部14。并且，不从第2流体供给部74向气缸主体76、76内供给流体。但是，也可以从第2流体供给部74对气缸主体76、76供给压力比冲压压力低的流体。在这种情况下，能够减少冲模部48的自重等对气缸部70、70产生的载荷。

接下来，在前工程中，例如将在加热炉内被加热至预定温度的未加工工件W载置到压料圈24的载置面24a上(步骤S2)。并且，所述工件W从被从所述加热炉取出时开始冷却。

然后，进行初次冲压加工(步骤S3)。具体而言，滑动体控制部98对驱动源44进行驱动来使滑动体40下降。当滑动体40下降时，保持部64与工件W的上表面抵接，使得工件W被保持部64和压料圈24夹持。进而，当滑动体40进一步下降时，压料圈24被保持部64按压而下降，逐渐利用冲模部48和冲头部22将工件W冲压成预定形状，直至形成第1加工工件W1(参照图6)。

并且，在步骤S3的阶段，第1加工工件W1与冲头部22和冲模部48接触。由此，第1加工工件W1的热量扩散(散热)至所述冲头部22和所述冲模部48，因此，以步骤S3划界，第1加工工件W1的冷却速度变快。因此，通过调整所述冲头部22和/或所述冲模部48的材质或与工件W(第1加工工件W1)的接触面积等，能够对工件W进行淬火。在这种情况下，能够得到高强度的加工件。

接下来，进行第二次冲压加工(步骤S4)。具体而言，滑动体控制部98对驱动源44进行驱动来使滑动体40进一步下降，由此使基部46相对于冲模部48相对下降。其结果是，通过加工工具52的切削刃86和冲头部22的切削刃34对第1加工工件W1施加开孔加工(穿孔加工)，并且，通过延伸部58的切削刃60和压料圈24的切削刃36将第1加工工件W1的多余部位切断，直至形成第2加工工件W2(参照图7)。另外，此时，气缸压力成为足够用于在穿孔加工时按压工件W(第1加工工件W1)的压力。如果需要，也可以利用流体供给控制部100来控制第1流体供给部72和第2流体供给部74。这在后述的步骤S5和步骤S6中也相同。

接下来，使第2加工工件W2从加工工具52退出(步骤S5)。具体而言，滑动体控制部98对驱动源44进行驱动来使滑动体40上升，由此使基部46上升(参照图8)。

然后，更加优选的是，滑动体控制部98以使预定的保持压力作用于第2加工工件W2的方式来控制驱动源44(步骤S6)。这样是为了很好地抑制第2加工工件W2的热变形。

进而，在第2加工工件W2到达预定温度后，使冲模部48从第2加工工件W2退出(步骤S7)。在该阶段，使用本实施方式的冲压加工装置10的冲压加工结束。

可是，在上述的冲压加工的初次冲压加工中，由于将冲模部48按压在加热后的工件W上，因此，冲模部48会由于来自工件W的热量而发生热膨胀。当冲模部48发生热膨胀时，在冲模部48形成的贯穿孔66会相对于固定部56在水平方向上移位。

进而，如图9所示，根据本实施方式的冲压加工装置10，由于加工工具52以能够沿水平方向移动的状态被支承部件54支承，因此，当贯穿孔66相对于固定部56在水平方向上移位时，加工工具52被贯穿孔66的孔壁面推压而沿水平方向移动。即，加工工具52与贯穿孔66的位置对齐地移动。由此，能够避免加工工具52和冲模部48的干涉，因此，能够很好地抑制加工工具52的切削刃86的磨损和冲模部48的破损。因此，能够可靠且高精度地通过加工工具52对第1加工工件W1进行开孔加工。

并且，在本实施方式的冲压加工装置10中，由于在凸缘部84的上表面和固定部56的下表面之间夹设有多个滚动体88...88，因此，与使凸缘部84的上表面和固定部56的下表面直接接触的情况相比较，能够使加工工具52顺畅地进行移动。

再有，由于使构成壳体90的凸肩部94与凸缘部84的下表面接触，因此能够限制加工工具52沿上下方向移动。由此，加工工具52在上下方向上的晃动得以抑制，因此能够更加可靠且高精度地进行加工工具52的开孔加工。

