CN110496892A - 基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具 - Google Patents

基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具 Download PDF

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Abstract

基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具属于波纹顶板封头结构的专用制造装置领域,其包括上模机构、下模机构和四个导柱导套机构,上模机构包括上模座、上模固定板、四列上模弹簧组、左侧压料板、右侧压料板、切断凸模和多个压型凸模;下模机构包括下模座、退料板弹簧组、切断凹模左固定板、切断凹模右固定板、切断凹模机构和两列波纹板封头压型镶嵌块。本发明的模具能对单面波纹顶板毛坯件的全部封头实现一次性同步成型,将波纹板在任意给定位置横向截断,尤其可以一次性生成两个互为镜像的波纹板成品件,并实现废料的自动退料,产品成型可控性强、精度好,生产效率高,维护方便。

Description

基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具
技术领域
本发明属于波纹顶板封头结构的专用制造装置领域,具体涉及一种基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具。
背景技术
如图1和图2所示,轨道客车所使用的某型单面波纹顶板毛坯件1a是由厚度为T、宽度为W的整体不锈钢平板压型制成,其全部波峰凸槽1-1均位于不锈钢平板的同一侧,彼此相邻的两个波峰凸槽1-1之间形成波谷凹槽1-2。任意毗邻的两个波峰凸槽1-1的间距值N均为已知量。如图3所示,波峰凸槽1-1的横断面为等腰梯形,其梯形的高为h、下底长度为S、上底长度为c,梯形的腰线与梯形的高线之间所成夹角为β,梯形的四个顶角均设有半径为R1的圆角;S=c+2htanβ。
在后续的精加工工序中,单面波纹顶板毛坯件1a还需被横向截断形成两块波纹顶板1,并在波纹顶板1上对应截断位置处的每个波峰凸槽1-1端部均进一步压型生成一个封头1-3。
如图4至图6所示,符合图纸理论结构尺寸的标准封头1-3包括两条堆叠凸台1-3-1、封头坡面1-3-2和封头底面1-3-3,堆叠凸台1-3-1由波峰凸槽1-1的左、右腰线分别与其梯形的上底三者堆叠压型后共同形成,并且堆叠凸台1-3-1的上端面到整体不锈钢平板下端面之间的总厚度值为3T。封头底面1-3-3的厚度为T,其由波峰凸槽1-1的梯形上底中段沉降变形形成,并与波谷凹槽1-2的平面持平。
封头坡面1-3-2的上、下边缘与波峰凸槽1-1以及封头底面1-3-3分别过渡连接,封头坡面1-3-2与波谷凹槽1-2的平面所呈的夹角为α,其二者的交线出设有半径为R2的圆角。压型成型后,堆叠凸台1-3-1沿波峰凸槽1-1开槽方向的长度值为a,封头坡面1-3-2在沿波峰凸槽1-1开槽方向上的水平投影分量的长度值为b。
如图5和图7所示,由于在对波峰凸槽1-1进行拍扁压型的过程中,波峰凸槽1-1的左、右腰线均处于不受约束的自由状态,因此,其二者的倾倒方向是完全随机的,这往往造成波峰凸槽1-1的左、右腰线并非对称相向倾倒,而是同步向左或同步向右倾倒,进而造成所形成的其中一条堆叠凸台1-3-1过于靠内,而另外一条堆叠凸台1-3-1的外边界超出图纸参数所允许的范围。又或者,波峰凸槽1-1的左、右腰线虽然相向倾倒,但其向外侧延展的变形量过大,造成两条堆叠凸台1-3-1的外边界同时超出图纸参数所允许的范围。上述三种情况均会导致堆叠凸台1-3-1的重叠区域过窄,且其总厚度值不足以达到3T的尺寸参数要求,进而造成堆叠凸台1-3-1的承力结构不对称或力学结构脆弱,并影响美观和密封性能,无法满足设计需求。
为克服上述封头坡面1-3-2成形过程中,波峰凸槽1-1的左、右腰线无法相向倾斜或延展变形超限的问题,可以在封头1-3压型工艺实施之前,率先在波纹顶板毛坯件1a的下端面焊接沿宽度W方向的防宽度外涨工艺板,并使每个波谷凹槽1-2的下端面均与防宽度外涨工艺板点焊固定,从而杜绝波峰凸槽1-1的左、右腰线同时向两侧延展超界的情况发生。但该方法效果有限,依旧无法克服波峰凸槽1-1的左、右腰线同步向左或同步向右倾倒的问题,而且,防宽度外涨工艺板的制做和点焊比较繁琐,不仅费时费力,效率低,而且存在损伤工件的风险。
另一方面,由于封头底面1-3-3与两个堆叠凸台1-3-1存在2T的高度差,因此封头底面1-3-3在切断过程中处于不受约束的自由状态。由此导致常规凸模的平刃口只能率先对两个堆叠凸台1-3-1的上端面进行切断,却无法对封头底面1-3-3进行同步施压和切断,进而造成封头底面1-3-3在此切断过程中出现严重的上翘翻边变形,造成封头外观质量差,无法满足产品美观度的设计要求。同时,堆叠凸台1-3-1的总厚度值为3T,导致其结构强度较大,利用常规的平刃口凸模对其进行切断时,经常出现因其凸模的平刃口局部受力过大而造成崩刃的情况,从而导致平刃口凸模的刃口部位使用寿命低,刃口修磨次数多,经济效益差的问题。
