CN104001789A - 一种精冲模具点式压边圈及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精冲模具点式压边圈及其加工方法。一种精冲模具点式压边圈，它包括点式压边圈本体，其特征在于：点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组凸起点，通过凸起点来压紧坯料，使坯料在精冲过程中形成三向静水压应力状态。与V形压边圈相比，加工制造要更加容易(只需在在电极材料上钻出与设计的压边圈上点相对应的孔即可)，点式压边圈的制造成本比V形压边圈的成本要低，从而降低精冲模具的加工成本。

Description

一种精冲模具点式压边圈及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种精冲模具点式压边圈及其加工方法。

背景技术

精冲是一种先进的金属塑性成形工艺，精冲的模具结构与普通冲裁相比，模具结构上增加了压边圈与反顶板，并且凸凹模间隙极小(间隙＝1％料厚)，凹模刃口带有圆角。冲裁过程中，凸模接触坯料前，压边圈将材料压紧在凹模上，在凸模压入坯料的同时，利用反顶板将材料压紧，从而使剪切区内的金属处于三向静水压应力状态，材料以纯剪切变形的方式进行冲裁。

由于精冲模具要求凸凹模间隙极小，冲制的工件精度要求高，并且增加了压边圈和反顶板，使得模具制造成本非常高。

在精冲成形工艺中，压边圈是精冲模具不可缺少的一个组成部件。目前使用的最多的压边圈是V形压边圈。V形压边圈是精冲模与普通冲裁模间最显著的区别，它是在压边圈上围绕冲裁形廓一定距离的凸起的V形埂。V形压边圈的作用是在冲裁前先压住材料，防止剪切区以外的材料在剪切过程中随凸模流动，使材料在冲裁过程中始终保持和冲裁方向垂直而不翘起，另外，V形压边圈压边力还和冲裁力、反顶力结合在一起，在材料的剪切变形区形成三向静水压应力状态，以提高材料的塑性，从而获得表面质量良好的光洁剪切面。

V形压边圈一般采用电火花加工或者数控铣削成形。采用电火花加工，首先制造出与压边圈V形埂形状对应的工具电极；然后，在保持工具电极与压边圈工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后加工出与工具电极形状相对应的形状。电火花加工制造与压边圈V形埂形状对应的工具电极较困难，需要采用高精度数控铣削成形获得V形形状，材料浪费严重，加工精度难以保证，加工成本高。而数控铣削成形需要高精度的铣床，加工成本非常高。

精冲模具如图1所示，主要包括凸模1、凹模4、压边圈(现有的采用V形压边圈2，本发明采用一种精冲模具点式压边圈代替它)、反顶板5等。现有的V形压边圈如图2a、图2b所示，一般采用电火花加工或者数控铣削成形，加工成本高，材料浪费严重，大大增加了精冲模具的制造成本。而压边圈是精冲模具不可缺少的部件，降低压边圈的加工成本，就能降低精冲模具的制造成本。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种加工制造容易、成本低的精冲模具点式压边圈及其加工方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种精冲模具点式压边圈，它包括点式压边圈本体，其特征在于：点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组凸起点，通过凸起点来压紧坯料，使坯料在精冲过程中形成三向静水压应力状态。

所述的凸起点的直径(最大直径)为0.6-1.8mm。所述的凸起点为半球形。

所述的凸起点的个数m按下述公式计算得来：

$\frac{L}{1.5d}\≤m\≤\frac{L}{1.2d}$

其中L为点式压边圈的凸起点圆心绕零件外形轮廓形成的周长，d为凸起点的直径。

上述一种精冲模具点式压边圈的加工方法(点式压边圈采用电火花加工)，其特征在于它包括如下步骤：

1)按照点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组凸起点的设计(即所设计的凸起点)，利用与凸起点直径相等的钻头按照点式压边圈本体上所设计的凸起点(或称凸点)排列方式在紫铜金属板上(紫铜金属板的下表面)钻一组孔，即获得工具电极4；

