CN104874668A - 冲裁修边模具 - Google Patents

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李立臣
刘焱森
辛宪秀
张伟良
申鹏
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    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
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Abstract

本发明涉及热成型钢板冲裁技术领域，公开了一种冲裁修边模具，压料芯（2）与上模座（1）配合安装，氮气弹簧（3）安装在上模座（1）与压料芯（2）之间，每一排中的各切边上刀（5）依次固定在上模座（1）底部，且每一排中的各切边上刀（5）的下表面呈阶梯状分布，与各切边上刀（5）对应的各切边下刀（6）依次固定在下模座（4）的上部并与各切边上刀（5）交错设置。本发明能够对待冲裁制件进行分段冲裁，有效的减小了模具冲裁力，从而使大型的高强度热成型零件的冷冲压修边更加简单、可靠，成本低且大大降低了冲裁压机的吨位，让更大热成型零件的冷冲压修边成为可能，设备能耗和生产成本低。

Description

冲裁修边模具
技术领域
本发明涉及热成型钢板冲裁技术领域，特别涉及一种冲裁修边模具。
背景技术
热冲压成型是将硼钢钢板（初始强度为500~600MPa）加热至900℃，使其达到奥氏体化状态，然后快速转移到模具中高速冲压成型，制件在模具本体中以大于27℃/s的冷却速度保压淬火一段时间，以获得具有均匀马氏体组织、强度在1400~1600MPa的超高强钢板零件的成型技术。而制件在高温状态下成型，生产环境对其边线尺寸的影响比较大，且大部分热成型制件对边线的尺寸公差要求又比较严格，比如汽车B柱加强板的法兰以及A柱部分边线要求切边公差±0.5mm，热成型出来的制件无法达到这样的公差要求，就需要增加切边工艺。
目前切边的方法有两种，比较普遍的是使用激光切割，另一种是使用模具冲裁修边。由于使用激光切割成本较高，所以现在使用模具冲裁修边已越来越广泛，但使用模具冲裁修边目前也存在许多技术难点需要解决，比如所需冲裁力大、刀块磨损严重、 容易崩刃等问题。
冲裁修边模具的冲裁力计算公式为：P=K*L*t*τ，P—平刃口冲裁力（N）； t—待冲裁制件的厚度（mm）； L—冲裁周长（mm）； τ—待冲裁制件的抗剪强度（MPa）； K—安全系数，一般取K=1．3，根据此公式可知L*t即为刀块与待冲裁制件的接触面积，要减小冲裁力，就需要减小刀块冲裁时与待冲裁制件的接触面积。
现有冲裁修边模具中最好的结构是将切边上刀5的刃口做成波浪形刃口（中间高两边低的弧形），如图1所示，即做剪切角度，使刃口冲切时接触待冲裁制件9的面积减小，从而减小所需冲裁力。切边下刀6刃口与待冲裁制件9匹配，弧形的切边上刀5刃口两侧与切边下刀6刃口制件有一定的夹角a，如图2，使刃口冲切时接触待冲裁制件9的面积减小，从而减小所需冲裁力。但现有冲裁修边模具中，所有切边上刀5冲切工作同时开始、同时完成，如图3，如果修边长度较长，切边上刀5较多，则冲裁力也很大，还是不能满足小吨位设备的使用。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种冲裁修边模具，能够对待冲裁制件进行分段冲裁，有效减小模具冲裁力。
技术方案：本发明提供了一种冲裁修边模具，包括上模座、压料芯、氮气弹簧、下模座、至少一排两个切边上刀以及与各所述切边上刀一一对应的切边下刀；所述压料芯与所述上模座配合安装，所述氮气弹簧安装在所述上模座与所述压料芯之间，每一排中的各所述切边上刀依次固定在所述上模座底部，且每一排中的各所述切边上刀的下表面呈阶梯状分布，与各所述切边上刀对应的各切边下刀依次固定在所述下模座的上部并与各所述切边上刀交错设置。
优选地，每一排中的各所述切边上刀的下表面成阶梯状对称分布，有助于减小甚至消除切边上刀的侧向力。
优选地，每一排中间位置的所述切边上刀位于阶梯的最低点。从中间到两边切边上刀的位置依次增高。
进一步地，所述的冲裁修边模具还包含与所述切边上刀数量相等的上刀垫板，各所述上刀垫板均固定在各所述切边上刀与所述上模座之间。首先，上刀垫板可以在大的冲裁力下有效保护上模座，使其不变形；其次，当切边上刀磨损严重需要重新加工时，可以通过上刀垫板调整切边上刀的位置，以保证有足够的加工量；再次，通过调整上刀垫板的厚度，可以方便地控制切边上刀的冲裁行程。