上述两大原因导致现有的单面波纹顶板毛坯件1a无法应用常规成形模具或切断模具直接制得,因此其仅能在预加防宽度外涨工艺板的前提下,采用手工锤击修型的常规拍扁成形方式逐一完成每个堆叠凸台1-3-1的对称成形,待其形成全部封头1-3均拍扁成型之后,再将单面波纹顶板毛坯件1a沿中线锯断,最后,再拆除防宽度外涨工艺板。导致现有的单面波纹顶板封头成型工艺复杂陈旧、成本高昂,生产效率低,经济效益差。
发明内容
为了解决现有常规的拍扁成形模具无法对单面波纹顶板毛坯件的波峰凸槽的左、右腰线的拍扁倾倒方向做出引导和限位,也无法确保同一封头上的两个堆叠凸台彼此对称,更无法保障堆叠凸台的宽度和厚度参数符合工艺要求。同时,现有的常规平刃口凸模对堆叠凸台进行切断时,经常出现因其凸模的平刃口局部受力过大而造成崩刃的情况,从而导致平刃口凸模的刃口部位使用寿命低,以及采用防宽度外涨工艺板和手工锤击修型的现有的单面波纹顶板封头成型,并将单面波纹顶板毛坯件沿中线锯断的旧有工艺方法技术陈旧而复杂、生产效率低,经济效益差的技术问题,本发明提供一种基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下:
基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具,其包括上模机构、下模机构和四个导柱导套机构,每个导柱导套机构的上、下两端均分别与上模机构和下模机构垂向固连;
所述上模机构包括上模座、上模固定板、四列上模弹簧组、左侧压料板、右侧压料板、切断凸模和多个压型凸模;所述压型凸模的主体结构是高度为P、沿Y轴向的长度m,沿X轴向的厚度值为S的矩形四棱柱,其压型凸模底面的外侧棱线开设倒角并形成封头斜面拍扁压型坡面,封头斜面拍扁压型坡面与压型凸模底面的夹角为θ,其二者的交线处设有圆角R2;压型凸模底面沿Y轴方向的长度值为a;压型凸模的上端面设有压型凸模紧固螺孔;
所述切断凸模的主体结构是长度为L、高为K、宽度为d的矩形棱柱,其上端面设有多个切断凸模紧固螺孔;切断凸模的下端面上按照跨度为N的间距顺次开设有多个堆叠凸台避让槽组,每个堆叠凸台避让槽组均包括间距为S的两个堆叠凸台容纳凹槽;所述堆叠凸台容纳凹槽是深度值为n的等腰梯形槽,其开槽宽度值为e、作为等腰梯形腰线的开槽侧壁与开槽底面呈45°倾角;堆叠凸台容纳凹槽的开槽侧壁与开槽底面的交线设有圆角R3;
两列压型凸模互为镜像地对称布置于切断凸模的左右两侧并共同构成一个非字形的切断及拍扁压型凸模机构;所述每个堆叠凸台避让槽组的左右两侧均对应设有一个压型凸模,且两列压型凸模的上端面均与切断凸模上端面共面;压型凸模底面与切断凸模的下端面之间的切断刃口高度差为Q=K-P;同一列的压型凸模间距为N;K为切断凸模的高度,其取值范围是波峰凸槽高度h的7~9倍;
所述上模座的上端面上设有四列上模座弹簧导柱沉孔,每个上模座弹簧导柱沉孔的底部开设有一个同轴对应的上模座压料板螺钉通过孔;上模座的四角分别设有一个上模导套孔;
上模固定板的端面上设有两列上模固定板弹簧通孔,每一列上模弹簧组均包括多个上模弹簧机构,上模弹簧机构包括压料板弹簧和压料板螺钉,压料板螺钉顺次包括端头、光杆和螺纹端头;
所述左侧压料板的厚度值为h3,其右侧壁上设有多个左侧压料板压型凸模卡位槽,左侧压料板的上端面上设有两列左侧压料板弹簧定位圆槽;每个左侧压料板弹簧定位圆槽的中心均设有压料板螺钉螺纹孔;左侧压料板压型凸模卡位槽是长度为f、宽度为S的矩形垂向通槽;在每个左侧压料板压型凸模卡位槽后侧的左侧压料板的下端面上,均对应设有一个左侧压料板镶块上半部定位槽;左侧压料板镶块上半部定位槽的深度为h,其横断面与波峰凸槽的等腰梯形外壁形状完全匹配;
右侧压料板的厚度值为h3,其左侧壁上设有多个右侧压料板压型凸模卡位槽,右侧压料板的上端面上设有两列右侧压料板弹簧定位圆槽,每个右侧压料板弹簧定位圆槽的中心均设有压料板螺钉螺纹孔;右侧压料板压型凸模卡位槽是长度为f、宽度为S的矩形垂向通槽;在每个右侧压料板压型凸模卡位槽后侧的右侧压料板的下端面上,均对应设有一个右侧压料板镶块上半部定位槽;右侧压料板镶块上半部定位槽的深度为h,其横端面与波峰凸槽的等腰梯形外壁形状完全匹配;
左侧压料板与右侧压料板的结构互为镜像对称,其二者共同形成一个间隙值为D的切断及拍扁压型凸模水平定位机构;左侧压料板与右侧压料板分别从左、右两侧和切断凸模接触,两列压型凸模则分别对应插入左侧压料板压型凸模卡位槽和右侧压料板压型凸模卡位槽内;
所述上模固定板的厚度值为H2,其取值范围是30~50mm,上模固定板下端面的中线上设有与非字形的切断及拍扁压型凸模机构的垂向投影完全匹配的非字形上模固定板定位槽,其深度值h2的取值范围是8~15mm,非字形上模固定板定位槽包括宽度为d且沿X轴方向的切断凸模定位长槽以及对称阵列于切断凸模定位长槽两侧且均与其垂向连通的多个压型凸模定位槽;所述压型凸模定位槽沿Y轴方向的长度为f,其沿X轴方向的宽度为S,其槽底端面上设有多个与压型凸模紧固螺孔一一对应匹配且垂向贯通的压型凸模定位槽连接螺孔;切断凸模定位长槽内设有多个与切断凸模紧固螺孔一一对应匹配且垂向贯通的切断凸模定位槽连接螺孔;非字形的切断及拍扁压型凸模机构的上端嵌入非字形上模固定板定位槽内,每个切断凸模紧固螺孔均通过沉头螺栓与一个对应的切断凸模定位槽连接螺孔固连;每个压型凸模紧固螺孔均通过沉头螺栓与一个对应的压型凸模定位槽连接螺孔固连;上模固定板的端面上还设有贯通的两列上模固定板弹簧通孔,每个上模固定板弹簧通孔均位于非字形上模固定板定位槽的外侧;
