CN103728187A - 柔性剪切分离模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性剪切分离模具，其包括上模座等，所述下垫板、所述下模板均通过螺栓固定在所述下模座上，下垫板位于下模板和下模座之间；所述下落料板、间隙调整块均安装于所述下模板上，并通过螺栓固定在所述下垫板上；所述落料宽度限位块通过螺栓固定在所述下落料板上；所述下活动刀口安装于所述下模板上，所述锁紧块安装于所述下模板上；所述脱料板通过上模座上的脱料板导向柱安装于所述上模座上；所述上夹板上的第一弹簧与所述脱料板接触，脱料板位于上夹板和下模板之间。本发明实现先进高强钢不同剪切间隙的剪切断裂试验，并且可以获得不同宽度的剪切落料试样，方便进行后成形的研究，能够满足先进高强钢剪切断裂行为的研究要求。

Description

柔性剪切分离模具

技术领域

本发明涉及一种模具，特别是涉及一种柔性剪切分离模具。

背景技术

随着我国汽车工业的发展，从汽车车体的轻型化、低能耗、低排放和提高汽车碰撞的安全性考虑，汽车工业用钢材料将向高强度方向发展。先进高强钢具有强度高、碰撞特性好、疲劳寿命高等特点，在汽车工业的轻量化中具有广阔的应用前景。但是，由于高强钢的强度高，塑性差，在同等剪切条件下，高强钢的剪切质量比传统低碳钢差，落料后的钢板在进行冲压、辊压等成形时容易在剪切断面产生边缘开裂的现象，影响成形质量。目前缺乏有效的高强钢剪切质量评价标准，而剪切间隙是影响剪切质量的重要参数，传统低碳钢的经验剪切间隙已经无法指导先进高强钢的剪切生产。因此，有必要发明一套具有可变剪切间隙、能够实现先进高强钢不同剪切间隙的剪切试验的柔性实验台，进行先进高强钢的剪切分离试验研究，获得先进高强钢剪切质量评价标准，以及剪切间隙对先进高强钢剪切质量的影响规律，指导先进高强钢的剪切工艺在工业中的应用。

经过现有技术的文献索引发现，Sartkulvanich,P.等人2010年在期刊《CIRP Annals-Manufacturing Technology》上发表论文“Finite elementanalysis of the effect of blanked edge quality upon stretch flanging of AHSS”（“先进高强钢剪切质量与拉伸翻边性能关系的仿真研究”），该文对先进高强钢剪切边部质量的评价用冲孔试验的方式获得，试验装备简单，但没有采用直边剪切的试验方式就不能排除落料几何形状对剪切质量的影响，而且也无法实现可变剪切间隙。Mackensen,A.等人2010年在期刊《CIRP Annals-Manufacturing Technology》上发表论文“Experimental investigation of thecutting force reduction during the blanking operation of AHSS sheet materials”（“先进高强钢剪切过程中降低剪切力的试验研究”），该文通过试验研究了先进高强钢在剪切过程中剪切力与刀口倾角之间的关系，该研究主要考虑刀口倾角对剪切力的影响，其试验设备无法实现可变剪切间隙，且装备体积较大，精度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性剪切分离模具，其可以实现板料在不同剪切间隙下的剪切试验，能够满足先进高强钢剪切质量评价及剪切间隙对先进高强钢剪切质量影响规律的研究。同时本发明还具有剪切间隙精度高、板料定位准确、可获得不同宽度剪切试样、镶块更换方便等优点。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种柔性剪切分离模具，其特征在于，其包括上模座、上垫板、上夹板、脱料板、间隙调整块、下落料板、落料宽度限位块、下活动刀口、锁紧块、下模板、下垫板、下模座，其中所述下模座通过螺栓固定在一个压力机工作台上，所述下垫板、所述下模板均通过螺栓固定在所述下模座上，下垫板位于下模板和下模座之间；所述下落料板、间隙调整块均安装于所述下模板上，并通过螺栓固定在所述下垫板上；所述落料宽度限位块通过螺栓固定在所述下落料板上；所述下活动刀口安装于所述下模板上，并使竖直面与所述间隙调整块紧密贴合，所述锁紧块安装于所述下模板上，并使第二楔形面与所述下活动刀口贴合，通过螺栓与所述下垫板连接；所述上模座与一个压力机的上滑块相连，所述上垫板、所述上夹板均通过螺栓固定于所述上模座上，所述脱料板通过上模座上的脱料板导向柱安装于所述上模座上；所述上夹板上的第一弹簧与所述脱料板接触，脱料板位于上夹板和下模板之间。

