CN109773054B - 一种金属板料局部冲孔包边连接模具及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属板料局部冲孔包边连接模具及其工作方法，模具包括上模结构和下模结构；上模结构包括上模组件和上压边圈，上模组件包括上模模块、冲头和内部滑块；上模模块能够与冲头一起在上压边圈内上下移动；下模结构包括下压边圈和下模模块。上模组件向下移动时，冲头首先在下模模块配合下，对上板切边折弯，对下板冲孔落料；然后，冲头继续向下移动，并通过内部滑块对上板折边进行再次折弯；最后，下模模块与上模模块紧压上板折边和下板，完成上板和下板的局部冲孔包边连接。本发明能够对金属板料内部的某一位置进行单边、双边、四边的包边连接，不再局限于金属板料的四周边缘，且冲孔与包边连接过程简单、快速，灵活性好。

Description

一种金属板料局部冲孔包边连接模具及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种包边连接模具，具体涉及一种金属板料局部冲孔包边连接模具及其工作方法。

背景技术

目前，轻量化已成为汽车工业发展的趋势，它推动着轻量化材料在车身上的使用，如铝合金、镁合金等。由于异种材料间在晶体结构和物理属性上存在较大的差异，若使用传统的点焊进行连接，则易出现界面硬脆、电化学腐蚀、变形和应力等问题，因此就催生了许多新型的连接工艺，如自冲铆接、无铆连接、包边连接等。其中，包边连接是将翻边的板料通过折弯压平使内、外板料连接在一起的工艺，常用于装配零件的内、外板。

目前常用的包边装置主要分为两类，一类是压力机和包边模，另一类是机械臂和压轮，前者通用性较强但缺乏灵活性，后者专用性强但设备价格高，且两类装置占地面积均较大。同时，两类装置在连接金属板料时也具有一定的局限性，仅能对板料的四周边缘进行包边连接，而无法对板料内部的某一点(位置)进行冲孔并实现该处的包边连接。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种金属板料局部冲孔包边连接模具及其工作方法，能够实现板料内部不同位置的包边连接。

本发明的具体技术方案如下：

一种金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述模具包括上模结构和下模结构；所述上模结构和所述下模结构根据所要包边的位置压紧上板和下板；

所述上模结构包括上模组件和上压边圈，所述上模组件包括上模模块、冲头和内部滑块；所述冲头通过所述上模模块设置在所述上压边圈内，所述上模模块能够与所述冲头一起在所述上压边圈内上下移动；所述冲头底端具有刃口，所述内部滑块安装在所述冲头内；

所述下模结构包括下压边圈和下模模块，所述下模模块能够在所述下压边圈内上下移动拆卸；

所述上模组件向下移动时，所述下模模块首先配合所述冲头对所述上板切边折弯、对所述下板冲孔落料；然后，所述冲头继续向下移动，并通过所述内部滑块对所述上板折边进行再次折弯；最后，所述下模模块与所述上模模块紧压所述上板折边和所述下板，完成所述上板和所述下板的局部冲孔包边连接。

进一步地，所述内部滑块包括水平滑块；所述水平滑块水平安装在所述冲头内，并能够水平往复进出所述冲头。

进一步地，所述内部滑块还包括竖直滑块，所述竖直滑块和所述水平滑块垂直相接安装在所述冲头内；所述竖直滑块能够上下移动；当所述竖直滑块向下运动时推动所述水平滑块向所述冲头外水平移动；当所述水平滑块复位时，推动所述竖直滑块向上移动复位。

进一步地，所述水平滑块和所述竖直滑块相接端分别具有上、下斜面。

进一步地，所述上模组件还包括弹簧，所述水平滑块通过所述弹簧安装在所述冲头内，所述水平滑块伸出所述冲头后，在所述弹簧的复位弹力作用下复位。

进一步地，需包边侧的所述上模模块底端具有凸起口，其竖直平面与所述冲头的竖直平面相平。

进一步地，所述上模模块内侧具有相对设置的竖直凹槽和限位凹槽；所述冲头相对两侧分别具有凸块，所述凸块分别安装在所述上模模块的所述竖直凹槽和所述限位凹槽内。

进一步地，所述冲头为单边刃口冲头、双边刃口冲头或四边刃口冲头。

进一步地，所述下模模块包括带刃口模块和平头模块；所述带刃口模块用于与所述冲头共同作用实现对所述上板的切边折弯及所述下扳的冲孔落料；所述平头模块在所述下压边圈内向上运动，用于与所述上模模块共同作用，紧压所述上板折边和所述下板。