所述每个压料板弹簧均插入一个对应的上模座弹簧导柱沉孔内,其二者同轴滑动连接,且上模座弹簧导柱沉孔对压料板弹簧的顶部端头沿轴向限位;两列上模弹簧组中的上模弹簧机构均从一个对应上模固定板弹簧通孔中穿过;另外两列上模弹簧组则分别位于上模固定板的两侧;每个压料板螺钉的下端均与一个左侧压料板弹簧定位圆槽或右侧压料板弹簧定位圆槽中心的压料板弹簧导柱螺纹孔通过螺纹连接;每个压料板弹簧的上端均嵌入一个对应的上模座弹簧导柱沉孔内,每个压料板弹簧的下端均嵌入一个对应的左侧压料板弹簧定位圆槽或右侧压料板弹簧定位圆槽内;全部压料板弹簧均处于开模状态下的自由长度时,上模固定板的下端面与切断及拍扁压型凸模水平定位机构的上端面之间留有一个切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G;
所述下模机构包括下模座、退料板弹簧组、切断凹模左固定板、切断凹模右固定板、切 断凹模机构和两列波纹板封头压型镶嵌块;下模座的中部开设有双侧固定板限位浅槽,双侧固定板限位浅槽的中心线上开设有一列退料板弹簧座孔,双侧固定板限位浅槽外侧的四角分别设有一个下模导柱孔;每个导柱导套机构的上、下两端与一个上模导套孔以及一个下模导柱孔分别对应固连;退料板弹簧组的每个弹簧下半部均嵌入一个对应的退料板弹簧座孔内;
所述切断凹模机构包括结构互为镜像且刃口相对放置的左侧切断刃和右侧切断刃,其二者的间距值为d+0.2T,d为切断凸模的宽度值,d的取值范围是25~35mm;左侧切断刃的刃口位于其上端面的右侧边缘,其刃口下方的侧壁上设有一列贯通的左切断刃沉孔;左侧切断刃和右侧切断刃二者互为镜像对称布置;右侧切断刃的刃口位于其上端面的左侧边缘,其刃口下方的侧壁上设有一列贯通的右切断刃沉孔;
切断凹模右固定板的左侧壁上设有多个贯通的右侧固定板水平螺纹孔,在靠近切断凹模固定板上端面的左侧边缘开设有多个切断凹模右固定板镶块下半部定位槽;切断凹模右固定板镶块下半部定位槽的轮廓线与单个波纹板封头压型镶嵌块的垂向投影轮廓线完全相同;切断凹模左固定板与切断凹模右固定板互为镜像结构且彼此对称布置,切断凹模左固定板的右侧壁上设有多个贯通的左侧固定板水平螺纹孔,在靠近切断凹模左固定板上端面的右侧边缘开设有多个切断凹模左固定板镶块下半部定位槽;切断凹模左固定板镶块下半部定位槽的轮廓线与单个波纹板封头压型镶嵌块的垂向投影轮廓线完全相同;每个波纹板封头压型镶嵌块的下半部均嵌入并固连于一个对应的切断凹模左固定板镶块下半部定位槽或一个对应切断凹模右固定板镶块下半部定位槽中;
左侧切断刃与切断凹模左固定板固连,其二者中的每个左切断刃沉孔均通过一个沉头螺栓与一个对应的左侧固定板水平螺纹孔固连;右侧切断刃与切断凹模右固定板固连,其二者中的每个右切断刃沉孔均通过一个沉头螺栓与一个对应的右侧固定板水平螺纹孔固连;长四棱柱结构的退料板夹位于左侧切断刃与右侧切断刃的夹缝之中,并与其二者均垂向滑动连接;
所述切断凹模左固定板、切断凹模右固定板、切断凹模机构以及两列波纹板封头压型镶嵌块共同构成一个双刃口切断下模及封头成型及机构F;双刃口切断下模及封头成型及机构F嵌入双侧固定板限位浅槽内,其切断凹模左固定板和切断凹模右固定板的外缘均分别受双侧固定板限位浅槽的左、右内侧壁限位,切断凹模机构布置于双侧固定板限位浅槽的中线上,且退料板弹簧组的每个弹簧均支撑在退料板的下方;
所述波纹板封头压型镶嵌块包括波峰凸槽防变形垫块和封头斜面拍扁成型垫块,所述波峰凸槽防变形垫块包括一体成型的波峰凸槽随形支撑块和矩形基座,波峰凸槽随形支撑块是横断面与波峰凸槽的等腰梯形内壁形状完全匹配的梯形棱柱,矩形基座的轮廓线形状是波峰凸槽随形支撑块的垂向投影;矩形基座的厚度值与切断凹模左固定板镶块下半部定位槽的深度值以及切断凹模右固定板镶块下半部定位槽的深度值均为J;所述封头斜面拍扁成型垫块包括一体成型的封头坡度随形垫块端头和等腰形基座,封头坡度随形垫块端头的上端面是与水平面夹角为γ的斜面结构,γ=θ;封头坡度随形垫块端头的垂向投影是上底宽度为E,梯形的高线为M,梯形的下底宽度为S的等腰形梯形;封头坡度随形垫块端头上底宽度值E=c-0.5mm,c为波峰凸槽的横断面等腰梯形的上底长度值;封头坡度随形垫块端头的高线M=b-δ3,b为封头坡面1-3-2在沿波峰凸槽开槽方向上的水平投影分量的长度值;垫块端头尺寸余量δ3的取值范围是4~5mm;封头坡度随形垫块端头的左、右侧翼是均与波峰凸槽的等腰梯形横断面腰线倾角相匹配的倾斜端面,且封头坡度随形垫块端头的左、右侧翼与封头坡度随形垫块端头的上端面的交线处均设有半径为R1的圆角;等腰形基座的轮廓线形状是 封头坡度随形垫块端头的垂向投影,其厚度值为J;波峰凸槽随形支撑块和封头坡度随形垫块端头的高度值均为H1,H1与波峰凸槽的等腰梯形的高h相等;波峰凸槽防变形垫块的上端面上设有多个垂向贯通的沉孔,其每个沉孔均通过对应的一个沉头螺钉与切断凹模左固定板镶块下半部定位槽或切断凹模右固定板镶块下半部定位槽二者凹槽底面上的螺孔固连;
