CN105344803A - 一种冲孔模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲孔模具，包括手柄、支承板、支柱和冲模部件，手柄与支承板固定相连，支柱一端与支承板固定相连，一端与冲模部件固定连接，所述冲模部件包括凹模、凸模、盖板、压缩弹簧A、压缩弹簧B、螺杆、平垫；所述凸模为通孔结构，包括空心圆柱和空心冲头两部分，所述冲头能冲出所要加工的零件孔，冲头与空心圆柱相邻部分形成一个台阶；所述圆柱和冲头的通孔用于冲压排屑；所述凹模能冲出所要加工的零件坯料轮廓。本冲孔模具可一次性完成零件的下料、冲孔工序，大大提高加工效率。

Description

一种冲孔模具

技术领域

本发明属于冲压加工技术领域，尤其是涉及一种板材冲孔模具。

背景技术

金属板材是日常生产中常用的原材料，对于金属板材尤其是较薄的板材加工，经常会用到冲压工艺，在使用冲压设备加工各种片状零件时，其加工质量的好坏往往取决于模具的材质、结构两方面，目前针对于不少板状零件的冲压加工，其实质都是在一块钢板上加工出各式各样的孔，常见的如圆孔、方孔、条孔等，常用的加工方法一般是先根据零件外形轮廓先进行冲切下料，利用冲压设备和一些简单的模具先将零件的大致轮廓加工出来，再将冲切好的坯料转入下道工序，再更换模具进行冲孔加工，以得到最终零件。所有零件的冲压加工，实际是原板材在凹模与凸模之间的挤压剪力下将原材料切割成所需形状。如图1所示零件h，首先将板材a放于凹模d上，然后由凸模c冲切下料，得到零件轮廓毛坯b，再将毛坯b放于冲孔模具f上，由凸模e冲孔成型得到所需零件h，g为冲孔残料。此外，在零件成批加工时，原板材需要不断移动来与模具的上下模组配对，或者不断移动冲模的上下模组多次组装定位，来冲切得到所需零件，效率低下，且由于多次移动，定位误差影响，所用板材的利用率不高，原材料损耗也大。若要对这些片状零件一次性冲切成型，就必然要使一副冲模(刀具)具有零件毛坯轮廓和特征孔的所有形状特征，而此种冲模难在加工及安装使用时，各模具冲压端面(即模具冲压的刀刃面)难以完全在一个平面上，各冲压端面受力不均，造成冲切不彻底，零件粘连在原板材上，而且排屑困难。因此，常见的冲压零件虽然结构简单，但加工起来却要两次甚至多次(在一块板上需要加工多种孔时)工序流转才可完成，其效率低下，严重影响生产进度，且对于一些非标准的垫片或者抱箍之类的零件往往需求量巨大，如果不能按时生产交货，可能会导致所有产品设备因为一个垫片而全线延误。所以，有必要设计一种模具能一次性完成零件的下料、冲孔工序来提高生产效率，保证交货日期。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种一次性完成零件下料、冲孔工序的冲孔模具。

本发明的技术的方案如下：

一种冲孔模具，包括手柄、支承板、支柱和冲模部件，手柄与支承板固定相连，支柱一端与支承板固定相连，一端与冲模部件固定连接，所述冲模部件包括凹模、凸模、盖板、压缩弹簧A、螺杆、平垫；所述凸模为通孔结构，包括空心圆柱和空心冲头两部分，所述冲头能冲出所要加工的零件孔，冲头与空心圆柱相邻部分形成一个台阶；所述圆柱和冲头的通孔用于冲压排屑；所述凹模能冲出所要加工的零件坯料轮廓，所述凹模内还设有具有两个台阶的台阶孔，所述压缩弹簧A和凸模位于所述台阶孔内，所述压缩弹簧A套在所述凸模的空心圆柱上，压缩弹簧A的两端分别与所述台阶孔内的较小台阶和所述凸模的台阶接触；所述压缩弹簧A可以在台阶孔内自由伸缩，所述凸模可在台阶孔内自由滑动；所述盖板与凸模的空心圆柱端面接触，并通过销固定连接为一体；所述盖板与所述凹模通过螺杆连接，且所述螺杆与盖板之间还设有压缩弹簧B及平垫，所述盖板可相对于螺杆上下窜动。

