CN105964774B - 一种金属三通零件用冲压模具 - Google Patents

Abstract

本发明属于冲压模具领域，具体涉及一种金属三通零件用冲压模具。本发明包括上模和下模；还包括：定位杆以及可放入预冲零件管腔内的滚珠；可沿定位杆的径向作往复动作以夹持定位杆处预冲零件的夹持块；冲压杆，冲压杆由上模的模面处铅垂向下的延伸设置，冲压杆外径等于或小于预冲零件内径且与定位杆轴线彼此同轴，冲压杆底部设有用来将滚珠由预冲零件管壁的三通预冲孔推进至夹持块内退珠孔的斜切面。本模具适用面广，能够在保证产品的成品强度和表面质量的同时，生产成本亦可得到进一步降低，材料利用率依靠得到有效提升。

Description

一种金属三通零件用冲压模具

技术领域

本发明属于冲压模具领域，具体涉及一种金属三通零件用冲压模具。

背景技术

三通为管道连接件的一种，用于安装在管道有分支的地方。目前的金属三通零件，通常采用金属切削或压铸的方法进行制造。就金属切削方法而言，首先需要利用铣床铣出零件外形，再用钻床钻出里面通孔；采用这种方法，生产效率极其低下，而且材料浪费也较多。当采用压铸的方法进行金属三通的生产时，对零件的材料种类则有所限制。由于适合压铸的材料主要是某些特定的铜、铝合金，但某些有特殊使用要求场合的零件所需的材料又往往不属于上述压铸材料范围内，从而给设计人员带来困扰。比如需要耐酸、耐碱、耐腐蚀的场合的零件就必须使用特定的镍合金材料，该类材料因熔点高，显然就不适合进行压铸生产。而又有一些材料本身强度就比较低，这也会极大的影响压铸后成品零件的产品表面质量。如何寻求一种结构合理可靠的金属三通零件用冲压模具，能够在保证产品的成品强度和表面质量的同时，进一步降低其生产成本，增加材料利用率，并能提升其生产效率，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理可靠的金属三通零件用冲压模具，其适用面广，能够在保证产品的成品强度和表面质量的同时，生产成本亦可得到进一步降低，材料利用率依靠得到有效提升。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种金属三通零件冲压模具，包括彼此间可作铅垂向的相近及远离动作的上模和下模；其特征在于还包括：

供管壁处预开有三通预冲孔的直管状的预冲零件插接定位的定位杆，所述定位杆由下模的模面处铅垂向上延伸设置；

可放入预冲零件管腔内的滚珠，当滚珠搁置于定位杆的顶端面处时，滚珠的圆心所在水平面高度与三通预冲孔的水平轴线高度一致；

可沿定位杆的径向作往复动作以夹持定位杆处预冲零件的夹持块，所述夹持块至少为两个且沿定位杆轴线轴对称分布，至少一个夹持块的用于抵靠预冲零件外壁的端面处凹设或贯穿块体布置退珠孔，所述退珠孔内径等于三通预冲孔冲压后的翻边外径，退珠孔的孔深大于或等于上述翻边高度；

冲压杆，所述冲压杆由上模的模面处铅垂向下的延伸设置，所述冲压杆外径等于或小于预冲零件内径且与定位杆轴线彼此同轴，冲压杆底部设有用来将滚珠由预冲零件管壁的三通预冲孔推进至夹持块内退珠孔的斜切面。

滚珠直径为翻边高度的两倍以上。

本模具包括两段式阶梯轴状的凸柱，下模处设置有与之外形匹配的阶梯孔；凸柱的小直径段构成所述定位杆，且凸柱的轴肩高度低于下模的模面高度；位于阶梯孔上段处的小孔径段构成穿插定位杆的配合段，且小孔径段孔径大于或等于预冲零件的外径。