所述左侧压料板镶块上半部定位槽和右侧压料板镶块上半部定位槽的开槽面型均与波峰凸槽随形支撑块的外形轮廓相同,且与对应位置的波峰凸槽随形支撑块的外壁之间存在厚度为T的间隙。
所述各个堆叠凸台避让槽组的间距值为N;堆叠凸台容纳凹槽的深度值为n=2T;堆叠凸台容纳凹槽的开槽宽度值e的取值如下式:
e=0.5h(1/cosβ-tanβ)+T……(1);
式中,h为波峰凸槽的等腰梯形的高;S为波峰凸槽的等腰梯形的下底长度;β为波峰凸槽的等腰梯形的腰线与高线之间所成夹角;T为单面波纹顶板毛坯件的不锈钢平板厚度。
所述封头斜面拍扁压型坡面与压型凸模底面的夹角为θ=α+0.5°;所述退料板弹簧组中的弹簧行程比切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G大1~5mm。
所述切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G的初始最大值依据下式求解:
Gmax=Q+h-2T+δ1……(2);
式中,Q为压型凸模底面与切断凸模的下端面之间的切断刃口高度差为;h为波峰凸槽的等腰梯形的高;T为单面波纹顶板毛坯件的不锈钢平板厚度,δ1是切断凸模的修磨余量,其取值范围是2~10mm。
所述压型凸模底面与切断凸模的下端面之间的切断刃口高度差Q=3T+δ2,δ2为参量Q的精度余量,其取值范围是3~6mm,最佳值为5mm,其中T为单面波纹顶板毛坯件的不锈钢平板厚度值;压型凸模的长度值m=a+b;左侧压料板压型凸模卡位槽和右侧压料板压型凸模卡位槽二者的长度值f=m-0.5mm;左侧压料板压型凸模卡位槽和右侧压料板压型凸模卡位槽二者的矩形垂向通槽宽度值S均与压型凸模沿X轴向的厚度值相同,并采用滑动配合。
所述切断及拍扁压型凸模水平定位机构中,左侧压料板与右侧压料板的间隙值D=d+0.2T,其中,d为切断凸模主体结构的宽度值,T为单面波纹顶板毛坯件的不锈钢平板厚度。
本发明的有益效果是:该波纹顶板封头切断模具的两列压型凸模互为镜像地对称布置于切断凸模的左右两侧并共同构成一个非字形的切断及拍扁压型凸模机构;每个堆叠凸台避让槽组的左右两侧均对应设有一个压型凸模,且两列压型凸模的上端面均与切断凸模上端面共面;压型凸模底面与切断凸模的下端面之间的切断刃口高度差为Q=K-P;切断凸模的下端面上按照跨度为N的间距顺次开设有多个堆叠凸台避让槽组,各个堆叠凸台避让槽组的间距值为N;深度值为n=2T的堆叠凸台容纳凹槽,其开槽宽度值e根据发明所给出的式(1)确定,在废料带的切断过程中,每个拍扁压型生成的堆叠凸台的端部刚好嵌入对应的堆叠凸台容纳凹槽内,由此使得切断凸模的左右刃口可以同时对全部堆叠凸台以及封头底面实施同步切断,从而避免了刃口部位只能对厚度值为3T的堆叠凸台率先施加压力并导致刃口局部压力过大和崩坏的情况发生,进而克服了频繁修磨或刃口的问题,起到节约生产成本和提高经济效益的作用。
压型凸模底面与切断凸模的下端面之间的切断刃口高度差Q依据本包含有精度余量δ2 的经验公式计算。切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G的初始最大值依据下本发明所给出的式(2)求解。切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G的最小值Gmin=0时,压料板弹簧的弹性形变量最大,其用于确保防止上模固定板与退料板之间留有0~8mm的间隙,避免两者发生干涉。
左侧压料板与右侧压料板的结构互为镜像对称,其二者共同形成一个间隙值为D的切断及拍扁压型凸模水平定位机构;左侧压料板与右侧压料板分别从左、右两侧和切断凸模接触,两列压型凸模则分别对应插入左侧压料板压型凸模卡位槽和右侧压料板压型凸模卡位槽内。左侧压料板压型凸模卡位槽和右侧压料板压型凸模卡位槽二者均与压型凸模沿X轴向滑动配合。
波纹板封头压型镶嵌块中的波峰凸槽随形支撑块是横断面与波峰凸槽的等腰梯形内壁形状完全匹配的梯形棱柱,矩形基座的轮廓线形状是波峰凸槽随形支撑块的垂向投影;封头坡度随形垫块端头的上端面是与水平面夹角为γ的斜面结构,γ=θ,封头斜面拍扁压型坡面与压型凸模底面的夹角为θ=α+0.5°此两个夹角参数作为封头坡面拍扁压型时的反回弹余量设置,已充分考虑了封头坡面的变形回弹量,从而可以有效促使封头坡面一次成型,进而提高成型精度,减少调修工作量,提高生产效率。
左侧压料板镶块上半部定位槽和右侧压料板镶块上半部定位槽的开槽面型均与波峰凸槽随形支撑块的外形轮廓相同,且与对应位置的波峰凸槽随形支撑块的外壁之间存在厚度为T的间隙。深度为h的波峰凸槽随形支撑块与深度为h的左侧压料板镶块上半部定位槽或与深度为h的右侧压料板镶块上半部定位槽之间均恰好留有高度差为的间隙,并使厚度值为T的波峰凸槽顶盖板容纳其中,不被挤压。
在应用本发明的封头切断模具对多个封头的同步成型的过程中,左侧压料板的上端面以及右侧压料板的上端面共同用于将每个波谷凹槽均压紧定位,同时,切断及拍扁压型凸模水平定位机构中的左侧压料板镶块上半部定位槽和右侧压料板镶块上半部定位槽用于同时将全部波峰凸槽均压在对应波纹板封头压型镶嵌块的上方,从而完成单面波纹顶板毛坯件在本发明的模具上的完全布置和定位。
