CN105921594A - 一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具，包括凹模、凸起压板、凸模、反压板；坯料厚度＝t；凹模顶面刃口一周设有环形沉台，沉台外、内环半径差＝30％t；沉台台面与凹模上表面间距1.5％t mm；凸起压板底面设有圆台，圆台下底面设有贯穿凸起压板顶面的圆口；圆台下底面的环形平面的外、内环半径差＝30％t，圆台母线与凸起压板夹角＝45度，圆台凸起高度＝60％t；凸模底面装配时缩入圆台下底面0.5mm，凸模周面与凸起压板之间配合间隙、反压板周面与沉台凹模之间的配合间隙均为0.01mm；反压板顶面装配时高出沉台底面0.2mm。可将较厚板料以极小搭边实现光洁精冲，生产成本更低。

Description

一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具

技术领域

本发明属于精冲技术领域，涉及一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具。

背景技术

精冲是在普通冲裁的基础上，为了制造尺寸与形状精确的冲压件的一种精密冲压加工工艺。现有技术中，各种不同的精冲方法，按其工艺方式，主要分类如图1所示，传统意义上和目前常用的精冲方法，不是一般意义上的精密冲裁(如整修、光洁冲裁和高速冲裁等)，而是强力压边精冲。

强力压边精冲的基本原理是在专用(三向力)压力机上，借助特殊结构模具，在强力作用下，使材料产生塑性-剪切变形，从而得到优质精冲件。然而，根据强力压边精冲的机理和技术规范给出的各种材料可精冲的最大厚度可以看出，超过此极限向更厚的方向发展，将导致精冲过程塑性枯竭，而使剪切面的剪切终端表层剥落带增宽，或使剪切面上出现撕裂，精冲件的表面完好率降低。此外厚度增加将使模具刃口的受力强度系数成比例的增加，使模具的寿命降低。传统技术中多数精冲件的厚度都在6-8mm以下，厚度在10mm以上的精冲件并不多。为实现较大厚度的光洁精冲，人们进行了相关的技术研究。

例如：授权公告号为CN103143612B，名为“光洁精冲模具”的中国专利中公开了一种光洁精冲模具，包括凹模及与其对应的平面压边圈、凸凹模及与其对应的反压板，凹模与凸凹模之间的相对冲裁间隙小于或等于0.5％，且相对冲裁间隙随材料厚度的增加逐渐减少，凹模的刃口与凸凹模的刃口均倒有刃口圆角。在目前平板压边精冲的基础上，通过微小冲裁间隙，突破强力压边精冲的极限厚度，使材料的变形区处于纯剪切的应力状态而获得剪切面光洁、无撕裂的零件。

采用这样技术的光洁精冲模具装置解决了相对较厚板料的光洁精冲的问题，取得了很大的技术进步，当然可以使用，但所产生的搭边废料较多，材料的浪费较大，使用效果还不够理想。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种结构更为优化、可以将较厚板料以极小的搭边就能实现光洁精冲，生产成本更低、使用效果更理想的优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具。

本发明为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具，包括凹模、凸起压板、凸模、反压板；板状坯料的厚度＝t；所述凹模的顶面中部的刃口一周设有环形的沉台，环形沉台的外环半径与内环半径的差＝30％t；沉台的台面与凹模的上表面的间距＝1.5％t mm；所述凸起压板的底面设有圆台，圆台下底面设有贯穿凸起压板顶面的与凸模相适配的圆口；圆台下底面的环形平面的外环半径与内环半径的差＝30％t，圆台母线与凸起压板底面间的夹角＝45度，圆台凸起高度＝60％t；所述凸模的底面在初始装配时缩入圆台下底面的距离＝0.5mm，凸模的周面与凸起压板之间的配合间隙为0.01mm；所述反压板的顶面在初始装配时高出沉台底面的距离＝0.2mm，反压板的周面与沉台凹模之间的配合间隙为0.01mm。