本实施方式的冲压加工装置10不限定于上述结构。例如，作为施力机构，可以使用上述的气缸机构50以外的驱动源(压电元件等)或弹簧等弹性部件等。

本发明并不限定于上述的实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的情况下采用多种结构。

例如，也可以在凸缘部84的下表面和凸肩部94的上表面之间夹设多个滚动体。由此，能够使加工工具52更加顺畅地移动。

而且，也可以在压料圈24的内部和冲头部22的内部形成供冷却水等制冷剂流通的制冷剂流路。在这种情况下，能够加快工件W(第1加工工件W1、第2加工工件W2)的冷却速度。

本发明的冲压加工装置并不限定于将第1模具和第2模具配设成能够在上下方向上接近或离开的例子，例如，也可以构成为使所述第1模具和所述第2模具倾斜90度从而将它们配设成能够在水平方向上接近或离开。

根据上述的实施方式，对加热后的工件W进行加工的冲压加工装置10也可以包括：基部46，其相对于工件W进退；垫板48，其设置于基部46，用于按压工件W；加工工具52，其设置于基部46，并贯穿垫板48，用于加工工件；以及支承部件54，其将加工工具52支承成能够在与基部46的进退方向正交的方向移动。

根据该结构，由于加工工具被支承部件支承成能够在与基部的进退方向正交的方向移动，因此，即使在对加热后的工件进行按压的垫板发生热膨胀而导致垫板的贯穿孔相对于基部在与基部的进退方向正交的方向上发生了移位的情况下，也能够使加工工具与贯穿孔的位置对齐地移动。由此，能够避免加工工具和垫板的干涉，因此能够很好地抑制加工工具的切削刃的磨损和垫板的破损。因而，能够可靠且高精度地通过加工工具对工件进行加工。

在上述的结构中，支承部件54也可以具有夹设在加工工具52的后端面和基部46的表面之间的滚动体88。

根据该结构，与使加工工具的端面与基部表面直接接触的情况相比较，能够使加工工具顺畅地移动。

在上述的结构中，支承部件54还可以具有壳体90，所述壳体90固定于基部46以限制加工工具52向相对于基部46的进退方向移动，并且，壳体90围绕加工工具52的后端侧并收纳滚动体88。

根据该结构，能够抑制加工工具在所述基部的进退方向上的晃动。由此，能够更加可靠且高精度地通过加工工具对工件进行加工。

根据上述的实施方式的冲压加工装置，由于加工工具被支承部件支承成能够在与所述基部的进退方向正交的方向移动，因此能够避免加工工具和垫板的干涉。因此，能够很好地抑制加工工具的切削刃的磨损和垫板的破损，由此，能够可靠且高精度地通过加工工具对工件进行加工。

Claims (3)

1.一种冲压加工装置(10)，该冲压加工装置(10)用于对加热后的工件(W)进行加工，其特征在于，

所述冲压加工装置(10)包括：

基部(46)，其相对于工件(W)进退；

垫板(48)，其设置于所述基部(46)，并用于按压所述工件(W)，在该垫板(48)设置有贯穿孔(66)；

加工工具(52)，其设置于所述基部(46)并通过所述贯穿孔(66)而贯穿所述垫板(48)，该加工工具(52)用于对所述工件进行加工；以及

支承部件(54)，其设置于所述基部(46)，并对所述加工工具(52)进行支承，该支承部件(54)将所述加工工具(52)支承成通过被贯穿孔(66)的孔壁面推压而能够在与所述基部(46)的进退方向正交的方向移动，防止在所述垫板(48)形成的贯穿孔(66)和所述加工工具(52)的位置关系错位，从而避免所述加工工具(52)和所述垫板(48)发生干涉。

2.根据权利要求1所述的冲压加工装置(10)，其中，

所述支承部件(54)具有被夹设在所述加工工具(52)的后端面和所述基部(46)的表面之间的滚动体(88)。

3.根据权利要求2所述的冲压加工装置，其中，

所述支承部件(54)具有壳体(90)，所述壳体(90)固定于所述基部(46)以用来限制所述加工工具(52)相对于所述基部(46)向所述进退方向移动，并且，所述壳体(90)围绕所述加工工具(52)的后端侧并收纳所述滚动体(88)。