波峰凸槽的左、右腰线在左侧压料板镶块上半部定位槽的侧壁或右侧压料板镶块上半部定位槽的侧壁限位作用下,只能同步向定位槽的中部倾倒和位移,而且,由压型凸模底面、封头斜面拍扁压型坡面、封头坡度随形垫块端头与左侧压料板压型凸模卡位槽或右侧压料板压型凸模卡位槽共同形成的封头成型腔限制了波峰凸槽在拍扁压型过程中的全部压延自由度,从而杜绝了波峰凸槽的腰线的宽度外涨和侧向偏移,提高了封头成型尺寸参数的精度,进而使其外观对称性和密封性均得以满足工艺要求。
由于切断刃口高度差Q和切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G两个关键参数尺寸链的综合设计,使得非字形的切断及拍扁压型凸模机构中的切断凸模和每个压型凸模得以实现对全部封头的同步成型制造,并使单面波纹顶板毛坯件上所有波峰凸槽和波谷凹槽部位均被可靠固定和均匀且同步地受力,从而优化了应力的传导路径和时序,彻底避免了受力点分布不均匀或受力时序不同步而导致的封头结构成型质量参差不齐、应力结构分布不均、对称性差等情况的发生。由于波纹板上被左侧压料板和右侧压料板压住的部分以及所有新生成的封头坡面均不受影响,因此避免了两侧刃口外部的波纹板型面在截断过程中的上翘变形。
退料板弹簧组中的弹簧行程比切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G大1~5mm,其能在压力机开模以后反向推动退料板将废料带从左侧切断刃的间隙中向上顶出,从而克服料件 在挤压变形后牢固地卡在模具设备的缝隙内,退料过程费时费力,生产效率低下的问题。
本发明提供的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具能对单面波纹顶板毛坯件的全部封头实现一次性同步成型,将波纹板在任意给定位置横向截断,尤其可以一次性生成两个互为镜像的波纹板成品件,并实现废料的自动退料,产品成型可控性强、精度好,生产效率高,维护方便,因此能够创造较高的经济效益,适合推广普及。
附图说明
图1是现有单面波纹顶板毛坯件1a的立体结构示意图;
图2是现有单面波纹顶板毛坯件1a的主视图;
图3是图2的中I部分的局部放大图;
图4是现有波纹顶板的立体结构示意图;
图5是图4中II部分的局部放大图;
图6是现有封头的剖面结构示意图;
图7是现有技术对波峰凸槽进行拍扁压型的原理示意图;
图8是本发明基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具的立体结构示意图;
图9是本发明基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具在开模状态下的立体结构示意图;
图10是图9所示本发明基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具在倒转状态下的立体图;
图11是本发明上模机构A的爆炸装配示意图;
图12是本发明上模机构A在倒转状态下的另一爆炸装配示意图;
图13是本发明上模座和上模固定板在倒转状态下的立体结构示意图;
图14是本发明四列上模弹簧组、左侧压料板、右侧压料板和非字形的切断及拍扁压型凸模机构C的爆炸结构示意图;
图15是本发明上模弹簧机构的爆炸结构示意图;
图16是本发明切断凸模的立体结构示意图;
图17是本发明切断凸模在倒转状态下的主视图;
图18是图17中III部分的局部放大图;
图19是图17中IV部分的局部放大图;
图20是本发明压型凸模在倒转状态下的立体结构示意图;
图21是本发明压型凸模的主视剖面示意图;
图22是本发明非字形的切断及拍扁压型凸模机构C在倒转状态下的立体结构示意图;
图23是本发明非字形的切断及拍扁压型凸模机构C的立体结构示意图;
图24是本发明非字形的切断及拍扁压型凸模机构C的左视图;
图25是本发明上模固定板右侧端部俯视结构的局部放大图;
图26是本发明上模固定板的左视图;
图27是本发明左侧压料板的仰视图;
图28是本发明左侧压料板倒转状态下的主视图;
图29是本发明切断及拍扁压型凸模水平定位机构的俯视图;
图30是本发明切断及拍扁压型凸模水平定位机构与非字形的切断及拍扁压型凸模机构C 在倒转状态下的爆炸装配示意图;
图31是本发明下模机构B的爆炸装配示意图;
图32是本发明切断凹模左固定板、切断凹模右固定板、切断凹模机构与两列波纹板封头压型镶嵌块的爆炸装配示意图;
图33是本发明切断凹模机构的爆炸装配示意图;
图34是本发明切断凹模机构的主视剖面示意图;
图35是本发明波纹板封头压型镶嵌块的立体结构示意图;
图36是本发明波纹板封头压型镶嵌块的主视图;
图37是本发明波纹板封头压型镶嵌块的俯视图;
图38是本发明基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具在合模状态下的主视图;
图39是本发明基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具在合模状态下对应图38中A-A剖面位置的剖面示意图;
图40是本发明基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具在合模状态下对应图38中B-B剖面位置的剖面示意图;