所述定位杆的顶端设置有与冲压杆底部斜切面配合的倾斜切面，倾斜切面与定位杆的顶端面间的交线所构成弦的弦长小于该顶端面的直径。

所述夹持块有两块，两个夹持块可移动地固定在下模上端面上，两个夹持块用于抵靠预冲零件外壁的内侧端面设有适配并抱紧预冲零件外壁的弧形凹槽，贯穿夹持块的退珠孔与其中一个弧形凹槽间彼此正交；两个夹持块在设置弧形凹槽所在端面相对的外侧端面布置有楔形面，该楔形面朝向上模模面；上模上固定有通过斜面机构分别推动两个夹持块相对移动来夹持预冲零件的两个推杆，两个推杆底端分别设有与两个夹持块上的楔形面配合的楔形抵压面，两个推杆的长度足以保证合模时冲压杆底部在接触滚珠之前，两个夹持块由两侧将定位在定位杆上的预冲零件通过夹持固定；本模具还包括驱使夹持块作远离预冲零件动作的弹性组件，当上模和下模处于合模状态时，楔形抵压面与楔形面克服弹性组件的弹性回复力而彼此滑移交错，此时两夹持块与预冲零件间构成夹持配合。

所述弹性组件为拉伸弹簧组，弹性组件和预冲零件分别位于夹持块的两端处，弹性组件包括固定于下模模面处的固定块，由固定块处沿预冲零件的径向向夹持块处延伸并固定有拉簧；拉簧的布置位置与推杆的活动路径间彼此避让。

所述每一个夹持块均布置两组拉簧，两组拉簧以三通预冲孔的轴线所在的铅垂面而面对称设置，各夹持块上还以该铅垂面而面对称的贯穿布置两个导向孔；两夹持块上的各导向孔彼此一一对应并同轴布置，导向孔内的穿设用于定向夹持块行进路径的导向柱。

下模模面处布置燕尾滑槽，夹持块的底端面处设置导向卡轨，两者间构成滑轨导向配合。

上模和下模间以导柱作为引导两者动作的导向元件；所述上模以由上而下彼此层叠布置的上模板、上模垫板及凸模固定板构成，凸模固定板上相应布置用于穿行及固定导柱、推杆以及冲压杆的固定孔；下模包括下而上的彼此层叠布置的下模板、下模垫板以及凹模固定板，凹模固定板上布置阶梯孔以及用于导柱穿行的导向轴套孔。

本发明的有益效果在于：

1)、不同于传统的效率低下的金属切削成型以及对原材料要求苛刻的压铸成型方式。本发明通过以定位杆来轴向的穿插定位预冲零件，以夹持块来径向的抱紧固定预冲零件，以冲压杆的由上而下铅垂动作来向滚珠施力，进而使球形滚珠在特定的时间向特定的方向(也即三通预冲孔方向)作挤压动作，最终实现了对于三通零件的在线的高效冲压生产。在整个冲压过程中，由于三通预冲孔处的翻边成型，完全依赖滚珠挤压配合退珠孔的孔型约束来实现，因此材料完全不存在损耗性，材料的利用率极高。此外的，每次的三通冲压操作，仅需重复定位杆处插料-合模-开模-取料四个动作即可，其生产效率显然也极高。

综上，本发明操作极为便捷可靠，适用面广；其能够在保证产品的成品强度和表面质量的同时，生产成本亦可得到进一步降低，材料利用率依靠得到有效提升。

2)、作为上述方案的进一步优选方案，滚珠直径的限制，保证了每次由冲压杆滚珠对滚珠施力，且滚珠挤压三通预冲孔并使其翻边成型后，滚珠都能够自然的沿翻边滚出并落于退珠孔内。之后，滚珠即可自然出料并留待下次使用。通过上述结构，避免了因滚珠直径选择问题而出现的滚珠与翻边孔型间的卡死和无法脱料状况，从而进一步的提升模具的工作效率。

3)、定位杆实际上是由凸柱的伸出下模模面的部分构成。凸柱的轴肩位于下模模面以下；也即预冲零件在穿插定位杆时，该零件的底端面实际上是位于下模模面以下的。之所以采用该种结构，一方面是便于在夹持部尚未抱紧预冲零件时，预冲零件能够自然的与定位杆间实现径向方向上的预约束。另一方面，该种结构能够使得定位杆的直径更细，也即预冲零件相对定位杆的径向间隙更宽。上述径向间隙变宽，也就使得冲压杆能够下压的深度更大，甚至使得冲压杆处斜切面能够在与倾斜切面交错后，还能继续下沉一段距离，直至冲压杆与定位杆间彼此母线接触。这样，在倾斜切面与定位杆的顶端面间的交线所构成弦的弦长一定的情况下，滚珠的沿三通预冲孔轴向的活动距离可得到进一步的提升，其三通翻边的成型效果也就更好。