有益效果：本冲孔模具跟常见冲压模具不同，只有上模部分，没有下模，不存在上下模具配合错位问题，安装使用简单，该冲孔模具凹模与凸模为可拆卸式一体化结构，凹模可冲切出零件毛坯轮廓，凸模可冲切出零件的特征孔，使用该冲孔模具可一次性完成零件的下料冲孔工序，大大提高加工效率。

附图说明

图1为冲压零件示意图。

图2为冲压零件下料工序示意图。

图3为冲压零件冲孔工序示意图。

图4为本发明主视图。

图5为本发明侧视图。

图6为本发明俯视图。

图7为本发明仰视图。

图8为本发明工作前凹模与凸模相对位置示意图。

图9为本发明工作时凹模与凸模相对位置示意图。

图10为本发明冲压端为厚壁结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容清楚地了解本发明的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图4所示，一种冲孔模具，用于加工如图1所示零件；包括手柄1、支承板2、两个支柱3和一个冲模部件，手柄1安装在冲压设备上。上述冲模部件包括凹模9、凸模10、盖板8、压缩弹簧A11、压缩弹簧B7、螺杆4、平垫5；其中，凸模10包括空心圆柱和空心的冲头两部分，冲头端面为圆形，能冲出零件上的圆形孔，根据加工需要，冲头端面还可制成其他形状，诸如矩形或者是作为调整垫片用的圆弧条孔形状；空心圆柱与空心的冲头的通孔用于冲孔时排除残料；本实施例中模具的凸模10共设有三个，对应加工三个圆孔。上述冲头与空心圆柱同轴，其相邻部分形成一个圆形台阶；凹模9的端面轮廓形状为图1所示零件的毛坯轮廓形状，该凹模9能冲出零件h的坯料轮廓，完成零件下料工序，上述凹模9内还设有具有两个圆形台阶的台阶孔，所述压缩弹簧A11和凸模10位于该台阶孔内，其中，压缩弹簧A11套在凸模10的空心圆柱上，压缩弹簧A11的两端分别与台阶孔内的较小台阶和所述凸模10的圆形台阶紧密接触，且压缩弹簧A11可以在台阶孔内自由伸缩，而凸模10也可在台阶孔内自由滑动；盖板8与凸模10的空心圆柱端面接触，并通过销6固定连接为一体；盖板8与凹模9通过螺杆4活动连接，盖板8上的螺栓孔径稍大于所用螺杆直径，便于盖板8相对于螺杆4上下窜动，在螺杆4与盖板8之间还设有压缩弹簧B7及平垫5，压缩弹簧B7和平垫5套在螺杆4上端，压缩弹簧B7两端分别与盖板8及平垫5紧挨。

零件的冲压成型，实际上是原材料在模具之间的挤压剪力作用下被切割成相应形状的工件，各冲压端面与待冲板材直接接触挤压，所以这些冲压端面(图9所示端面i和端面j，图10所示端面k和端面m)实际上就是冲切刀刃端面，由于整个冲压过程凹模9和凸模10的冲头端面都承受了巨大压力，所以一般冲压端面会做成图10所示的壁厚较厚的端面形式，这种形式使模具承载力强，加工过程中不易崩刃，但是加工所需冲压力非常大，并且要求原材料底部放有与毛坯形状相同的凹模板，才能保证材料在挤压剪力作用下冲出所需零件坯料。本发明将凹模9和凸模10集合设计为一体，相当于传统模具的上模组件，由于没有下模组件，无法形成上下模具之间的挤压剪力，所以将冲压端面都做成如图9所示的薄壁端面i与端面j，形成一个冲切刀刃；且冲压时考虑到排屑问题，凸模10的冲头也只能做成如图9所示的薄壁端面的形式，因为在冲孔模具冲压板材时，冲切出来的圆形残料需要从凸模10的通孔中排除，若做成如图10所示的厚壁端面(端面m)形式，那么冲切后的圆形残料将无法从凸模10的内通孔中排除，影响下一个零件的冲压加工；若将凹模9做成如图10所示的厚壁端面(端面k)，则不便实现零件坯料轮廓冲切。所以，上述凹模9和凸模10的冲压端面应做成如图9所示的薄壁端面形式，在保证模具冲压工作部位强度韧性的前提下而又不失其锋利，且加工时不必要求原材料下边垫有与毛坯形状相同的凹模板。一般根据零件材料和刀具尺寸，各冲压端壁厚为0.2—1.5mm为宜。鉴于凹模9和凸模10为直接冲切加工部位，频繁承受巨大荷载，加之模具的冲压端皆为薄壁结构，因此，其材料不仅要强度高，而且韧性好，耐冲击性强，具体可以选择如低合金冷作模具钢(9SiCr、9Mn2V、GCr15等)、或者Cr12MoV钢和W6Mo5Cr4V2之类的高速钢，这些钢材强度好，经淬火及回火热处理之后，其硬度、强度以及韧性、耐磨性兼备，非常适合制作本冲孔模具的凹模9和凸模10。

