CN109108152B - 一种用于高速冲压加工的凹模 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于高速冲压加工的凹模，用于克服高速冲裁薄板类材料时冲头、凹模容易崩刃损坏的缺陷，所述凹模具有一个冲裁通孔，其中，围绕所述冲裁通孔的内表面形成有一个垂直于所述冲裁通孔的轴线方向的环形凹槽，所述环形凹槽)位于冲头的行程最低点上方。本发明的用于高速冲压加工的凹模，将冲裁通孔的内表面设计成成带环形凹槽的结构，环形凹槽内可以留存一部分空气，破坏了冲裁通孔中的负压状态，有效防止了废料被重新带入凹模，从而避免废料卡死破坏冲头和凹模，有效预防因废料吸附冲头被带回工作面引起的崩刃现象，避免了由此造成的冲头、凹模崩刃损坏。

Description

一种用于高速冲压加工的凹模

技术领域

本发明涉及一种可用于高速冲压领域的模具，尤其是一种可用于薄板高速冲压加工的用于高速冲压加工的凹模。

背景技术

在现代模具生产中，为满足冲压件的需求量，常常通过提高冲压速度来实现。而在薄板类高速冲压加工时，经常发生冲头折断现象。有时被冲下的废料会出现在冲压工作面，引起零件表面划伤。这些情况不但损坏模具而且严重影响冲压效率和零件产量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于高速冲压加工的凹模，以减少或避免前面所提到的问题。

具体来说，本发明提供了一种改进的用于高速冲压加工的凹模，所述用于高速冲压加工的凹模可有效克服高速冲裁薄板类材料时冲头、凹模容易崩刃损坏的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于高速冲压加工的凹模，用于克服高速冲裁薄板类材料时冲头、凹模容易崩刃损坏的缺陷，所述凹模具有一个冲裁通孔，其中，围绕所述冲裁通孔的内表面形成有一个垂直于所述冲裁通孔的轴线方向的环形凹槽，所述环形凹槽)位于冲头的行程最低点上方。

优选地，所述冲裁通孔内表面为向下扩大的锥面。

优选地，所述冲裁通孔内表面的所述锥面的锥度为2-5度，优选为3度左右。

优选地，所述环形凹槽的宽度a为0.2～1.0mm。

优选地，所述环形凹槽的平均深度b为0.2～1.0mm。

优选地，所述环形凹槽的最上端距离所述凹模的上端刃口的高度h为2-5mm。

优选地，所述凹模呈圆环形，其外表面为向下扩大的锥面。

优选地，所述所述凹模的外表面的所述锥面的锥度为1-5度，优选为2度左右。

优选地，所述凹模可拆卸地设置在一个基座的孔中。

本发明的上述用于高速冲压加工的凹模，将冲裁通孔的内表面设计成成带环形凹槽的结构，环形凹槽内可以留存一部分空气，破坏了冲裁通孔中的负压状态，有效防止了废料被重新带入凹模，从而避免废料卡死破坏冲头和凹模，有效预防因废料吸附冲头被带回工作面引起的崩刃现象，避免了由此造成的冲头、凹模崩刃损坏。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是通过冲压模具冲裁薄板材料的剖视结构示意图；

图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于高速冲压加工的凹模的剖视图；

图3显示的是根据本发明的另一个具体实施例的用于高速冲压加工的凹模的剖视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如背景技术所述，在薄板类高速冲压加工时，经常发生冲头折断现象。而这种现象在普通速度冲压加工时却很少出现。统计发现，500-800次/分钟的高速冲压薄板类零件的时候，冲头折断发生的概率是低于200次/分钟的普通速度冲压同样的零件时的冲头折断发生概率的10-20倍，这显然是很奇怪的现象。通过检查模具，查找冲头折断原因，经查看冲头并非刃口局部崩刃；而一般的工作磨损不至于引起断裂；如果是冲头材质和热处理内应力引起的，只能是偶然现场，但是高速冲裁时，尤其是冲薄板轻小零件时，在工作一段时间后就出现冲头断裂，凹模刃口崩刃的现象。显然这并非正常的模具损耗，而是在冲裁中冲头撞击某种异物，产生巨大抗力导致的。

经分析异物的产生，并不是由模具上的材料脱落或者零件坯料缺陷造成，申请人判断这很可能是由于冲头冲下的废料返回了冲压区域造成的，但是冲裁去掉的废料为什么会克服重力返回冲压区域呢？通过对比，申请人排除了材料磁化的因素(薄板材料为铝合金，不可能产生磁性)，也排除了摩擦静电吸力的因素(铝合金是良导体，无法积聚足够的静电产生足以克服废料重力的吸力)，最后申请人偶然判断有可能是由于空气动力学因素造成的，这显然是非显而易见的，对本领域技术人员来说是出人意料的。