4)、实际上，定位杆可以采用更小的直径，以使得上述预冲零件相对定位杆的径向间隙增大，此时甚至不采用倾斜切面也能实现冲压杆对于滚珠的径向推动目的。当然，本发明优选采用具备倾斜切面的定位杆，以进一步提升滚珠的径向动作可靠性。

5)、两相对动作的夹持块上均布置弧形凹槽，从而使得两弧形凹槽在围合后能够形成可紧紧抱住预冲零件外壁的箍紧套，以保证在冲压杆下压时的预冲零件的位置固定效果。退珠孔优选为贯穿孔，以实现滚珠沿翻边挤出后的快速退珠目的。楔形面的设置，配合推杆，从而实现了夹持块在合模时自然可作向预冲零件处的位移动作。弹性组件的布置位置则相反：弹性组件利用自身的弹性回复力，以使得在开模时，夹持块能够立即松开预冲零件，并沿远离预冲零件的方向动作至初始位置，以待下次合模动作。上述各部件间彼此协调，联动性强，工作效率显然极高。

6)、弹性组件包括拉簧以及固定块。拉簧用于提供相对夹持块的回复动作力，而固定块则提供拉簧以固定基点，以确保拉簧对于夹持块的拉力作用效果。导向柱及导向孔的布置，保证了夹持部处的两弧形凹槽之间的对中性，以提升其工作稳定程度和动作精确程度；导向卡轨与燕尾滑槽的导向配合同理。

7)、上模和下模的具体结构中，上模以由上而下彼此层叠布置的上模板、上模垫板及凸模固定板构成；下模则包括下而上的彼此层叠布置的下模板、下模垫板以及凹模固定板。上模板和下模板构成基础的模具框架，上模垫板和下模垫板提供了冲压杆等各工作部件以稳固的受力支撑体，各固定板则作为直接固定平台以固定各工作部件，最终保证了整个模具的正常可靠及高效运作。

附图说明

图1为本发明处于开模状态下的结构剖视示意图；

图2为本发明处于合模状态下的结构剖视示意图；

图3为下模模面的俯视示意图；

图4为凹模固定板的结构剖视示意图。

附图中各标记与本发明的各部件名称对应关系如下：

a-预冲零件 a1-翻边

10-凸柱 11-定位杆 11a-倾斜切面

12-阶梯孔 12a-小孔径段 13-导向轴套孔

20-冲压杆 20a-斜切面 30-滚珠

40-夹持块 40a-楔形面 41-退珠孔 42-弧形凹槽

50-推杆 50a-楔形抵压面

61-固定块 62-拉簧 70-燕尾滑槽 80-导向柱 90-导柱

101-上模板 102-上模垫板 103-凸模固定板

111-下模板 112-下模垫板 113-凹模固定板

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-4的具体实施例图对本发明的结构及工作过程作进一步描述：

本发明的具体结构如图1-3所示的，其主体框架由上模、下模及导柱90构成；上模和下模沿导柱90的导向方向可作铅垂向的合模及开模动作。上模包括由上而下层叠布置的上模板101、上模垫板102及凸模固定板103，下模则包括由上而下层叠布置的凹模固定板113、下模垫板112及下模板111。

作为模具工作部件的基础安装体，其中如图1-2及图4所示的，凹模固定板113和凸模固定板103上开设有若干的固定孔等孔路。凹模固定板113的板体内穿插并固定有：用于安置导向轴套以构成导柱导向体的导向轴套孔13、用于容纳和固定凸柱10的阶梯孔12。凹模固定板113的上板面处则构成上述的下模模面，以固定夹持块40及弹簧组件。如图1所示，凹模固定板113的上板面处还布置有燕尾凹槽70，以实现对于夹持块40移动方向的位移导向功能。凸模固定板103的板体内穿插并固定有：导柱90、与夹持块40构成斜面配合的推杆50以及与凸柱10处定位杆11构成斜面配合的冲压杆20。