所述的板状坯料的外周面与沉台外环周面间的间距为0～0.5mm。

所述的精冲模具还包括与凸起压板对应的上顶杆和与反压板对应的下顶杆。

本发明的有益效果是：由于所述凹模的顶面中部的刃口一周设有环形的沉台，环形沉台的外环半径与内环半径的差＝30％t；沉台的台面与凹模的上表面的间距＝1.5％t mm；所述凸起压板的底面设有圆台，圆台下底面设有贯穿凸起压板顶面的与凸模相适配的圆口；圆台下底面的环形平面的外环半径与内环半径的差＝30％t，圆台母线与凸起压板底面间的夹角＝45度，圆台凸起高度＝60％t；所述凸模的底面在初始装配时缩入圆台下底面的距离＝0.5mm，凸模的周面与凸起压板之间的配合间隙为0.01mm；所述反压板的顶面在初始装配时高出沉台底面的距离＝0.2mm，反压板的周面与沉台凹模之间的配合间隙为0.01mm。

本发明借鉴了挤压工艺方法、对向凹模精冲方法和强力压边精冲方法，结构更为优化、可以将较厚板料以极小的搭边就能实现光洁精冲，生产成本更低、使用效果更理想。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。其中：

图1是现有技术中的精冲工艺的分类示意图；

图2是采用本发明技术后的精冲工艺的分类示意图；

图3是本发明模具结构的示意图；

图4是本发明挤压精冲过程中的模具初始位置状态的示意图；

图5是本发明挤压精冲过程中的挤压精冲起始位置的示意图；

图6是本发明挤压精冲过程中的挤压开始状态的示意图；

图7是本发明挤压精冲过程中的挤压结束精冲开始状态的示意图；

图8是本发明挤压精冲过程中的精冲结束状态的示意图；

图9是本发明挤压精冲过程中的模具开启状态的示意图；

图10是本发明挤压精冲过程中的顶出零件卸除废料后状态的示意图；

图11是本发明挤压精冲过程中的移去零件废料后状态的示意图。

附图中的标记编号及尺寸标注符号说明如下：凸起压板1、凸模2、反压板3、凹模4、坯料5、废料6、零件7、环形平面8、沉台9、沉台的台面与凹模的上表面的间距A、环形沉台的外环半径与内环半径的差B、凸模的底面在初始装配时缩入圆台下底面的距离K、圆台凸起高度C、圆台下底面的环形平面的外环半径与内环半径的差E、反压板的顶面在初始装配时高出沉台底面的距离F、板状坯料的厚度＝t、圆台母线与凸起压板底面间的夹角β

具体实施方式

本发明的实施例，如图2至图11所示。一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具，包括凹模4、凸起压板1、凸模2、反压板3；板状坯料5的厚度＝t；所述凹模4的顶面中部的刃口一周设有环形的沉台9，环形沉台9的外环半径与内环半径的差B＝30％t；沉台9的台面与凹模4的上表面的间距A＝1.5％t mm；所述凸起压板1的底面设有圆台，圆台下底面设有贯穿凸起压板1顶面的与凸模2相适配的圆口；圆台下底面的环形平面的外环半径与内环半径的差E＝30％t，圆台母线与凸起压板1底面间的夹角β＝45度，圆台凸起高度C＝60％t；所述凸模2的底面在初始装配时缩入圆台下底面的距离K＝0.5mm，凸模2的周面与凸起压板1之间的配合间隙为0.01mm；所述反压板3的顶面在初始装配时高出沉台9底面的距离F＝0.2mm，反压板3的周面与沉台凹模之间的配合间隙为0.01mm。

所述的板状坯料5的外周面与沉台9外环周面间的间距为0～0.5mm。

所述的精冲模具还包括与凸起压板1对应的上顶杆和与反压板3对应的下顶杆。

本发明的工作原理是：当凸起压板1与凸模2同步下行时，将放入凹模4上的板状坯料5，先以正挤压的形式压入凹模4型腔，废料6部分被逐渐压薄，当凸起压板1下方板状坯料5的变形抗力大于预设的压边力时，凸起压板1停止移动，凸模2继续下行，将零件7与被压薄的废料6塑性剪切分离，完成挤压精冲过程。