2)在电火花成型机床上将工具电极4和压边圈坯料分别接脉冲电源1的两极，并浸入电火花油5中，压边圈坯料位于工具电极4的正下方(工具电极4上的孔位于压边圈坯料的上方)；伺服进给机构3控制工具电极4向压边圈坯料(工件)进给，当工具电极4和压边圈坯料(即两电极)间的间隙达到一定距离时，工具电极4和压边圈坯料(即两电极)上施加的脉冲电压将电火花油击穿，产生火花放电；在保持工具电极与压边圈坯料之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除压边圈坯料，一边使工具电极不断地向压边圈坯料(工件)进给，最后便在压边圈坯料加工出与工具电极形状相对应的形状来；最后，通过机械加工的方法得到直径为D1的中心孔(通过机械加工的方法在带凸起点的压边圈坯料的中部开中心孔，压边圈坯料形成点式压边圈本体)，即得到一种精冲模具点式压边圈。

本发明点式压边圈加工方法的特征：首先制造与点式压边圈凸起点形状对应的工具电极，工具电极制造工序简单，只需利用与凸起点直径相等的钻头按照压边圈上所设计的凸点排列方式钻一组孔即可；然后，在电火花成型机床上将工具电极和压边圈坯料分别接脉冲电源的两极，并浸入电火花油中，伺服进给机构控制工具电极向坯料进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将电火花油击穿，产生火花放电。在保持工具电极与压边圈坯料之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除坯料金属，一边使工具电极不断地向坯料进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状。

本发明的有益效果是：与V形压边圈相比，加工制造要更加容易(只需在在电极材料上钻出与设计的压边圈上点相对应的孔即可)，点式压边圈的制造成本比V形压边圈的成本要低，从而降低精冲模具的加工成本。

附图说明

图1是现有精冲模具的主要组成部件图。图1中的标号：1-凸模，2-V形压边圈，3-坯料，4-凹模，5反顶板。

图2a是现有的V形压边圈的结构图。

图2b是现有的V形压边圈的剖视图(图2a中沿A-A线的剖视图)。

图3a是零件的尺寸图。

图3b是零件的剖视图。

图4a是点式压边圈的结构图。

图4b是点式压边圈的剖视图(图4a中沿A-A线的剖视图)。

图5是本发明点式压边圈的加工示意图。图5中的标号：1-脉冲电源，2-点式压边圈，3-伺服进给机构，4-工具电极，5-电火花油。

图6是本发明点式压边圈的局部放大及尺寸图。

具体实施方式

一种精冲模具点式压边圈，它包括点式压边圈本体，点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组凸起点，通过凸起点来压紧坯料，使坯料在精冲过程中形成三向静水压应力状态。

所述的凸起点的直径(最大直径)为0.6-1.8mm。所述的凸起点为半球形。

上述一种精冲模具点式压边圈的加工方法(点式压边圈采用电火花加工)，它包括如下步骤：

1)按照点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组凸起点的设计(即所设计的凸起点)，利用与凸起点直径相等的钻头按照点式压边圈本体上所设计的凸起点(或称凸点)排列方式在紫铜金属板上(紫铜金属板的下表面)钻一组孔，即获得工具电极4；

2)在电火花成型机床上将工具电极4和压边圈坯料分别接脉冲电源1的两极，并浸入电火花油5中，压边圈坯料位于工具电极4的正下方(工具电极4上的孔位于压边圈坯料的上方)；伺服进给机构3控制工具电极4向压边圈坯料(工件)进给，当工具电极4和压边圈坯料(即两电极)间的间隙达到一定距离时，工具电极4和压边圈坯料(即两电极)上施加的脉冲电压将电火花油击穿，产生火花放电；在保持工具电极与压边圈坯料之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除压边圈坯料，一边使工具电极不断地向压边圈坯料(工件)进给，最后便在压边圈坯料加工出与工具电极形状相对应的形状来(加工点式压边圈的示意图如图5所示)；最后，通过机械加工的方法得到直径为D₁的中心孔(通过机械加工的方法在带凸起点的压边圈坯料的中部开中心孔，压边圈坯料形成点式压边圈本体)，即得到一种精冲模具点式压边圈。