夹持块40自身为楔形块。以图1-2中位于左侧的为左侧夹持块，位于右侧的为右侧夹持块。左侧夹持块的楔形面40a位于左侧上顶角处，而右侧夹持块的楔形面40a则位于右侧上顶角处，从而配合上模处的推杆50处的楔形抵压面50a，来实现夹持块40相对预冲零件a的夹持紧箍动作。在上述夹持动作的前提下，模具本身必然还需要夹持块40能够在适时的松开夹持，以便于放料和取料。夹持块40的松开动作依赖弹簧组件来实现。如图1-2所示的，每当模具合模，推杆50下压时，推杆50依靠楔形抵压面50a施予夹持块40以向预冲零件a方向的位移力，此时弹性组件的拉簧62处于受拉力伸长状态。当模具开模，推杆50上移时，在如图3所示的拉簧62的自身弹性回复力下，夹持块40迅速回位，从而放松对于预冲零件a的紧箍动作，以便于取料和再次放料。

本发明的实际工作流程如下：

合模时，先把预冲零件a套入下模模面处的定位杆11，如图1所示。以预先钻有三通预冲孔的预冲零件a上有三通预冲孔的一面对准左侧夹持块上的退珠孔41，再从预冲零件a上方放入滚珠30。在滚珠30放入预冲零件a内孔后，启动压力机，上模开始作向下合模动作。随着上模动作，推杆50和冲压杆20随之向下移动。由于推杆50的露出下模模面的杆身长度大于冲压杆20杆长，推杆50处的楔形抵压面50a先于冲压杆20，而产生与夹持块40上的楔形面40a的接触，并开始推动夹持块40向里移动；夹持块40上的弧形凹槽42逐渐接近预冲零件a直至抱紧该零件。在弧形凹槽42抱紧预冲零件a的同时，冲压杆20处的斜切面20a才开始接触到滚珠30。再如图2所示，随着上模继续向下运动，推杆50的母线与夹持块40的母线已经接触，之后他们之间只是进行相互滑动，夹持块40仍保持初始的抱紧力。同时，冲压杆20的斜切面20a开始顶住滚珠30，并逐渐推动滚珠30产生如图2所示的向左移动动作。随着滚珠推动的深入，滚珠30再从预冲零件a的三通预冲孔挤出。由于滚珠30的直径大于三通预冲孔的直径，必然会把三通预冲孔四周的材料向外翻出形成翻边a1，进而使得三通的一头成型。滚珠30完成挤压动作后，从翻边a1里钻出并滚进夹持块40上的退珠孔41里，直至滚到模具外，以方便进行下一次生产。

开模时，上模产生向上动作，推杆50的楔形抵压面50a逐渐与夹持块40的楔形面40a分离。在弹性组件的弹性回复力下，拉簧62拉动夹持块40向外移动并复位，夹持块40处的弧形凹槽42开始脱离成型零件。开模动作完成后，即可现场取出冲压成型的三通零件，完成一次生产流程。之后如若继续生产，可继续取来新的预冲零件，重复上述放料合模及开模动作。

Claims (7)

1.一种金属三通零件冲压模具，包括彼此间可作铅垂向的相近及远离动作的上模和下模；其特征在于还包括：

供管壁处预开有三通预冲孔的直管状的预冲零件(a)插接定位的定位杆(11)，所述定位杆(11)由下模的模面处铅垂向上延伸设置；

可放入预冲零件(a)管腔内的滚珠(30)，当滚珠(30)搁置于定位杆(11)的顶端面处时，滚珠(30)的圆心所在水平面高度与三通预冲孔的水平轴线高度一致；

可沿定位杆(11)的径向作往复动作以夹持定位杆(11)处预冲零件(a)的夹持块(40)，所述夹持块(40)至少为两个且沿定位杆(11)轴线轴对称分布，至少一个夹持块(40)的用于抵靠预冲零件(a)外壁的端面处凹设或贯穿块体布置退珠孔(41)，所述退珠孔(41)内径等于三通预冲孔冲压后的翻边(a1)外径，退珠孔(41)的孔深大于或等于上述翻边(a1)高度；

