CN103317556A - 薄型温控材料冲模装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄型温控材料冲模装置，包括把手1、把手支架2、打孔和压紧凸轮安装轴3、打孔凸轮4、压紧凸轮5、下模支架6、安装支架7、导向杆8、压紧板弹簧安装座9、压紧板弹簧10、打孔板弹簧安装座14、打孔板弹簧15、深沟球轴承16、轴承端盖17、冲头21、冲头固定板22、压紧板23、下模板24。本发明的有益为：1、提高了薄型温控材料打孔的质量；2、操作过程方便、可以节省试验的时间和人力；3、可节约材料打孔费用十几万元，经济效益可观；4、可以广泛应用于其他模具的设计和制造；5、能够满足总装、电装操作人员的实际需求。

Description

薄型温控材料冲模装置

技术领域

本发明涉及一种模具，更具体地说，涉及一种新型薄型温控材料打孔用的冲模装置。

背景技术

薄型温控材料打孔机在国内外没有类似说明或报道，而卫星温控多层包覆是卫星的主要温控手段之一。它利用不同层数的薄型温控隔热材料，合理分配卫星在轨时的向阳面与背阳面的吸热和散热面积，结合主动温控措施实现卫星在轨温度控制。

冲模装置是薄型温控材料的打孔装置的关键机构，由于薄型温控材料的厚度非常薄只有0.012㎜。以前是使用激光打孔方式，利用激光束集中成足够高的能量点，使在其路径上的物质熔融或蒸发。但激光打孔在加工过程中薄型温控材料气化产生有毒有害气体，孔边缘易粘连、烧蚀并产生含炭多余物，造成打孔质量不高，且易对温控材料造成污染。

所以需要设计一种薄型温控材料的打孔装置，提高打孔质量，避免打孔过程中薄型温控材料气化产生有毒有害气体。要求压紧板、冲头固定板和下模板的孔对中性好、变形小，冲孔时的阻力要小以及安装、更换方便。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：考虑到薄型温控材料打孔机在打孔过程中阻力大，从而造成打孔质量不高的情况，发明了适合薄型温控材料打孔机在打孔过程中的冲模装置。本发明所述薄型温控材料冲模装置是薄型温控材料打孔机的关键机构。

根据本发明提供的一种薄型温控材料冲模装置，包括把手1、把手支架2、打孔和压紧凸轮安装轴3、打孔凸轮4、压紧凸轮5、下模支架6、安装支架7、导向杆8、压紧板弹簧安装座9、压紧板弹簧10、打孔板弹簧安装座14、打孔板弹簧15、深沟球轴承16、轴承端盖17、冲头21、冲头固定板22、压紧板23、下模板24，其中：

把手支架2通过深沟球轴承16安装于轴承端盖17，把手支架2分别连接把手1、打孔和压紧凸轮安装轴3，打孔和压紧凸轮安装轴3上安装有打孔凸轮4、压紧凸轮5，下模支架6、轴承端盖17、压紧板弹簧安装座9、打孔板弹簧安装座14、导向杆8均安装于安装支架7上，压紧板弹簧10设置在压紧板弹簧安装座9与压紧板23之间，打孔板弹簧15设置在打孔板弹簧安装座14与冲头固定板22之间，冲头21安装于冲头固定板22，导向杆8穿在冲头固定板22的导向孔以及压紧板23的导向孔内，打孔凸轮4连接冲头固定板22、压紧凸轮5连接压紧板23，下模板24设置于压紧板23的下方。

优选地，所述把手1采用玻璃钢复合材料。

优选地，把手支架2采用牌号为40Cr（GB702-86）的优质碳素结构钢制成。

优选地，所述冲头21采用的材料是40Cr（GB702-86）的优质碳素结构钢制成。

优选地，所述冲头21的上部直径φ18厚2㎜、且在直径φ18处上面有二个φ3.1㎜孔，孔距为12㎜；所述冲头21的中部直径φ6㎜长48.3㎜；所述冲头21的中部直径φ6㎜长48.3㎜；所述冲头21的下部直径φ2㎜长6.9㎜，且所述冲头21的根部处有R3的刀口。

优选地，所述冲头固定板22采用因瓦合金制成。

优选地，所述冲头固定板22的加工步骤包括如下步骤：

首先进行粗加工，放加工余量1mm～2mm，然后进行调质处理，使材料的组织结构成为回火索氏体组织；经调质处理后，再进行半精加工，在加工过程中放磨削余量0.2mm～0.3mm；再进行磨削精加工；其中，在精加工之前采用氮化处理。