如图1所示，其显示的是通过冲压模具冲裁薄板材料的剖视结构示意图，如图所示，在高速冲裁时，冲头1与薄板材料2接触然后向下进入凹模3，冲下废料4并形成一个孔洞5，在冲头1下降的过程中，冲头1表面与薄板材料2的孔洞5的边缘紧密接触，由于冲压速度很快(高达500-800次/分钟)，冲头1表面和孔洞5的边缘缝隙很小也来不及从上方吸入足够的空气，而凹模3中的空气本身就是被冲头1和废料4的挤压向下急速排出的，因此在高速冲压的时候，会使得冲头1进入孔洞5下方的区域6瞬间形成负压状态。

因此当废料4本身是由低密度的铝合金薄板构成且体积较小时，其自身重量很轻，从而在冲头1返回向上的时候(冲压速度很快，冲头向下然后向上返回的速度很快，几乎是瞬间完成的转换过程)，废料4会在上述负压的作用下吸附于冲头1的底面上随着冲头1一起向上运动。

当冲头1向上脱离孔洞5的时候，负压状态消除，废料4会被孔洞5的边缘挡住(孔洞5的边缘总是会有些延展变形使得废料4会略大于孔洞5的面积)并随机向凹模3中跌落。此时薄板材料2移动到新的位置，冲头1再次向下冲下新的废料并进入凹模3，冲头1的底部以及新的废料会与跌落中的废料4碰撞，大多数情况下会将废料4冲出凹模3，但是也有可能会将废料4挤压到冲头1和凹模3的边缘缝隙中卡死破坏冲头1和凹模3，或者废料4会连同多个新的废料一起吸起来向上，然后更容易卡在头1和凹模3的边缘缝隙中，因此在连续高速冲压一段时间之后，很快就会造成冲头、凹模崩刃损坏。

通过上述非显而易见的、出人意料的发现，针对高速冲裁薄板材料时冲头、凹模容易崩刃损坏的问题，本发明提供了一种改进的用于高速冲压加工的凹模。如图2所示，其显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于高速冲压加工的凹模的剖视图，其中，本发明的用于高速冲压加工的凹模3可用于克服高速冲裁薄板类材料时冲头、凹模容易崩刃损坏的缺陷，所述凹模3具有一个冲裁通孔31，与图1凹模不同之处在于，本实施例中，围绕冲裁通孔31的内表面形成有一个垂直于冲裁通孔31的轴线方向的环形凹槽32，环形凹槽32位于冲头1的行程最低点上方。

本发明的上述用于高速冲压加工的凹模3，将冲裁通孔31的内表面设计成成带环形凹槽32的结构，其优点是当冲头1冲下薄板类材料2时，冲头1和废料4将冲裁通孔31中的空气向下排出，但是环形凹槽32垂直于冲裁通孔31的轴线方向，也就是垂直于冲裁通孔31中的气流排出方向，因而环形凹槽32内可以留存一部分空气，这部分留存的空气破坏了冲裁通孔31中的负压状态，当冲头1带着废料4向下运动经过环形凹槽32的时候(在环形凹槽32的上方仍然存在负压)，环形凹槽32中的空气可以瞬时进入冲头1和废料4之间的接触面，解除负压状态，当冲头1向上返回运动时，废料4不会被冲头1吸住向上运动，从而有效防止了废料4被重新带入凹模3，从而避免废料4卡死破坏冲头1和凹模3，有效预防因废料吸附冲头被带回工作面引起的崩刃现象，避免了由此造成的冲头、凹模崩刃损坏。

另外，由于环形凹槽32的存在，使得冲裁通孔31中额外提供了一个垂直于轴线方向的伸展空间，因而废料4经过环形凹槽32的时候，废料4冲压变形的状态(如图1所示)可以充分回复平直状态(如图2所示)，进一步避免了不规则形态的废料4卡死在冲头1和凹模3之间的缝隙中，提高了模具的使用寿命。

在另一个优选实施例中，如图2所示，冲裁通孔31的内表面设计为向下扩大的锥面。这种向下扩大的锥面形式的刃口，冲裁的废料或零件可以直接从冲裁通孔31中落下，且冲裁通孔31越往下越大，通孔内不易积存材料，孔口磨损小所受的压力也小，特别适用于本发明的高速冲裁。进一步地，在一个优选实施例中，所述冲裁通孔31内表面的所述锥面的锥度为2-5度，优选为3度左右，该角度范围更易于高速冲裁时的落料。