优选地，所述间隙调整块的宽度包括以下尺寸中的任一种尺寸：40.32mm、40.40mm、40.50mm、40.60mm、40.64mm、40.75mm、40.80mm、40.96mm、41.00mm、41.20mm、41.25mm或者41.50mm，分别对应剪切间隙尺寸：0.32mm、0.40mm、0.50mm、0.60mm、0.64mm、0.75mm、0.80mm、0.96mm、1.00mm、1.20mm、1.25mm或者1.50mm。

优选地，所述落料宽度限位块包括以下尺寸中的任一种尺寸：28mm、28mm、18mm、8mm，分别对应落料宽度：20mm、25mm、30mm、40mm。

优选地，所述下落料板、所述间隙调整块、所述下活动刀口、所述锁紧块以及所述下模板共同配合实现可变剪切间隙，所述下模板上开有凹槽，用于安装上述各活动部件，所述下活动刀口一侧为竖直面，与所述间隙调整块接触，所述下活动刀口另一侧为第一楔形面，与所述锁紧块相应的第二楔形面接触，所述锁紧块与所述下垫板间有螺栓连接。

优选地，所述下模板开有安装所述间隙调整块、所述下落料板、所述落料宽度限位块、所述下活动刀口、所述锁紧块的凹槽，并设有上刀口导向块、坯料宽度定位销、第二导向柱孔和第十螺丝孔。

优选地，所述坯料宽度定位销活动地分别安装于所述活动下刀口和所述下模板上，用于剪切坯料的宽度方向的定位，所述坯料宽度定位销下面有第一弹簧与所述下活动刀口、所述下模板上相连。

优选地，所述下模板上开有与所述导向柱套筒和脱料板导向柱相对应的第二导向柱孔。

优选地，所述第三导向柱上有布有球形滚珠的圆柱套筒，圆柱套筒用第二弹簧支撑。

优选地，所述上夹板上的第一弹簧的数量为九个，弹簧自由长度为30mm，最大压缩量为15mm。

本发明的积极进步效果在于：本发明具有体积小、制造成本低、剪切间隙精度高、板料定位准确、可获得不同宽度剪切试样、镶块更换方便等优点，模具上的多镶块设计不仅能够保证装配精度，而且能够实现精确的可变剪切间隙、可变落料宽度的剪切试验。本发明的可变剪切间隙设计可满足剪切间隙对高强钢剪切质量影响的试验研究，可变落料宽度设计可实现不同的落料宽度，方便对高强钢落料之后，进行后成形过程的研究，可根据后成形试验的要求落料不同宽度的试样。