冲压杆(20)，所述冲压杆(20)由上模的模面处铅垂向下的延伸设置，所述冲压杆(20)外径等于或小于预冲零件(a)内径且与定位杆(11)轴线彼此同轴，冲压杆(20)底部设有用来将滚珠(30)由预冲零件(a)管壁的三通预冲孔推进至夹持块(40)内退珠孔(41)的斜切面(20a)；

本模具包括两段式阶梯轴状的凸柱(10)，下模处设置有与之外形匹配的阶梯孔(12)；凸柱(10)的小直径段构成所述定位杆(11)，且凸柱(10)的轴肩高度低于下模的模面高度；位于阶梯孔(12)上段处的小孔径段(12a)构成穿插定位杆(11)的配合段，且小孔径段孔径大于或等于预冲零件(a)的外径；

上模和下模间以导柱(90)作为引导两者动作的导向元件；所述上模以由上而下彼此层叠布置的上模板(101)、上模垫板(102)及凸模固定板(103)构成，凸模固定板(103)上相应布置用于穿行及固定导柱(90)、推杆(50)以及冲压杆(20)的固定孔；下模包括自下而上的彼此层叠布置的下模板(111)、下模垫板(112)以及凹模固定板(113)，凹模固定板(113)上布置阶梯孔(12)以及用于导柱(90)穿行的导向轴套孔(13)。

2.根据权利要求1所述的一种金属三通零件冲压模具，其特征在于：滚珠(30)直径为翻边(a1)高度的两倍以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属三通零件冲压模具，其特征在于：所述定位杆(11)的顶端设置有与冲压杆(20)底部斜切面(20a)配合的倾斜切面(11a)，倾斜切面(11a)与定位杆(11)的顶端面间的交线所构成弦的弦长小于该顶端面的直径。

4.根据权利要求1或2所述的一种金属三通零件冲压模具，其特征在于：所述夹持块(40)有两块，两个夹持块(40)可移动地固定在下模上端面上，两个夹持块(40)用于抵靠预冲零件(a)外壁的内侧端面设有适配并抱紧预冲零件(a)外壁的弧形凹槽(42)，贯穿夹持块(40)的退珠孔(41)与其中一个弧形凹槽(42)间彼此正交；两个夹持块(40)在设置弧形凹槽(42)所在端面相对的外侧端面布置有楔形面(40a)，该楔形面(40a)朝向上模模面；上模上固定有通过斜面机构分别推动两个夹持块相对移动来夹持预冲零件(a)的两个推杆(50)，两个推杆底端分别设有与两个夹持块(40)上的楔形面(40a)配合的楔形抵压面(50a)，两个推杆(50)的长度足以保证合模时冲压杆(20)底部在接触滚珠(30)之前，两个夹持块(40)由两侧将定位在定位杆(11)上的预冲零件(a)通过夹持固定；本模具还包括驱使夹持块(40)作远离预冲零件(a)动作的弹性组件，当上模和下模处于合模状态时，楔形抵压面(50a)与楔形面(40a)克服弹性组件的弹性回复力而彼此滑移交错，此时两夹持块(40)与预冲零件(a)间构成夹持配合。

5.根据权利要求4所述的一种金属三通零件冲压模具，其特征在于：所述弹性组件为拉伸弹簧组，弹性组件和预冲零件(a)分别位于夹持块(40)的两端处，弹性组件包括固定于下模模面处的固定块(61)，由固定块(61)处沿预冲零件(a)的径向向夹持块(40)处延伸并固定有拉簧(62)；拉簧(62)的布置位置与推杆(50)的活动路径间彼此避让。

6.根据权利要求5所述的一种金属三通零件冲压模具，其特征在于：所述每一个夹持块(40)均布置两组拉簧(62)，两组拉簧(62)以三通预冲孔的轴线所在的铅垂面而面对称设置，各夹持块(40)上还以该铅垂面而面对称的贯穿布置两个导向孔；两夹持块(40)上的各导向孔彼此一一对应并同轴布置，导向孔内穿设用于定向夹持块(40)行进路径的导向柱(80)。

7.根据权利要求5所述的一种金属三通零件冲压模具，其特征在于：下模模面处布置燕尾滑槽(70)，夹持块(40)的底端面处设置导向卡轨，两者间构成滑轨导向配合。