进一步地，所述的冲裁修边模具还包含与所述切边下刀数量相等的下刀垫板，各所述下刀垫板均固定在各所述切边下刀与所述下模座之间。首先，下刀垫板可以在大的冲裁力下有效保护下模座，使其不变形；其次，当切边下刀磨损严重需要重新加工时，可以通过下刀垫板调整切边下刀的位置，以保证有足够的加工量。
优选地，各所述切边上刀的刃口均为中间高两边低的弧形结构，各所述切边下刀的刃口与待冲裁制件的边线形状相匹配。切边下刀刃口与待冲裁制件匹配，弧形的切边上刀刃口两侧与下刀刃口制件有一定的夹角，使刃口冲切时接触待冲裁制件的面积减小，从而减小所需冲裁力。
优选地，各所述切边上刀均通过螺纹连接固定在所述上模座下部；各所述切边下刀均通过螺纹连接固定在所述下模座上部。螺纹连接便于拆卸，便于调整上刀垫板和下刀垫板的厚度。
进一步地，所述的冲裁修边模具还包含废料滑板，所述废料滑板倾斜固定在所述切边下刀下方的所述下模座侧壁上。废料滑板使得冲裁下来的废料能够按照预设的路线收集到废料收集处。
工作原理及有益效果：使用本发明进行工作时，首先将上模座上移，将待冲裁制件放置在切边下刀上，然后下移上模座，压料芯与氮气弹簧配合压紧待冲裁制件，当下模座下移到一定程度，切边上刀开始冲裁待冲裁制件，由于每一排中各切边上刀依次阶梯状排列，所以位于最下方的切边上刀首先冲裁到位于其正下方的部分待冲裁制件，最下方的切边上刀冲裁完成后上模座继续下行，位于第二个阶梯处的切边上刀开始冲裁位于其正下方的部分待冲裁制件，依次类推直至一整排的切边上刀都完成冲裁，待冲裁制件就被冲裁完毕，冲裁完毕后上模座上行，上模座带动切边上刀脱模，此时由于氮气弹簧也到达最大行程，提供的压力也最大，可以保证压料芯有足够的卸料力，当所有切边上刀全部脱模完成，压料芯还在压着待冲裁制件，上模座再移动一段压料行程后，压料芯脱离待冲裁制件，整个切边过程完成。由上述工作过程可见，由于将一排切边上刀依次阶梯型固定，使得本发明能够对待冲裁制件进行分段冲裁，有效的减小了模具冲裁力，从而使大型的高强度热成型零件的冷冲压修边更加简单、可靠，不但省去了高成本的激光切割工艺，而且大大降低了冲裁压机的吨位，让更大热成型零件的冷冲压修边成为可能，降低了设备能耗，也就降低了零件的生产成本。
附图说明
图1为现有技术中切边上刀与切边下刀配合时的结构示意图；
图2为图1中圆圈I内的放大结构示意图；
图3为现有技术中切边上刀对待冲裁制件进行冲裁时的状态示意图；
图4为本发明中冲裁修边模具的正视图；
图5为本发明中冲裁修边模具中各切边上刀与各切边下刀配合时的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
实施方式1：
本实施方式提供了一种冲裁修边模具，如图4和5所示，压料芯2与上模座1配合安装，氮气弹簧3安装在上模座1与压料芯2之间，为压料芯2在上模座1内的运动提供动力，也为上模座1在下行时压料芯2压紧待冲裁制件9提供压力，两排切边上刀5均通过螺纹连接平行固定在上模座1的底部，每一排中有五个下表面呈阶梯状对称分布的切边上刀5（分别为5-1、5-2、5-3、5-4和5-5），最中间的切边上刀5-1下表面位置最低，两边的切边上刀下表面位置依次升高（5-2和5-3等高，5-4和5-5等高），与两排中各切边上刀5一一对应的两排切边下刀6也通过螺纹连接平行固定在下模座4的上部，且各切边下刀6与各切边上刀5交错设置，以便于各切边上刀5在上模座1的带动下实现冲切行程；在下模座4的两侧壁上还固定了两块与水平面呈15°~30°的废料滑板10，且两块废料滑板10的顶端位于两排切边下刀6下方，以顺利将废料滑出模具。
如图1所示，上述各切边上刀5的刃口均为中间高两边低的弧形结构，且切边上刀5和切边下刀6的刃口与待冲裁制件9的边线形状相匹配，刃口间隙为待冲裁制件9厚度的6%~12%，由于切边上刀5为上述弧形结构，所以各切边上刀5的刃口两端与各切边下刀6的刃口呈一定的角度a，如图2，刃口落差在3~8mm。