图41是图39所示结构简化后各尺寸关系示意图;
图42是本发明基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具在开模状态下的主视图;
图43是图42中V部分的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图8至图10所示,本发明的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具包括上模机构A、下模机构B和四个导柱导套机构2,每个导柱导套机构2的上、下两端均分别与上模机构A和下模机构B垂向固连。
上模机构A包括上模座3、上模固定板4、四列上模弹簧组5、左侧压料板6、右侧压料板7、切断凸模8和多个压型凸模9;如图20和图21所示,压型凸模9的主体结构是高度为P、沿Y轴向的长度m,沿X轴向的厚度值为S的矩形四棱柱,其压型凸模底面9-1的外侧棱线开设倒角并形成封头斜面拍扁压型坡面9-2,封头斜面拍扁压型坡面9-2与压型凸模底面9-1的夹角为θ,其二者的交线处设有圆角R2;压型凸模底面9-1沿Y轴方向的长度值为a;压型凸模9的上端面设有压型凸模紧固螺孔9-3。
如图16至图19以及图所示,切断凸模8的主体结构是长度为L、高为K、宽度为d的矩形棱柱,其上端面设有多个切断凸模紧固螺孔8-2;切断凸模8的下端面上按照跨度为N的间距顺次开设有多个堆叠凸台避让槽组,每个堆叠凸台避让槽组均包括间距为S的两个堆叠凸台容纳凹槽8-1;堆叠凸台容纳凹槽8-1是深度值为n的等腰梯形槽,其开槽宽度值为e、作为等腰梯形腰线的开槽侧壁与开槽底面呈45°倾角;堆叠凸台容纳凹槽8-1的开槽侧壁与开槽底面的交线设有圆角R3。
如图22至图24以及图所示,两列压型凸模9互为镜像地对称布置于切断凸模8的左右两侧并共同构成一个非字形的切断及拍扁压型凸模机构C;每个堆叠凸台避让槽组的左右两侧均对应设有一个压型凸模9,且两列压型凸模9的上端面均与切断凸模8上端面共面;压型凸模底面9-1与切断凸模8的下端面之间的切断刃口高度差为Q=K-P;同一列的压型凸模9间距为N;K为切断凸模8的高度,其取值范围是波峰凸槽1-1高度h的7~9倍。
上模座3的上端面上设有四列上模座弹簧导柱沉孔3-1,每个上模座弹簧导柱沉孔3-1的底部开设有一个同轴对应的上模座压料板螺钉通过孔3-1-1;上模座3的四角分别设有一个上模导套孔3-2。
上模固定板4的端面上设有两列上模固定板弹簧通孔4-2,每一列上模弹簧组5均包括多个上模弹簧机构5-1,上模弹簧机构5-1包括压料板弹簧5-1-1和压料板螺钉5-1-2,压料板螺钉5-1-2顺次包括端头、光杆和螺纹端头。
左侧压料板6的厚度值为h3,其右侧壁上设有多个左侧压料板压型凸模卡位槽6-2,左侧压料板6的上端面上设有两列左侧压料板弹簧定位圆槽6-1;每个左侧压料板弹簧定位圆槽6-1的中心均设有压料板螺钉螺纹孔;左侧压料板压型凸模卡位槽6-2是长度为f、宽度为S的矩形垂向通槽;在每个左侧压料板压型凸模卡位槽6-2后侧的左侧压料板6的下端面上,均对应设有一个左侧压料板镶块上半部定位槽6-3;左侧压料板镶块上半部定位槽6-3的深度为h,其横断面与波峰凸槽1-1的等腰梯形外壁形状完全匹配。
右侧压料板7的厚度值为h3,其左侧壁上设有多个右侧压料板压型凸模卡位槽7-2,右侧压料板7的上端面上设有两列右侧压料板弹簧定位圆槽7-1,每个右侧压料板弹簧定位圆槽7-1的中心均设有压料板螺钉螺纹孔;右侧压料板压型凸模卡位槽7-2是长度为f、宽度为S的矩形垂向通槽;在每个右侧压料板压型凸模卡位槽7-2后侧的右侧压料板7的下端面上,均对应设有一个右侧压料板镶块上半部定位槽7-3;右侧压料板镶块上半部定位槽7-3的深度为h,其横端面与波峰凸槽1-1的等腰梯形外壁形状完全匹配。
如图29所示,左侧压料板6与右侧压料板7的结构互为镜像对称,其二者共同形成一个间隙值为D的切断及拍扁压型凸模水平定位机构;左侧压料板6与右侧压料板7分别从左、右两侧和切断凸模8接触,两列压型凸模9则分别对应插入左侧压料板压型凸模卡位槽6-2和右侧压料板压型凸模卡位槽7-2内。
上模固定板4的厚度值为H2,其取值范围是30~50mm,上模固定板4下端面的中线上设有与非字形的切断及拍扁压型凸模机构C的垂向投影完全匹配的非字形上模固定板定位槽4-1,其深度值h2的取值范围是8~15mm,非字形上模固定板定位槽4-1包括宽度为d且沿X轴方向的切断凸模定位长槽4-1-1以及对称阵列于切断凸模定位长槽4-1-1两侧且均与其垂向连通的多个压型凸模定位槽4-1-2;压型凸模定位槽4-1-2沿Y轴方向的长度为f,其沿X轴方向的宽度为S,其槽底端面上设有多个与压型凸模紧固螺孔9-3一一对应匹配且垂向贯通的压型凸模定位槽连接螺孔4-1-2-1;切断凸模定位长槽4-1-1内设有多个与切断凸模紧固螺孔8-2一一对应匹配且垂向贯通的切断凸模定位槽连接螺孔4-1-1-1;非字形的切断及拍扁压型凸模机构C的上端嵌入非字形上模固定板定位槽内,每个切断凸模紧固螺孔8-2均通过沉头螺栓与一个对应的切断凸模定位槽连接螺孔4-1-1-1固连;每个压型凸模紧固螺孔9-3均通过沉头螺栓与一个对应的压型凸模定位槽连接螺孔4-1-2-1固连;上模固定板4的端面上还设有贯通的两列上模固定板弹簧通孔4-2,每个上模固定板弹簧通孔4-2均位于非字形上模固定板定位槽4-1的外侧。