本发明还涉及一种金属板料局部冲孔包边连接工作方法，其特征在于，所述工作方法步骤如下：

(1)、根据所要包边的位置上压边圈和下压边圈压紧上板和下板，使上模组件、下模模块对准所要包边连接的位置；

(2)、下模结构位置不变，向下移动上模组件，在冲头与带刃口模块的作用下，对上板切边折弯，对下板冲孔落料；

(3)、上模模块与带刃口模块保持不动，冲头继续向下运动预定距离，已折弯的上板在冲头的运动与带刃口模块的形状限制作用下被折弯成90度；

(4)、向下移动拆卸带刃口模块；

(5)、冲头停止向下运动，竖直滑块向下运动并推动水平滑块向冲头外水平移动，水平滑块水平推动已折弯90度的上板继续折弯，受水平滑块形状的影响，上板最终被折弯成水平状并将下板包在内部；

(6)、折弯完成后，竖直滑块受冲头内部结构的限制而停止继续向下移动，水平滑块在弹簧复位弹力作用下向冲头内水平运动，并推动竖直滑块向上移动复位；

(7)、在下压边圈内安装平头模块，平头模块向上运动，与上模模块一起压紧上板折边和下板；

(8)、上模模块带动冲头一起向上运动复位，上模结构和下模结构松开板料，两块板料的局部包边连接完成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过上模结构和下模结构的配合实现对金属板料内部某一位置的包边连接，不再局限于板料四周边缘的包边连接。

在对金属板料进行包边连接时，通过使用不同的上模组件就能够根据需求进行板料单边、双边、四边的包边连接，通用性强。

在不同方式的包边连接中，无需更换模具的下模结构，冲孔与包边连接过程简单、快速，操作便捷。

另外本发明的上模结构和下模结构结构简单，设计巧妙、占地面积小，灵活性强。

附图说明

图1为本发明金属板料局部冲孔包边连接模具结构图；

图2为本发明中单边、双边(四边)包边连接模具剖视图；

图3为本发明中单边包边连接模具局部结构放大图；

图4为本发明中冲头结构示意图；

图5为本发明中冲头运动限位示意图；

图6为本发明中水平滑块与冲头连接处截面图；

图7为本发明中下模结构示意图；

图8为本发明中单边包边连接模具初始状态示意图；

图9为本发明中单边包边连接时板料冲孔与单边切边折弯示意图；

图10为本发明中单边包边连接时板料折弯90°及拆卸带刃口模块后结构示意图；

图11为本发明中单边包边连接时上板折边再次折弯示意图；

图12为本发明中单边包边连接时利用平头模块压紧折边示意图；

图13为本发明中完成局部单边包边连接结构示意图；

图14为本发明中双边与四边的局部包边连接过程示意图；

图15为本发明金属板料局部冲孔包边连接效果图。

其中：1–上模结构、2–下模结构、3–上压边圈、4–上模模块、5–冲头、6–竖直滑块、7–水平滑块、8–弹簧、9–下压边圈、10–带刃口模块、11–平头模块、12–上板、13–下板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例记载了一种金属板料局部冲孔包边连接模具，该模具通过上模结构1和下模结构2实现上下板料某一位置的单边、双边或四边的包边连接，如图1所示。

上模结构1包括上模组件和上压边圈3，上模组件能够在上压边圈3内上下移动，如图2所示。上模组件为多层结构，本实施例中上模组件由上模模块4、冲头5、竖直滑块6和水平滑块7组成三层结构。冲头5通过上模模块4设置在上压边圈3内，竖直滑块6和水平滑块7垂直相接安装在冲头5内。

其中，上模模块4为上模组件的外层结构，在驱动装置驱动下能够与冲头5一起上下移动。需包边侧的上模模块4底端具有凸起口，如图3所示，其竖直平面与冲头5竖直平面相平，能够实现对板料的折弯。同时，上模模块4内侧还具有相对设置的竖直凹槽和限位凹槽，用于实现与冲头5的连接，及对冲头5上下运动的限位。

冲头5为上模组件的中间层结构，如图4所示，能在驱动装置驱动下沿上模模块4上下移动。冲头5左右两侧分别具有凸块，两侧凸块下表面平齐，分别在上模模块4的竖直凹槽和限位凹槽内，如图5所示，凸块与限位凹槽共同实现对冲头5的移动限位，限位凹槽高度为h，凸块在限位凹槽内可移动高度为s，则冲头5能够移动高度为s。冲头5底端具有刃口，用于与下模结构2中的带刃口模块10配合实现对板料的冲孔与折弯。在冲头5的顶部和下侧部分别具有开口，便于竖直滑块6和水平滑块7进出。另外，为完成板料的单边、双边和四边的包边连接，冲头5相应选用单边刃口冲头、双边刃口冲头和四边刃口冲头。