本实施方式中冲裁修边模具的工作原理如下：首先将上模座1上移，将待冲裁制件9放在切边下刀6上，切边下刀6的刃口与待冲裁制件9的边线外形相配合，当上模座1下行时，压料芯2先接触待冲裁制件9，随着上模座1的继续下行，氮气弹簧3提供的压料力也随之增大，以保证压紧待冲裁制件9；上模座1下行到一定行程后，最中间的切边上刀5-1开始冲裁位于其正下方的部分待冲裁制件9（两排切边上刀5分别位于待冲裁制件9的两侧正上方），当上模座1继续下行一个冲裁行程S1，切边上刀5-1冲裁行程完成，接着切边上刀5-2和5-3开始冲裁位于其正下方的部分待冲裁制件9，当上模座1继续下行一个冲裁行程S2后（在实际应用中，通常将S2设置为与S1相等，本领域技术人员容易理解S2与S1也可以不相等），切边上刀5-2和5-3冲裁行程完成，接着用同样的方式完成切边上刀5-4和5-5的冲裁行程，在实际应用中如果后续还有切边上刀5，则依次冲切，一般可以分到3~4个行程，视所需切边力和压机吨位而定。当所有冲裁行程完成后，压机开始回程，上模座1带动切边上刀5脱模，此时由于氮气弹簧3也到达最大行程，提供的压力也最大，可以保证压料芯2有足够的卸料力，当所有切边上刀5全部脱模完成，压料芯2还在压着待冲裁制件9，上模座1再继续上移一段压料行程后压料芯2脱离待冲裁制件9，冲裁切边过程完成。
实施方式2：
本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，本实施方式中各切边上刀5的上表面与上模座1之间还分别固定有上刀垫板7，如图4和5，通过改变上刀垫板7的厚度能够方便地对各切边上刀5的冲裁行程进行调节，在切边上刀5磨损严重需要重新加工时，也可以通过调节上刀垫板7的厚度来调整切边上刀5的位置，上刀垫板7的引入还可以起到缓冲作用，避免上模座1在大的冲裁力下被冲压变形；另外各切边下刀6的下表面与下模座4之间也分别固定有下刀垫板8，下刀垫板8的引入主要是为了避免下模座4在大的冲裁力下被冲压变形，同时在切边下刀6磨损严重需要重新加工时，可以通过调节下刀垫板8的厚度来调整切边下刀6的位置。
上述各实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种冲裁修边模具，其特征在于，包括上模座（1）、压料芯（2）、氮气弹簧（3）、下模座（4）、至少一排两个切边上刀（5）以及与各所述切边上刀（5）一一对应的切边下刀（6）；所述压料芯（2）与所述上模座（1）配合安装，所述氮气弹簧（3）安装在所述上模座（1）与所述压料芯（2）之间，每一排中的各所述切边上刀（5）依次固定在所述上模座（1）底部，且每一排中的各所述切边上刀（5）的下表面呈阶梯状分布，与各所述切边上刀（5）对应的各切边下刀（6）依次固定在所述下模座（4）的上部并与各所述切边上刀（5）交错设置。
2.根据权利要求1所述的冲裁修边模具，其特征在于，每一排中的各所述切边上刀（5）的下表面成阶梯状对称分布。
3.根据权利要求2所述的冲裁修边模具，其特征在于，每一排中间位置的所述切边上刀（5）位于阶梯的最低点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冲裁修边模具，其特征在于，还包含与所述切边上刀（5）数量相等的上刀垫板（7），各所述上刀垫板（7）均固定在各所述切边上刀（5）与所述上模座（1）之间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的冲裁修边模具，其特征在于，还包含与所述切边下刀（6）数量相等的下刀垫板（8），各所述下刀垫板（8）均固定在各所述切边下刀（6）与所述下模座（4）之间。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的冲裁修边模具，其特征在于，各所述切边上刀（5）的刃口均为中间高两边低的弧形结构，各所述切边下刀（6）的刃口与待冲裁制件（9）的边线形状相匹配。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的冲裁修边模具，其特征在于，各所述切边上刀（5）均通过螺纹连接固定在所述上模座（1）下部。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的冲裁修边模具，其特征在于，各所述切边下刀（6）均通过螺纹连接固定在所述下模座（4）上部。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的冲裁修边模具，其特征在于，还包含废料滑板（10），所述废料滑板（10）倾斜固定在所述切边下刀（6）下方的所述下模座（4）侧壁上。
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