每个压料板弹簧5-1-1均插入一个对应的上模座弹簧导柱沉孔3-1内,其二者同轴滑动连接,且上模座弹簧导柱沉孔3-1对压料板弹簧5-1-1的顶部端头沿轴向限位;如图40所示,两列上模弹簧组5中的上模弹簧机构5-1均从一个对应上模固定板弹簧通孔4-2中穿过;另外两列上模弹簧组5则分别位于上模固定板4的两侧;每个压料板螺钉5-1-2的下端均与一 个左侧压料板弹簧定位圆槽6-1或右侧压料板弹簧定位圆槽7-1中心的压料板弹簧导柱螺纹孔通过螺纹连接;每个压料板弹簧5-1-1的上端均嵌入一个对应的上模座弹簧导柱沉孔3-1内,每个压料板弹簧5-1-1的下端均嵌入一个对应的左侧压料板弹簧定位圆槽6-1或右侧压料板弹簧定位圆槽7-1内;全部压料板弹簧5-1-1均处于开模状态下的自由长度时,上模固定板4的下端面与切断及拍扁压型凸模水平定位机构的上端面之间留有一个切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G。
如图31所示,下模机构B包括下模座10、退料板弹簧组11、切断凹模左固定板12、切断凹模右固定板13、切断凹模机构14和两列波纹板封头压型镶嵌块15;下模座10的中部开设有双侧固定板限位浅槽10-3,双侧固定板限位浅槽10-3的中心线上开设有一列退料板弹簧座孔10-2,双侧固定板限位浅槽10-3外侧的四角分别设有一个下模导柱孔10-1;每个导柱导套机构2的上、下两端与一个上模导套孔3-2以及一个下模导柱孔10-1分别对应固连;退料板弹簧组11的每个弹簧下半部均嵌入一个对应的退料板弹簧座孔10-2内。
如图34所示,切断凹模机构14包括结构互为镜像且刃口相对放置的左侧切断刃14-2和右侧切断刃14-3,其二者的间距值为d+0.2T,d为切断凸模8的宽度值,d的取值范围是25~35mm;左侧切断刃14-2的刃口位于其上端面的右侧边缘,其刃口下方的侧壁上设有一列贯通的左切断刃沉孔14-2-1;左侧切断刃14-2和右侧切断刃14-3二者互为镜像对称布置;右侧切断刃14-3的刃口位于其上端面的左侧边缘,其刃口下方的侧壁上设有一列贯通的右切断刃沉孔14-3-1。
切断凹模右固定板13的左侧壁上设有多个贯通的右侧固定板水平螺纹孔13-2,在靠近切断凹模固定板13上端面的左侧边缘开设有多个切断凹模右固定板镶块下半部定位槽13-1;切断凹模右固定板镶块下半部定位槽13-1的轮廓线与单个波纹板封头压型镶嵌块15的垂向投影轮廓线完全相同;切断凹模左固定板12与切断凹模右固定板13互为镜像结构且彼此对称布置,切断凹模左固定板12的右侧壁上设有多个贯通的左侧固定板水平螺纹孔12-2,在靠近切断凹模左固定板12上端面的右侧边缘开设有多个切断凹模左固定板镶块下半部定位槽12-1;切断凹模左固定板镶块下半部定位槽12-1的轮廓线与单个波纹板封头压型镶嵌块15的垂向投影轮廓线完全相同;每个波纹板封头压型镶嵌块15的下半部均嵌入并固连于一个对应的切断凹模左固定板镶块下半部定位槽12-1或一个对应切断凹模右固定板镶块下半部定位槽13-1中。
如图40所示,左侧切断刃14-2与切断凹模左固定板12固连,其二者中的每个左切断刃沉孔14-2-1均通过一个沉头螺栓与一个对应的左侧固定板水平螺纹孔12-2固连;右侧切断刃14-3与切断凹模右固定板13固连,其二者中的每个右切断刃沉孔14-3-1均通过一个沉头螺栓与一个对应的右侧固定板水平螺纹孔13-2固连;长四棱柱结构的退料板14-1夹位于左侧切断刃14-2与右侧切断刃14-3的夹缝之中,并与其二者均垂向滑动连接。
切断凹模左固定板12、切断凹模右固定板13、切断凹模机构14以及两列波纹板封头压型镶嵌块15共同构成一个双刃口切断下模及封头成型及机构F;双刃口切断下模及封头成型及机构F嵌入双侧固定板限位浅槽10-3内,其切断凹模左固定板12和切断凹模右固定板13的外缘均分别受双侧固定板限位浅槽10-3的左、右内侧壁限位,切断凹模机构14布置于双侧固定板限位浅槽10-3的中线上,且退料板弹簧组11的每个弹簧均支撑在退料板14-1的下方。
波纹板封头压型镶嵌块15包括波峰凸槽防变形垫块15-2和封头斜面拍扁成型垫块15-1, 波峰凸槽防变形垫块15-2包括一体成型的波峰凸槽随形支撑块15-2-1和矩形基座15-2-2,波峰凸槽随形支撑块15-2-1是横断面与波峰凸槽1-1的等腰梯形内壁形状完全匹配的梯形棱柱,矩形基座15-2-2的轮廓线形状是波峰凸槽随形支撑块15-2-1的垂向投影;矩形基座15-2-2的厚度值与切断凹模左固定板镶块下半部定位槽12-1的深度值以及切断凹模右固定板镶块下半部定位槽13-1的深度值均为J;封头斜面拍扁成型垫块15-1包括一体成型的封头坡度随形垫块端头15-1-1和等腰形基座15-1-2,封头坡度随形垫块端头15-1-1的上端面是与水平面夹角为γ的斜面结构,γ=θ,该夹角参数γ作为封头坡面1-3-2拍扁压型时的反回弹余量设置,已充分考虑了封头坡面1-3-2的变形回弹量,从而可以有效促使封头坡面1-3-2一次成型,进而提高成型精度,减少调修工