在冲头5内，竖直滑块6能够上下移动，水平滑块7能够左右移动，二者共同构成上模组件的内层结构。水平滑块7和竖直滑块6相接端分别具有上、下斜面，通过上、下斜面推动作用实现二者之间的传动。当竖直滑块6在驱动装置驱动下向下运动时，通过底端的下斜面推动水平滑块7向冲头5外水平移动。水平滑块7的两侧对称设有弹簧8，如图6所示，弹簧8一端固定在冲头5内，另一端与水平滑块7侧部连接杆固定，向外移动后的水平滑块7在弹簧8复位弹力作用下向冲头5内水平移动进行复位，同时推动竖直滑块6向上移动复位。另外，竖直滑块6底端的下斜面和水平滑块7数量相匹配，水平滑块7根据所需完成的单边、双边或四边包边情况设置相应数量，即单边包边连接使用1个水平滑块7与竖直滑块6相连接，双边包边连接使用2个水平滑块7与竖直滑块6底端的两个下斜面分别相连接，四边包边连接使用4个水平滑块7与竖直滑块6底端的四个下斜面相连接。

下模结构2如图2、图7和图12所示，包括下压边圈9和下模模块，下压边圈9为中空结构，中空尺寸与冲头5相匹配，且围绕中空部均匀设有4个凹槽，下模模块置于下压边圈9凹槽内，并能够在下压边圈9内上下移动拆卸。下压边圈9规格与上压边圈3相匹配，下模模块数量及位置根据所需包边连接情况而定。下模模块包括带刃口模块10和平头模块11。

如图3所示，带刃口模块10上具有凸起刃口，其与冲头5底端的刃口共同作用能够实现对上板12的切边折弯及下板13的冲孔落料。上板12折边在冲头5内模块作用下再次折弯后，平头模块11代替带刃口模块10在下压边圈9内向上运动，对上板12折边和下板13进行压紧，实现上板12和下板13的局部包边连接。

下面以完成金属板料局部冲孔单边包边连接，说明利用该模具实现金属板料局部冲孔包边连接的工作方法，步骤如下：

1)、上模结构1和下模结构2外层的上压边圈3和下压边圈9根据所要包边的位置压紧上板12和下板13，如图8所示，使上模组件、下模模块对准所要包边连接的位置；

2)、待模具夹紧所需包边位置后，下模结构2位置不变，向下移动上模组件，在冲头5与带刃口模块10的作用下，对上板12切边折弯，对下板13冲孔，如图9所示，并经下模结构2的中空部落出废料；

3)、上模模块4与带刃口模块10保持不动，冲头5继续向下运动预定距离，已折弯的上板12在冲头5的运动与带刃口模块10的形状限制作用下被折弯成90度，如图10(左)所示；

4)、向下移动拆卸带刃口模块10，如图10(右)所示，在下压边圈9内留出板料折弯空间，以便完成包边连接；

5)、冲头5停止向下运动，冲头5内的竖直滑块6向下运动并推动水平滑块7向冲头5外水平移动，如图11所示，水平滑块7与已折弯90度的上板12接触并通过水平运动使其继续折弯，受水平滑块7形状的影响，上板12最终被折弯成水平状并将下板13包在内部；

6)、待折弯完成时，竖直滑块6也受冲头5内腔限制，停止继续向下移动(此时，竖直滑块6底端的下斜面仍与冲头5的上斜面存在一定距离的相接，未完全相离)，水平滑块7在弹簧8的复位弹力作用下向冲头5内水平运动进行复位，并推动竖直滑块6向上移动复位，进而完成上模组件内层结构的复位；

7)、在下压边圈9内安装平头模块11，如图12所示，平头模块11向上运动，与上模模块4一起紧压上板12折边和下板13；

8)、上模模块4带动冲头5一起向上运动复位，如图13所示，然后上模结构1和下模结构2松开板料，两块板料的局部单边包边连接完成，最终包边连接结果如图15(左)所示。

金属板料局部冲孔双边、四边的包边连接方法与上面所述的单边包边连接方法相同。在进行双边、四边的包边连接时，模具中，下模结构2不变，通过更换对应的上模组件即可实现，双边与四边的局部包边连接过程及最终包边结果如图14和图15(中、右)所示。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述模具包括上模结构(1)和下模结构(2)；所述上模结构(1)和所述下模结构(2)根据金属板料内部所要包边的位置压紧上板(12)和下板(13)；

所述上模结构(1)包括上模组件和上压边圈(3)，所述上模组件包括上模模块(4)、冲头(5)和内部滑块；所述冲头(5)通过所述上模模块(4)设置在所述上压边圈(3)内，需包边侧的所述上模模块(4)底端具有凸起口，其竖直平面与所述冲头(5)的竖直平面相平；所述上模模块(4)能够与所述冲头(5)一起在所述上压边圈(3)内上下移动；所述冲头(5)底端具有刃口，所述内部滑块安装在所述冲头(5)内；