附图说明

图1为本发明柔性剪切分离模具的整体结构示意图；

图2为上模装配示意图；

图3为下模装配示意图；

图4为上模座结构示意图；

图5为上垫板结构示意图；

图6为上夹板结构示意图；

图7为脱料板结构示意图；

图8为间隙调整块结构示意图；

图9为下落料板结构示意图；

图10为落料宽度限位块示意图；

图11为下活动刀口结构示意图；

图12为锁紧块结构示意图；

图13为下模板结构示意图；

图14为下垫板结构示意图；

图15为下模座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1至图15所示，在本发明的一个实施例中，所述柔性剪切剪切断裂模具包括上模座1、上垫板2、上夹板3、脱料板4、间隙调整块5、下落料板6、落料宽度限位块7、下活动刀口8、锁紧块9、下模板10、下垫板11、下模座12，其中所述下模座12固定在一个压力机工作台上，所述下垫板11、所述下模板10上均开有螺纹孔（第十螺丝孔105和第十一螺丝孔110），用于用螺栓固定在所述下模座12上，下垫板11位于下模板10和下模座12之间；所述下落料板6、间隙调整块5均安装于所述下模板10上，并通过螺栓固定在所述下垫板11上；所述落料宽度限位块7上开有第七螺纹孔71，通过螺栓固定在所述下落料板6上；所述下活动刀口8安装于所述下模板10上，并使竖直面81与所述间隙调整块5紧密贴合，所述锁紧块9安装于所述下模板10上，并使第二楔形面91与所述下活动刀口8贴合，通过螺栓与所述下垫板11连接，用力拧紧螺栓直至将所述下活动刀口8锁紧为止，保证在工作时下活动刀口8无任何平移和转动，提高实验精度。所述上模座1与一个压力机的上滑块相连，工作时可以在主缸的带动下上下移动。所述上垫板2、所述上夹板3均通过第三螺栓33固定于所述上模座1上，所述脱料板4通过所述上模座1上的脱料板导向柱113安装于所述上模座1上；所述上夹板3上的第一弹簧32与所述脱料板4接触，保证工作时脱料板4只能在脱料板导向柱113上上下移动，提高实验精度，脱料板4位于上夹板3和下模板10之间。所述上模座、所述上垫板、所述上夹板、所述脱料板组成上模；所述间隙调整块、下落料板、落料宽度限位块、下活动刀口、锁紧块、下模板、下垫板、下模座组成下模。所述上夹板上的第一弹簧的数量为九个，第一弹簧的自由长度为30mm，最大压缩量为15mm，可保证在上下模合模时，所述上刀口能从脱料板中伸出，剪切板料。

在本实施例的一个优选例中，所述间隙调整块5、所述下落料板6可拆卸地安装在所述下模板10上，并通过螺栓连接固定在所述下垫板11上，所述下活动刀口8设有第一楔形面82和第八螺丝孔83，所述锁紧块9设有第二楔形面91和第九螺丝孔92，第一楔形面82和第二楔形面91相配合。所述间隙调整块5上设有第五螺纹孔51；所述落料宽度限位块7可拆卸地安装于所述下落料板6上。进一步优选地，所述间隙调整块5的宽度包括以下尺寸中的任一种尺寸：40.32mm、40.40mm、40.50mm、40.60mm、40.64mm、40.75mm、40.80mm、40.96mm、41.00mm、41.20mm、41.25mm或者41.50mm，分别对应剪切间隙尺寸：0.32mm、0.40mm、0.50mm、0.60mm、0.64mm、0.75mm、0.80mm、0.96mm、1.00mm、1.20mm、1.25mm或者1.50mm。所述间隙调整块根据剪切间隙的不同设计有上述12种尺寸，而且，若研究需要设计其他剪切间隙，只需加工相应的所述间隙调整块即可。所述间隙调整块上设置有螺纹孔，安装时用螺栓固定于上述下垫板上，更换时可用螺栓拧入螺纹口内将所述间隙调整块拔出，本发明将下刀口设计成可变间隙，而非上刀口设计成间隙可变，可以增加上刀口强度、提高更换镶块的方便性、减少由于安装误差等因素对剪切间隙的影响。