优选地，压紧板23和/或下模板24采用因瓦合金制成。

优选地，所述下模板24上设置有安装孔25、定位孔26、下料孔27，其中，下料孔27的结构是上面是直径φ2㎜厚度是2.3㎜的孔，下面是φ5的过渡孔。

优选地，导向杆8的直径是φ15㎜，表面粗糙度优于1.6μm，与冲头固定板22和压紧板23中导向孔的配合间隙是0.005㎜。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

1、提高了薄型温控材料打孔的质量。

2、操作过程方便、可以节省试验的时间和人力。

3、可节约材料打孔费用十几万元，经济效益可观。

4、可以广泛应用于其他模具的设计和制造。

5、能够满足总装、电装操作人员的实际需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1、2为冲模装置图；

图3为模具结构图；

图4为下模板结构图；

图5为加强冲头固定板强度的具体工艺流程。

1为把手；

2为把手支架；

3为打孔和压紧凸轮安装轴；

4为打孔凸轮；

5为压紧凸轮；

6为下模支架；

7为安装支架；

8为导向杆；

9为压紧板弹簧安装座；

10为压紧板弹簧；

11为平垫圈；

12为弹簧垫圈；

13为六角头螺栓；

14为打孔板弹簧安装座；

15为打孔板弹簧；

16为深沟球轴承；

17为轴承端盖；

18为六角头螺栓；

19为标准型弹簧垫圈；

20为小垫圈；

21为冲头；

22为冲头固定板；

23为压紧板；

24为下模板；

25为安装孔；

26为定位孔；

27为下料孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的所述冲模装置的结构如图1、2所示，所述冲模装置主要由把手1、把手支架2、打孔和压紧凸轮安装轴3、打孔凸轮4、压紧凸轮5、下模支架6、安装支架7、导向杆8、压紧板弹簧安装座9、压紧板弹簧10、平垫圈11、弹簧垫圈12、六角头螺栓13、打孔板弹簧安装座14、打孔板弹簧15、深沟球轴承16、轴承端盖17、冲头21、冲头固定板22、压紧板23等零件组成，其中，平垫圈11优选地为平垫圈-C级。

把手支架2通过深沟球轴承16安装于轴承端盖17，把手支架2分别连接把手1、打孔和压紧凸轮安装轴3，打孔和压紧凸轮安装轴3上安装有打孔凸轮4、压紧凸轮5，下模支架6、轴承端盖17、压紧板弹簧安装座9、打孔板弹簧安装座14、导向杆8均安装于安装支架7上，压紧板弹簧10设置在压紧板弹簧安装座9与压紧板23之间，打孔板弹簧15设置在打孔板弹簧安装座14与冲头固定板22之间，冲头21安装于冲头固定板22，导向杆8穿在冲头固定板22的导向孔以及压紧板23的导向孔内，打孔凸轮4连接冲头固定板22、压紧凸轮5连接压紧板23。

所述把手1的材料优选采用玻璃钢复合材料。玻璃钢复合材料具有比强度高、减振性能好、抗疲劳性好、高温性能好及成型工艺好等优点。把手1的截面是尺寸为：长轴60mm、短轴30mm、厚4mm的椭圆，在把手1的二端各有一块长方形外形尺寸为：100mm×80mm厚10mm的连接板。连接板与连接轴连接，连接处有R3mm的圆角，R3mm的圆角增强了连接处的强度。

所述把手支架2选用的材料是强度高并具有足够塑性和韧性的牌号为40Cr（GB702-86）的优质碳素结构钢制成。

所述打孔和压紧凸轮安装轴3选用的材料是强度高并具有足够塑性和韧性的牌号为40CrV（GB/T905-1987）的航空优质结构钢制成。由于钒的作用，40CrV钢可以获得细晶粒组织，对塑性和韧性都十分有利。经调质处理后具有较高强度和韧性。

所述打孔凸轮4采用铸造铜合金（ZCuA18Mn13Fe3），抗拉强度为：650MPa；屈服强度：650MPa；布氏硬度：1665HBS。该铸造铜合金有很高的力学性能，强度和硬度很高，有很好的耐磨性能和铸造性能，合金组织致密、气密性好。采用该铸造铜合金（ZCuA18Mn13Fe3）制造的蜗轮强度和耐磨性能都非常好。