所述下模结构(2)包括下压边圈(9)和下模模块，所述下压边圈(9)为中空结构，中空尺寸与所述冲头(5)相匹配，且围绕中空部均匀设有4个凹槽；所述下模模块置于所述凹槽内，并能够在所述下压边圈(9)内上下移动拆卸；所述下模模块包括带刃口模块(10)和平头模块(11)；所述带刃口模块(10)顶面一端具有凸起刃口；

所述上模组件向下移动时，所述带刃口模块(10)首先配合所述冲头(5)对所述上板(12)与所述下板(13)内部所要包边的位置分别进行切边折弯与冲孔落料；其次，所述冲头(5)继续向下移动，并通过所述内部滑块对所述上板(12)折边进行再次折弯；然后，所述内部滑块复位，且其外表面与所述冲头(5)外表面齐平；最后，需包边侧的所述带刃口模块(10)由所述平头模块(11)替换，所述平头模块(11)与所述上模模块(4)紧压所述上板(12)折边和所述下板(13)，完成所述上板(12)和所述下板(13)的局部冲孔包边连接。

2.根据权利要求1所述的金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述内部滑块包括水平滑块(7)；所述水平滑块(7)水平安装在所述冲头(5)内，并能够水平往复进出所述冲头(5)。

3.根据权利要求2所述的金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述内部滑块还包括竖直滑块(6)，所述竖直滑块(6)和所述水平滑块(7)垂直相接安装在所述冲头(5)内；所述竖直滑块(6)能够上下移动；当所述竖直滑块(6)向下运动时推动所述水平滑块(7)向所述冲头(5)外水平移动；当所述水平滑块(7)复位时，推动所述竖直滑块(6)向上移动复位。

4.根据权利要求3所述的金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述水平滑块(7)和所述竖直滑块(6)相接端分别具有上、下斜面。

5.根据权利要求3所述的金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述上模组件还包括弹簧(8)，所述水平滑块(7)通过所述弹簧(8)安装在所述冲头(5)内，所述水平滑块(7)伸出所述冲头(5)后，在所述弹簧(8)的复位弹力作用下复位，所述水平滑块(7)外表面与所述冲头(5)外表面齐平。

6.根据权利要求1所述的金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述上模模块(4)内侧具有相对设置的竖直凹槽和限位凹槽；所述冲头(5)相对两侧分别具有凸块，所述凸块分别安装在所述上模模块(4)的所述竖直凹槽和所述限位凹槽内。

7.根据权利要求1所述的金属板料局部冲孔包边连接模具，其特征在于，所述冲头(5)为单边刃口冲头、双边刃口冲头或四边刃口冲头。

8.一种根据权利要求5所述的金属板料局部冲孔包边连接模具的工作方法，其特征在于，所述工作方法步骤如下：

(1)、根据所要包边的位置上压边圈(3)和下压边圈(9)压紧上板(12)和下板(13)，使上模组件、下模模块对准金属板料内部所要包边连接的位置；

(2)、下模结构(2)位置不变，向下移动上模组件，在冲头(5)底端的刃口与带刃口模块(10)上凸起刃口的作用下，对上板(12)切边折弯，对下板(13)冲孔落料；

(3)、上模模块(4)与带刃口模块(10)保持不动，冲头(5)左右两侧的凸块分别沿上模模块(4)的竖直凹槽和限位凹槽继续向下运动预定距离，已折弯的上板(12)在冲头(5)的运动与带刃口模块(10)的形状限制作用下被折弯成90度；

(4)、向下移动拆卸需包边侧的带刃口模块(10)；

(5)、冲头(5)停止向下运动，竖直滑块(6)向下运动并推动水平滑块(7)向冲头(5)外水平移动，水平滑块(7)水平推动已折弯90度的上板(12)继续折弯，受水平滑块(7)形状的影响，上板(12)最终被折弯成水平状并将下板(13)包在内部；

(6)、折弯完成后，竖直滑块(6)受冲头(5)内部结构的限制而停止继续向下移动，水平滑块(7)在弹簧(8)复位弹力作用下向冲头(5)内水平运动，并推动竖直滑块(6)向上移动复位，水平滑块(7)外表面与冲头(5)外表面齐平；

(7)、在下压边圈(9)内需包边侧安装平头模块(11)，平头模块(11)向上运动，与上模模块(4)一起压紧上板(12)折边和下板(13)；

(8)、上模模块(4)带动冲头(5)一起向上运动复位，上模结构(1)和下模结构(2)松开板料，两块板料的局部包边连接完成。

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