所述落料宽度限位块7包括以下尺寸中的任一种尺寸：28mm、28mm、18mm、8mm，分别对应落料宽度：20mm、25mm、30mm、40mm。通过更换不同尺寸的所述落料宽度限位块可获得上述四种落料宽度。所述上模座1上安装有导向柱套筒112和脱料板导向柱113，并开有连接上垫板2、上夹板3的第一螺纹孔111。上垫板2上设有第一导向柱孔21。所述上夹板3上安装有上刀口31和第一弹簧32。所述上刀口固定于上夹板上，上模合模前隐藏于所述脱料板之上，起到保护刃口的作用。所述脱料板4上开有上刀口通过孔41。所述下落料板6开有第六螺丝孔61。所述下模板10开有安装所述间隙调整块5、所述下落料板6、所述落料宽度限位块7、所述下活动刀口8、所述锁紧块9的凹槽101，并设有上刀口导向块102、坯料宽度定位销103、第二导向柱孔104和第十螺丝孔105。下垫板11开有第十一螺丝孔110。所述下模座12上安装有第三导向柱121，并开有连接下垫板11、上模板10的第十二螺纹孔122。所述坯料宽度定位销活动地分别安装于所述活动下刀口和所述下模板上，用于剪切坯料的宽度方向的定位，所述坯料宽度定位销下面有第一弹簧与所述下活动刀口、所述下模板上相连，在上下模合模时，所述坯料宽度定位销会在上模压力下缩回进入下模，从而避免模具干涉。所述下模板上开有与所述导向柱套筒和脱料板导向柱相对应的第二导向柱孔，避免上下模合模时模具干涉，同时起到一定的导向作用。所述第三导向柱固定于所述下模座上，上下模合模时，第三导向柱与上模座上对应的导向柱套筒结合，起到导向作用，所述第三导向柱上有布有球形滚珠的圆柱套筒123，圆柱套筒用第二弹簧124支撑，此设计可保证接合流畅。所述下模板上设计有上刀口导向块，上下模合模时，用于上刀口导向。

所述下落料板、所述间隙调整块、所述下活动刀口、所述锁紧块以及所述下模板共同配合实现可变剪切间隙，所述下模板上开有凹槽，用于安装上述各活动部件，所述下活动刀口一侧为竖直面，与所述间隙调整块接触，所述下活动刀口另一侧为第一楔形面，与所述锁紧块相应的第二楔形面接触，所述锁紧块与所述下垫板间有螺栓连接，通过所述锁紧块将所述下活动刀口及所述间隙调整块锁紧，从而获得相应的剪切间隙。上刀口固定于上夹板上，上模合模前隐藏于所述脱料板之上，起到保护刃口的作用。下落料板安装于所述下垫板上，并与所述下模板上表面留有10mm距离，用于存放剪切之后的落料。

在本发明的一个具体实施方式中：通过改变所述间隙调整块5尺寸，分析不同剪切间隙下材料的断裂行为：

试验操作时，选择需要的剪切间隙对应的所述间隙调整块5，安装至所述上模板10上，依次安装所述活动下刀口8、所述锁紧块9，将板料放置于所述上模板上，通过坯料宽度定位销和落料宽度限位块定位，提高试验精度。板料放置完毕后，操作压机的主缸，使上模以一定的速度向下匀速运动，导向柱与导向套筒结合起到导向作用，所述脱料板4与所述下模板10接触将板料压紧，上模继续向下运动，压缩所述上夹板3上的弹簧，所述上夹板3上的上刀口从所述脱料板4上的上刀口通过孔伸出，上刀口与所述下活动刀口8的共同作用下将板料剪断，当听到板料断裂的声音后立刻停止上模运动，控制压机主缸使上模向上运动与下模分离，即可完成所需剪切间隙的板料剪切断裂试验。

若需要更换所述间隙调整块5，可以将所述锁紧块9、所述下活动刀口8依次卸下，将所述间隙调整块上的固定螺栓松开即可更换。也可只需将所述锁紧块9松开，将所述活动下刀口向反方向移动数毫米与所述间隙调整块5分离，即可更换，换好后将所述锁紧块9锁紧即可。

在本实施例的另一个具体实施方式中：完成不同落料宽度的板料剪切试验，以便对落料后的板材进行不同的进一步后成形试验。

若需要获得不同宽度的落料，则可以选择不同尺寸的所述落料宽度限位块7，通过螺栓固定于所述下落料板6上，放置板料时将板料顶部与所述落料宽度限位块7对齐即可。所述落料宽度限位块7通过沉头螺栓与所述下落料板6连接，因此可以很方便的安装和拆卸。