所述压紧凸轮5采用的材料和打孔凸轮4所采用的材料一样。

所述下模支架6是用角钢焊接而成。

所述安装支架7是选用稳定性好的牌号为ZL204铸造铝合金，ZL204铸造铝合金的流动性、气密性、可加工性都很好，在机械加工完毕后，整体进行表面冷硬阳极化处理，冷硬处理是在40%硫酸溶液中，温度在20的情况下，经过2小时通电阳极化处理后，通过冷硬阳极化后，使零件表面生成一层耐腐蚀氧化膜，氧化膜层为：45～50微米的三氧化二铝（AL2O3）硬质层，用小刀子刻划也不会产生划伤。同时经过冷硬阳极化处理后表面的光洁度也提高5微米，其硬度达到HRC45～50。

所述导向杆8选用抗腐蚀性高、变形小的牌号为3Cr18Ni7Si2马氏体型不锈钢进行加工制作，加工制作后零件尺寸的稳定性很好。直径相对误差小于0.02㎜，导向杆8有四根，导向杆的直径是φ15㎜，表面粗糙度优于1.6μm，与冲头固定板22和压紧板23中导向孔的配合间隙是0.005㎜，才能保证导向杆8与冲头固定板22和压紧板23中导向孔的导向精度。

所述压紧板弹簧安装座9采用材料和把手支架2所采用材料一样。

所述的压紧板弹簧10选用具有足够塑性和韧性的牌为65Mn/GB/T3078-1994直径为：3.5㎜的弹簧钢丝，弹簧的高度45.8㎜。

所述平垫圈11是8㎜的不锈钢垫圈。

所述弹簧垫圈12是8㎜的不锈钢弹簧垫圈。

所述六角头螺栓13是M8×32的六角头螺栓。

所述打孔板弹簧安装座14选用的材料和压紧板弹簧安装座9所采用材料一样。

所述打孔板弹簧15选用具有足够塑性和韧性的牌为65Mn/GB/T3078-1994直径为：3.5㎜的弹簧钢丝，弹簧的高度82.8㎜。

模具结构如图3所示，模具结构主要由六角头螺栓18、标准型弹簧垫圈19、小垫圈20、冲头21、冲头固定板22、压紧板23、下模板24等零件组成，其中，所述小垫圈20优选地为小垫圈-A级。

所述六角头螺栓18是M3×10的六角头螺栓。

所述标准型弹簧垫圈19是3㎜的不锈钢弹簧垫圈。

所述小垫圈20是3㎜的不锈钢垫圈。

所述冲头21是关键零件，选用的材料是40Cr，冲头21的上部是直径φ18厚2㎜，在直径φ18处上面有二个φ3.1㎜孔，孔距为12㎜，通过二个φ3.1㎜孔用二个六角头螺栓、标准型弹簧垫圈、标准型弹簧垫圈将冲头21安装在冲头固定板22，冲头21的中部直径φ6㎜长48.3㎜，下部直径φ2㎜长6.9㎜根部处有R3的刀口。冲头21表面粗糙度要求优于0.4μm，经过淬火处理后，硬度达到HRC45～50。φ6㎜和φ2㎜同轴度是0.002㎜，φ6㎜与φ18㎜的垂直度小于0.005㎜，轴肩表面粗糙度要求优于0.8μm。冲头21共有102个，所有尺寸相对误差小于0.005㎜，中部直径φ6㎜与冲头固定板22的51个φ6㎜的孔配合间隙是0.001㎜，与压紧板23的51个φ6㎜的孔配合间隙是0.003㎜。下部直径φ2㎜与下模板24的51个φ2㎜下料孔的孔配合间隙是0.002㎜。

所述冲头固定板22是关键零件，选用的材料是低膨胀合金invar36（因瓦合金），invar36（因瓦合金）是一种典型的低膨胀合金，中文名：殷钢。英文名invar（体积不变），属于铁基高镍合金，含有36％的Ni，60％左右的Fe，少量的S、P、C等元素。它的主要特点为膨胀系数极低，为1.8×10-8℃，且在-80℃～+100℃时均不发生变化。另外它有较高的耐蚀性、耐磨性；强度、硬度不高，抗拉强度在517MPa左右，屈服强度在276MPa左右，维氏硬度在160左右，能够满足卫星研制生产的要求，并且可以通过冷变形来提高强度；导热系数低；塑性、韧性高；切削加工性差，必须使用高性能的硬质合金涂层刀具。实现了较高的耐蚀性、耐磨性，有力地保证了精度稳定性能和使用性能。为了加强冲头固定板22的强度，具体工艺流程如图5所示，具体为：