直径为D，厚度为H的零件(如图3a、图3b所示)，采用精冲成形工艺进行制作。精冲模具采用的是本发明的点式压边圈，根据上述精冲零件设计的点式压边圈如图4a、图4b所示，点式压边圈的外径为D₂，内径为D₁，厚度为H₁，点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组直径为d的凸起点，点式压边圈凸起点尺寸如表1所示；凸起点的个数m按下述公式计算得来。

$\frac{L}{1.5d}\≤m\≤\frac{L}{1.2d}$

其中L为点式压边圈的凸起点圆心绕零件外形轮廓形成的周长，本实施例中L＝π(D1+2a)，d为凸起点的直径，D₁为点式压边圈的内径，a表示凸起点的圆心与压边圈内圈之间的距离(见图4b)。

表1点式压边圈凸起点尺寸

H与凸起点的直径d的取值是根据实际生产经验获得的。

具体实施案例：

现有Φ10mm，厚H＝2mm的零件，采用精冲成形工艺进行制作,则凸凹模间隙为％1H，即0.02mm，那么单边间隙为0.01mm。故凸模的直径为9.99mm，凹模直径为10mm。因为压边圈的内径与凹模的直径相等，则点式压边圈的内径D1＝10mm。由于零件厚度为2mm，由表1可知a＝2mm，d＝1mm。由上述计算凸起点个数m的公式，可知本实例中L＝π(D1+2a)，则L＝14π，所以30≤m≤37，取m＝32。

首先，用Φ1mm的钻头按照压边圈上所设计的凸起点排列方式在紫铜金属板(工具电极坯料)上钻32个孔，即获得工具电极。然后，在电火花成型机床上将工具电极和压边圈坯料分别接脉冲电源的两极，并浸入电火花油中，伺服进给机构控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到0.1mm时，两电极上施加的脉冲电压将电火花油击穿，产生火花放电。在保持工具电极与压边圈坯料之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除压边圈坯料(坯料金属，9SiCr)，一边使工具电极不断地向工件进给，便在压边圈坯料的下表面加工出32xΦ1的凸起点；最后，通过机械加工的方法得到Φ10mm的中心孔(压边圈坯料形成点式压边圈本体)，即得精冲模具点式压边圈(或称点式压边圈)。

Claims (5)

1.一种精冲模具点式压边圈，它包括点式压边圈本体，其特征在于：点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组凸起点。

2.根据权利要求1所述的一种精冲模具点式压边圈，其特征在于：所述的凸起点的直径为0.6-1.8mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种精冲模具点式压边圈，其特征在于：所述的凸起点为半球形。

4.根据权利要求1所述的一种精冲模具点式压边圈，其特征在于：所述的凸起点的个数m按下述公式计算得来：

$\frac{L}{1.5d}\≤m\≤\frac{L}{1.2d}$

其中L为点式压边圈的凸起点圆心绕零件外形轮廓形成的周长，d为凸起点的直径。

5.如权利要求1所述的一种精冲模具点式压边圈的加工方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按照点式压边圈本体的下表面上沿着所需精冲成形的零件外形轮廓均布一组凸起点的设计，利用与凸起点直径相等的钻头按照点式压边圈本体上所设计的凸起点排列方式在紫铜金属板上钻一组孔，即获得工具电极；

2)在电火花成型机床上将工具电极和压边圈坯料分别接脉冲电源的两极，并浸入电火花油中，压边圈坯料位于工具电极的正下方；伺服进给机构控制工具电极向压边圈坯料进给，工具电极和压边圈坯料上施加的脉冲电压将电火花油击穿，产生火花放电；在保持工具电极与压边圈坯料之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除压边圈坯料，一边使工具电极不断地向压边圈坯料进给，最后便在压边圈坯料加工出与工具电极形状相对应的形状来；最后，通过机械加工的方法得到直径为D1的中心孔，即得到一种精冲模具点式压边圈。