无论是在初期的正挤压过程还是随后的精冲过程，零件冲切面附近的材料都处于三向压应力状态，因此可以获得剪切面光洁、无撕裂的零件。

(1)在初期80％t的工作行程内，板状坯料5以正挤压方式产生变形，剩余的20％的料厚，以精冲方式塑性剪切；

(2)凸起压板1的斜度为45度、凸起高度设定为60％t，既保证了被压薄废料的顺利流出，又保证了凸起压板1的强度，还由于对废料6产生二次压薄，进一步促进了剪切区三向压应力的形成；

(3)凹模4上设计的沉台9，有利于形成正挤压工况，使挤入凹模4工件的剪切面光洁。

具体步骤为：如图4至图11为挤压精冲的一个工作循环。

如图4所示，是模具工作的初始位置，此时要求板状坯料5能够放入凹模4的沉台9内，且板状坯料5的外形与沉台9间的单边间隙介于0～0.5mm之间。这种形状的板状坯料5，可以用普通冲裁方法获得。

如图5所示，模具开始闭合，此时凸起压板1和反压板3分别压紧板状坯料5；

如图6所示，凸起压板1将板状坯料5镦挤压薄0.5mm，反压板3被压下0.2mm，其顶面与凹模4的沉台9表面齐平。然后凸起压板1与凸模2同时下行，使坯料5以正挤压方式变形。

如图7所示，此时正挤压过程结束，凸起压板1相对凹模4静止，凸模2继续下压，对坯料5实施精冲。通过调整凸起压板1压力大小，控制凸起压板1下部坯料5的压余厚度，实验证明，当压余厚度等于20％t时，效果最佳。

如图8所示，为挤压精冲过程结束，此时零件7和废料6分离；

如图9所示，模具开启，此时零件7存在凹模4内，废料6毂在凸模2上；

如图10所示，凸起压板1将废料6从凸模2上卸下，反压板3将零件7从凹模4中顶出；

如图11所示，移除零件7和废料6，开始下一工作循环。

本发明是借鉴挤压工艺、对向凹模精冲方法和强力压边精冲方法而发展出来的创新型工艺。该技术的优点在于：可以在极小的搭边情况下实现精冲，大幅提高了材料的利用率，降低了材料成本。这项技术不仅适用于冲裁厚度较大(8mm～15mm之间)的钢材，尤其适用于冲裁铝及铝合金、铜及铜合金材料，因为这类材料相对与钢材，价格更高，材料成本比重更大。

本发明不仅限于上述具体实施例。在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具，包括凹模、凸起压板、凸模、反压板；板状坯料的厚度＝t；其特征在于：所述凹模的顶面中部的刃口一周设有环形的沉台，环形沉台的外环半径与内环半径的差＝30％t；沉台的台面与凹模的上表面的间距＝1.5％t mm；所述凸起压板的底面设有圆台，圆台下底面设有贯穿凸起压板顶面的与凸模相适配的圆口；圆台下底面的环形平面的外环半径与内环半径的差＝30％t，圆台母线与凸起压板底面间的夹角＝45度，圆台凸起高度＝60％t；所述凸模的底面在初始装配时缩入圆台下底面的距离＝0.5mm，凸模的周面与凸起压板之间的配合间隙为0.01mm；所述反压板的顶面在初始装配时高出沉台底面的距离＝0.2mm，反压板的周面与沉台凹模之间的配合间隙为0.01mm。

2.根据权利要求1所述的一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具，其特征在于：所述的板状坯料的外周面与沉台外环周面间的间距为0～0.5mm。

3.根据权利要求2所述的一种优化设计的小搭边大厚度光洁精冲模具，其特征在于：所述的精冲模具还包括与凸起压板对应的上顶杆和与反压板对应的下顶杆。