首先进行粗加工，为了防止变形，放加工余量1mm～2mm，然后进行调质处理，使材料的组织结构成为回火索氏体组织来提高机体的强度、塑性和韧性。经调质处理后，再进行半精加工，在加工过程中放磨削余量0.2mm～0.3mm，为了提高耐磨性和稳定性，在精加工之前采用氮化处理。

经氮化处理后的顶杆表面硬度（即洛氏硬度）达到RC50，具有很强的耐磨性，同时提高其疲劳强度（提高25％左右）。最后进行磨削加工。

所述压紧板23是关键零件，压紧板23采用的材料和固定板22所采用的材料一样。

所述下模板24是关键零件，下模板24采用的材料和冲头固定板22的材料一样。

下模板24的结构如图4所示，下模板共有6块，每块下模板上有安装孔4个，定位孔2个，下料孔10个，下模板的长度是185㎜，厚度15㎜，下料孔的结构是上面是直径φ2㎜的孔厚度是2.3㎜，下面是φ5的过渡孔，这样能保证薄型温控材料打孔的质量。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种薄型温控材料冲模装置，其特征在于，包括把手（1）、把手支架（2）、打孔和压紧凸轮安装轴（3）、打孔凸轮（4）、压紧凸轮（5）、下模支架（6）、安装支架（7）、导向杆（8）、压紧板弹簧安装座（9）、压紧板弹簧（10）、打孔板弹簧安装座（14）、打孔板弹簧（15）、深沟球轴承（16）、轴承端盖（17）、冲头（21）、冲头固定板（22）、压紧板（23）、下模板(24)，其中：

把手支架（2）通过深沟球轴承（16）安装于轴承端盖（17），把手支架（2）分别连接把手（1）、打孔和压紧凸轮安装轴（3），打孔和压紧凸轮安装轴（3）上安装有打孔凸轮（4）、压紧凸轮（5），下模支架（6）、轴承端盖（17）、压紧板弹簧安装座（9）、打孔板弹簧安装座（14）、导向杆（8）均安装于安装支架（7）上，压紧板弹簧（10）设置在压紧板弹簧安装座（9）与压紧板（23）之间，打孔板弹簧（15）设置在打孔板弹簧安装座（14）与冲头固定板（22）之间，冲头（21）安装于冲头固定板（22），导向杆（8）穿在冲头固定板（22）的导向孔以及压紧板（23）的导向孔内，打孔凸轮（4）连接冲头固定板（22）、压紧凸轮（5）连接压紧板（23），下模板(24)设置于压紧板（23）的下方。

2.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，所述把手（1）采用玻璃钢复合材料。

3.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，把手支架（2）采用牌号为40Cr（GB702-86）的优质碳素结构钢制成。

4.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，所述冲头（21）采用的材料是40Cr（GB702-86）的优质碳素结构钢制成。

5.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，所述冲头（21）的上部直径φ18厚2㎜、且在直径φ18处上面有二个φ3.1㎜孔，孔距为12㎜；所述冲头（21）的中部直径φ6㎜长48.3㎜；所述冲头（21）的中部直径φ6㎜长48.3㎜；所述冲头（21）的下部直径φ2㎜长6.9㎜，且所述冲头（21）的根部处有R3的刀口。

6.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，所述冲头固定板(22)采用因瓦合金制成。

7.根据权利要求6所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，所述冲头固定板（22）的加工步骤包括如下步骤：

首先进行粗加工，放加工余量1mm～2mm，然后进行调质处理，使材料的组织结构成为回火索氏体组织；经调质处理后，再进行半精加工，在加工过程中放磨削余量0.2mm～0.3mm；再进行磨削精加工；其中，在精加工之前采用氮化处理。

8.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，压紧板（23）和/或下模板(24)采用因瓦合金制成。

9.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，所述下模板（24）上设置有安装孔（25）、定位孔（26）、下料孔（27），其中，下料孔（27）的结构是上面是直径φ2㎜厚度是2.3㎜的孔，下面是φ5的过渡孔。

10.根据权利要求1所述的薄型温控材料冲模装置，其特征在于，导向杆（8）的直径是φ15㎜，表面粗糙度优于1.6μm，与冲头固定板（22）和压紧板（23）中导向孔的配合间隙是0.005㎜。

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