在冲压加工时，本冲孔模具直接冲压在零件板状原材料表面，此时无论是凹模9的冲压端面还是凸模10的三个圆孔冲压端面都必须处于同一平面上，否则各个冲压端面与板材接触时受力不均，导致各个冲压端面(端面i和端面j)切入板材深度不一致，造成冲切不彻底，零件粘连在板材上，影响加工质量。为解决此问题，本发明将凹模9和凸模10设计为不同步切削，在冲压时，先是凸模10与板材表面接触并逐渐向下移动冲切，在凸模10的冲头将三个圆孔即将冲切完毕时，凹模9开始与板材接触并向下移动冲切，当凹模9将零件轮廓冲切完毕时，凸模10已将三个圆孔冲切完毕。其具体方法是在每个凸模10的圆柱部分套上一个压缩弹簧A11，盖板8与凸模10的空心圆柱端面接触，并通过销6固定连接为一体，盖板8与凹模9通过螺杆4活动连接，盖板8上的螺栓孔径稍大于所用螺杆直径，便于盖板8相对于螺杆4上下窜动，在螺杆4与盖板8之间还设有压缩弹簧B7及平垫5，压缩弹簧B7和平垫5套在螺杆4上端，压缩弹簧B7两端分别与盖板8及平垫5紧挨；如此，调整螺杆4的拧入深度，即可调节各个凸模10的位置，根据所加工零件的材料、尺寸特点，选择螺杆拧入深度，从而调节凸模10的冲压端面j和凹模9的冲压端面i的位置高度差，使之达到一个高度差值(图8所示x值)，从而使冲孔模具在冲压加工时实现凹模9和凸模10的异步冲切，避免各个冲压端面不在同一平面上时造成冲切不彻底，零件粘连在板材上的问题。

在冲模部件中，上述压缩弹簧A11在凸模10工作时因压缩产生巨大弹力，该弹力成为凸模10的冲压力主要来源之一；因此，压缩弹簧A11应选用劲度系数高的重型弹簧，该弹簧采用重型机械用弹簧钢(JB/T6399-1992)制成，承载能力极强。为保证弹簧具有足够大的弹力，在尺寸选择上还可进一步选择较粗的弹簧，此时的凸模10冲头紧挨台阶段应尽量做得大一些，以便于增大圆形台阶来安装弹簧；对于较薄的钢板或是材料较软的材料(如铝板、铜板)，上述冲压端面位置高度差值x可取较大值，在凸模10的圆形台阶还未与凹模9的台阶孔内较大台阶接触前便完成零件冲切加工，仅靠压缩弹簧A11的弹力即可达到切孔目的。在加工较厚或是较硬的板材时，可将x值调节稍小一些，便于在弹簧弹力不足以完成冲孔工序时，上述凸模10的圆形台阶与凹模9的台阶孔内较大台阶接触，继续依靠凹模9传下的压力进行冲切，同时保护弹簧免受超出弹性极限时的破坏。