另外，为了有效破坏负压状态，环形凹槽32的相关尺寸参数也是很重要的，最优的方案下，应当以尽量小的加工量获得最优的空气留存效果为宜，既可以获得破坏负压的效果，也可以节约加工成本。例如，优选地，所述环形凹槽32的宽度a为0.2～1.0mm。在另一个优选实施例中，所述环形凹槽32的平均深度b为0.2～1.0mm，由于环形凹槽32设置所在的内侧面是倾斜的，环形凹槽32在内侧面上的深度并不是都相同，因而优选深度应当定义为平均深度为宜。

再者，环形凹槽32所在的位置也是需要优化设置的一环，即环形凹槽32不但要设置在冲头1的行程范围内，而且考虑到冲头1行程越靠下，形成的负压越大，需要更多的空气才能完全破坏负压状态，因此，在另一个优选实施例中，环形凹槽32的最上端距离所述凹模3的上端刃口的高度h为2-5mm。

为了更好的防止产生裂纹和应力集中，所述环形凹槽32与所述冲裁通孔31相交的上下两处边角(301、302)均可为圆弧过渡角，例如，可以是加工为半径是0.1mm的圆弧过渡角。

图3显示的是根据本发明的另一个具体实施例的用于高速冲压加工的凹模的剖视图，其中，图3中的凹模3的内部结构与图2中完全相同，不同之处在于，本实施例的凹模3设计呈圆环形，其外表面为向下扩大的锥面。这种设计的优点是将凹模3设计成了模块化的结构，当凹模刃口磨损后只需要将圆环形的凹模部分更换即可，可以有效保证零件尺寸。另外，之所以采用向下扩大的锥面形式的外表面，是为了实现凹模刃口磨损后的快速更换，即锥面形式的凹模模块可以可拆卸的设置在一个基座10的孔中，损坏之后可以很方便地从基座10中拆下，锥面形式可以避免凹模变形卡死在基座10的孔中，节约了拆卸时间。另一方面，采用图3形式的凹模结构，也是与锥面形式的冲裁通孔31存在一定的关联的，即，前述实施例中，冲裁通孔31内表面的所述锥面的锥度为2-5度，优选为3度左右，该角度范围虽然更易于高速冲裁时的落料，但是该角度范围却相较于某些用于高速冲压加工的凹模所采用的角度(一般为柱面没有锥度，公差形成的锥度一般小于0.5度)要大很多，大批量高速生产的情况下，凹模刃口磨损速度快，因此，在本发明的一个优选实施例中，将呈圆环形的凹模3的外表面的锥面的锥度设计为1-5度，优选为2度左右，这样拆装都比通常的柱面方便且可靠，提高了生产效率。

综上所述，本发明的用于高速冲压加工的凹模通过将冲裁通孔的内表面设计成成带环形凹槽的结构，环形凹槽内可以留存一部分空气，破坏了冲裁通孔中的负压状态，有效防止了废料被重新带入凹模，从而避免废料卡死破坏冲头和凹模，有效预防因废料吸附冲头被带回工作面引起的崩刃现象，避免了由此造成的冲头、凹模崩刃损坏。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于高速冲压加工的凹模，用于克服高速冲裁薄板类材料时冲头、凹模容易崩刃损坏的缺陷，所述凹模（3）具有一个冲裁通孔（31），其特征在于，围绕所述冲裁通孔（31）的内表面形成有一个垂直于所述冲裁通孔（31）的轴线方向的环形凹槽（32），所述环形凹槽（32）位于冲头（1）的行程最低点上方，所述凹模（3）可拆卸地设置在一个基座（10）的孔中，所述冲裁通孔（31）内表面为向下扩大的锥面，当冲头（1）带着废料（4）向下运动经过所述环形凹槽（32）的时候，所述环形凹槽（32）中留存的部分空气进入冲头（1）和废料（4）之间的接触面，解除负压状态。

2.如权利要求1所述的用于高速冲压加工的凹模，其特征在于，所述冲裁通孔（31）内表面的所述锥面的锥度为2-5度。

3.如权利要求2所述的用于高速冲压加工的凹模，其特征在于，所述环形凹槽（32）的宽度a为0.2～1.0mm。

4.如权利要求3所述的用于高速冲压加工的凹模，其特征在于，所述环形凹槽（32）的平均深度b为0.2～1.0mm。

5.如权利要求4所述的用于高速冲压加工的凹模，其特征在于，所述环形凹槽（32）的最上端距离所述凹模（3）的上端刃口的高度h为2-5mm。

6.如权利要求1-5之一所述的用于高速冲压加工的凹模，其特征在于，所述凹模（3）呈圆环形，其外表面为向下扩大的锥面。

7.如权利要求6所述的用于高速冲压加工的凹模，其特征在于，所述凹模（3）的外表面的所述锥面的锥度为1-5度。

8.如权利要求7所述的用于高速冲压加工的凹模，其特征在于，所述凹模（3）的外表面的所述锥面的锥度为2度。

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