本发明使用时，根据需要选择剪切间隙，将相应的所述间隙调整块安装至所述下模板上，根据需要选择落料宽度，将相应的落料宽度限位块安装至所述下落料板上，将所述下活动刀口安装至所述下模板上，将所述下活动刀口与所述间隙调整块接触的一边贴紧，将所述锁紧块安装至所述下模板上，并用螺栓拧紧，从而将所述下活动刀口锁紧。将板料放置于所述下模板上，并使板料左侧与所述坯料宽度定位销对齐，板料顶部与所述坯料宽度限位块对齐，按下压机主缸下行按钮，上模下行，在所述三个导向柱的导向下，上下模合模，随着上模继续下行，所述脱料板与板料接触，并将板料压紧，之后所述上夹板上的弹簧被压缩，所述上刀口伸出，当听到板料断裂的声音时松开压机按钮，将上模上行与下模分离，完成板料剪切过程。

从上述实施结果来看，得到的柔性剪切断裂模具可以方便省力地实现先进高强钢不同剪切间隙的剪切断裂试验，并且可以获得不同宽度的剪切落料试样，方便进行后成形的研究，能够满足先进高强钢剪切断裂行为的研究要求。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (9)

1.一种柔性剪切分离模具，其特征在于，其包括上模座、上垫板、上夹板、脱料板、间隙调整块、下落料板、落料宽度限位块、下活动刀口、锁紧块、下模板、下垫板、下模座，其中所述下模座通过螺栓固定在一个压力机工作台上，所述下垫板、所述下模板均通过螺栓固定在所述下模座上，下垫板位于下模板和下模座之间；所述下落料板、间隙调整块均安装于所述下模板上，并通过螺栓固定在所述下垫板上；所述落料宽度限位块通过螺栓固定在所述下落料板上；所述下活动刀口安装于所述下模板上，并使竖直面与所述间隙调整块紧密贴合，所述锁紧块安装于所述下模板上，并使第二楔形面与所述下活动刀口贴合，通过螺栓与所述下垫板连接；所述上模座与一个压力机的上滑块相连，所述上垫板、所述上夹板均通过螺栓固定于所述上模座上，所述脱料板通过上模座上的脱料板导向柱安装于所述上模座上；所述上夹板上的第一弹簧与所述脱料板接触，脱料板位于上夹板和下模板之间。

2.如权利要求1所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述间隙调整块的宽度包括以下尺寸中的任一种尺寸：40.32mm、40.40mm、40.50mm、40.60mm、40.64mm、40.75mm、40.80mm、40.96mm、41.00mm、41.20mm、41.25mm或者41.50mm，分别对应剪切间隙尺寸：0.32mm、0.40mm、0.50mm、0.60mm、0.64mm、0.75mm、0.80mm、0.96mm、1.00mm、1.20mm、1.25mm或者1.50mm。

3.如权利要求1所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述落料宽度限位块包括以下尺寸中的任一种尺寸：28mm、28mm、18mm、8mm，分别对应落料宽度：20mm、25mm、30mm、40mm。

4.如权利要求1所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述下落料板、所述间隙调整块、所述下活动刀口、所述锁紧块以及所述下模板共同配合实现可变剪切间隙，所述下模板上开有凹槽，用于安装上述各活动部件，所述下活动刀口一侧为竖直面，与所述间隙调整块接触，所述下活动刀口另一侧为第一楔形面，与所述锁紧块相应的第二楔形面接触，所述锁紧块与所述下垫板间有螺栓连接。

5.如权利要求1所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述下模板开有安装所述间隙调整块、所述下落料板、所述落料宽度限位块、所述下活动刀口、所述锁紧块的凹槽，并设有上刀口导向块、坯料宽度定位销、第二导向柱孔和第十螺丝孔。

6.如权利要求5所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述坯料宽度定位销活动地分别安装于所述活动下刀口和所述下模板上，用于剪切坯料的宽度方向的定位，所述坯料宽度定位销下面有第一弹簧与所述下活动刀口、所述下模板上相连。

7.如权利要求6所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述下模板上开有与所述导向柱套筒和脱料板导向柱相对应的第二导向柱孔。

8.如权利要求1所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述第三导向柱上有布有球形滚珠的圆柱套筒，圆柱套筒用第二弹簧支撑。

9.如权利要求1所述的柔性剪切分离模具，其特征在于，所述上夹板上的第一弹簧的数量为九个，弹簧自由长度为30mm，最大压缩量为15mm。

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