上述螺杆4可根据零件材料尺寸属性选择2根或4根对称布置，该螺杆主要起调节凸模10位置的作用，选用一般螺杆即可；上述销6只起连接作用，选用普通圆柱销即可。

在压缩弹簧A11被压缩而凸模10的圆形台阶与凹模9的台阶孔内较大台阶尚未接触时，压缩弹簧B7也承受了一定的压力，与压缩弹簧A11一起为凸模10的冲切间接提供压力，所以，压缩弹簧B7也应选用劲度系数高的重型弹簧，但由于压缩弹簧B7要经常调节上述凸模10的位置，为便于调节螺栓拧入深度，两者折中考虑，优先选择劲度系数较高的弹簧，具体劲度系数还要根据设计的模具大小及零件特性确定。

为减小摩擦振动，在上述压缩弹簧A11所在台阶孔内可抹上润滑脂，润滑脂在常温下可附着于垂直表面不流失，并能在敞开或密封不良的摩擦部位工作，能润滑、降温，减缓压缩弹簧A11的磨损，延长使用寿命，具体可以选择常用的黄油。

所述手柄1、支承板2、支柱3可做成一体式结构，便于安装使用。

上述实施例仅示例性地说明了本发明的具体构思方法，所述凹模9和凸模10不局限于本发明所针对图1实施介绍的形状，针对不同的片状带孔零件，凹模9和凸模10可以有不同具体形式，如凹模9的冲压端面为矩形或圆形，凸模10也可有诸如矩形、条孔形等其他形状。其不同零件的冲孔模具，变化仅在于凹模9和凸模10的冲压端面轮廓形式，和相应弹簧尺寸特性的更改，且所述凸模10的冲压端面形式可以是相同的几个冲压端面形式，如本实施例中用于冲切圆孔的圆形端面，也可以是用分别具有圆形、矩形、半圆形等不同形式的组合，以便于一次性冲压带有多种孔的板状带孔零件。

本发明可用于自动流水线上作业，将本冲孔模具装入数控冲床或其他自动化设备上，作为成型刀具使用，在板材不动的情况下，依次进行多件零件加工，尤其适用于大型板材上零件冲切，提高效率，充分利用原材料。本本冲孔模具无需复杂装夹对位，能一次性加工具有多种孔特征的冲压类零件，无需工序流转，减少等待过程中的时间浪费，使用简单高效。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种冲孔模具，包括手柄、支承板、支柱和冲模部件，手柄与支承板固定相连，支柱一端与支承板固定相连，一端与冲模部件固定连接，其特征在于：所述冲模部件包括凹模、凸模、盖板、压缩弹簧A、螺杆、平垫；所述凸模为通孔结构，包括空心圆柱和空心冲头两部分，所述冲头能冲出所要加工的零件孔，冲头与空心圆柱相邻部分形成一个台阶；所述圆柱和冲头的通孔用于冲压排屑；所述凹模能冲出所要加工的零件坯料轮廓，所述凹模内还设有具有两个台阶的台阶孔，所述压缩弹簧A和凸模位于所述台阶孔内，所述压缩弹簧A套在所述凸模的空心圆柱上，压缩弹簧A的两端分别与所述台阶孔内的较小台阶和所述凸模的台阶接触；所述压缩弹簧可以在台阶孔内自由伸缩，所述凸模可在台阶孔内自由滑动；所述盖板与凸模的空心圆柱端面接触，并通过销固定连接为一体；所述盖板与所述凹模通过螺杆连接，且所述螺杆与盖板之间还设有压缩弹簧B及平垫，所述盖板可相对于螺杆上下窜动。

2.根据权利要求1所述冲孔模具，其特征在于所述冲头端面为圆形或者矩形。

3.根据权利要求1所述冲孔模具，其特征在于所述凹模与凸模的冲压端壁厚为0.2—1.5mm。

4.根据权利要求1所述冲孔模具，其特征在于所述压缩弹簧A采用重型机械用弹簧钢制成。

5.根据权利要求1所述冲孔模具，其特征在于所述凹模的台阶孔内装有润滑脂。

6.根据权利要求1所述冲孔模具，其特征在于所述凹模和凸模所用材料为冷作模具钢，并经淬火及回火处理。

7.根据权利要求1所述冲孔模具，其特征在于所述手柄、支承板、支柱为一体式结构。