作量,提高生产效率;封头坡度随形垫块端头15-1-1的垂向投影是上底宽度为E,梯形的高线为M,梯形的下底宽度为S的等腰形梯形;封头坡度随形垫块端头上底宽度值E=c-0.5mm,c为波峰凸槽1-1的横断面等腰梯形的上底长度值;封头坡度随形垫块端头的高线M=b-δ3,b为封头坡面1-3-2在沿波峰凸槽1-1开槽方向上的水平投影分量的长度值;垫块端头尺寸余量δ3的取值范围是4~5mm;封头坡度随形垫块端头15-1-1的左、右侧翼是均与波峰凸槽1-1的等腰梯形横断面腰线倾角相匹配的倾斜端面,且封头坡度随形垫块端头15-1-1的左、右侧翼与封头坡度随形垫块端头15-1-1的上端面的交线处均设有半径为R1的圆角;等腰形基座15-1-2的轮廓线形状是封头坡度随形垫块端头15-1-1的垂向投影,其厚度值为J;波峰凸槽随形支撑块15-2-1和封头坡度随形垫块端头15-1-1的高度值均为H1,H1与波峰凸槽1-1的等腰梯形的高h相等;波峰凸槽防变形垫块15-2的上端面上设有多个垂向贯通的沉孔,其每个沉孔均通过对应的一个沉头螺钉与切断凹模左固定板镶块下半部定位槽12-1或切断凹模右固定板镶块下半部定位槽13-1二者凹槽底面上的螺孔固连。
左侧压料板镶块上半部定位槽6-3和右侧压料板镶块上半部定位槽7-3的开槽面型均与波峰凸槽随形支撑块15-2-1的外形轮廓相同,且与对应位置的波峰凸槽随形支撑块15-2-1的外壁之间存在厚度为T的间隙。
各个堆叠凸台避让槽组的间距值为N;堆叠凸台容纳凹槽8-1的深度值为n=2T;堆叠凸台容纳凹槽8-1的开槽宽度值e的取值如下式:
e=0.5h(1/cosβ-tanβ)+T (1)
式1中,h为波峰凸槽1-1的等腰梯形的高;S为波峰凸槽1-1的等腰梯形的下底长度;β为波峰凸槽1-1的等腰梯形的腰线与高线之间所成夹角;T为单面波纹顶板毛坯件1a的不锈钢平板厚度。
封头斜面拍扁压型坡面9-2与压型凸模底面9-1的夹角为θ=α+0.5°,该坡角参数θ作为封头坡面1-3-2拍扁压型时的反回弹余量设置,已充分考虑了封头坡面1-3-2的变形回弹量,从而可以有效促使封头坡面1-3-2一次成型,进而提高成型精度,减少调修工作量,提高生产效率;退料板弹簧组11中的弹簧行程比切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G大1~5mm。
如图42和图43所示,切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G的初始最大值依据下式求解:
Gmax=Q+h-2T+δ1 (2)
式2中,Q为压型凸模底面9-1与切断凸模8的下端面之间的切断刃口高度差为;h为波峰凸槽1-1的等腰梯形的高;T为单面波纹顶板毛坯件1a的不锈钢平板厚度,δ1是切断凸模8的修磨余量,其取值范围是2~10mm;如图41所示,切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G的最小值Gmin=0时,压料板弹簧5-1-1的弹性形变量最大,其用于确保防止上模固定板4与退料板14-1之间应留有0~8mm的间隙,避免两者发生干涉。
压型凸模底面9-1与切断凸模8的下端面之间的切断刃口高度差Q=3T+δ2,δ2为参量Q的精度余量,其取值范围是3~6mm,最佳值为5mm,其中T为单面波纹顶板毛坯件1a的不锈钢平板厚度值;压型凸模9的长度值m=a+b;左侧压料板压型凸模卡位槽6-2和右侧压料板压型凸模卡位槽7-2二者的长度值f=m-0.5mm;左侧压料板压型凸模卡位槽6-2和右侧压料板压型凸模卡位槽7-2二者的矩形垂向通槽宽度值S均与压型凸模9沿X轴向的厚度值相同,并采用滑动配合。
切断及拍扁压型凸模水平定位机构中,左侧压料板6与右侧压料板7的间隙值D=d+0.2T,其中,d为切断凸模8主体结构的宽度值,T为单面波纹顶板毛坯件1a的不锈钢平板厚度。
具体应用本发明的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具时,使上模机构A的上端面、下模机构B的下端面分别与公知的压力机固连。选用上海则凯模具配件有限公司生产的50×330型高精度定位滚珠导柱导套作为导柱导套机构2,从而增强上模机构A和下模机构B的导向定位精度,以降低加工误差。波峰凸槽随形支撑块15-2-1和矩形基座15-2-2的参数设定由公知的三维机械模型设计软件依据标准封头1-3模型结构的内腔进行反向铸模成型或具有同等功能的布尔运算生成。
将单面波纹顶板毛坯件1a横放在下模机构B上,使其各波峰凸槽1-1均扣合在对应的波纹板封头压型镶嵌块15上,此后,沿Y轴方向调整单面波纹顶板毛坯件1a在下模机构B上的相对位置,使单面波纹顶板毛坯件1a的X轴向中线位于退料板14-1的上方。此后,即可启动压力机,压力机滑块下行,使上模机构A在四个导柱机构2的导向作用下沿Z轴垂向缓慢下降。
由左侧压料板6的上端面以及右侧压料板7的上端面共同将每个波谷凹槽1-2均压紧定位,同时,切断及拍扁压型凸模水平定位机构中的左侧压料板镶块上半部定位槽6-3和右侧压料板镶块上半部定位槽7-3同时将全部波峰凸槽1-1均压在对应波纹板封头压型镶嵌块15的上方。此时,非字形的切断及拍扁压型凸模机构C与单面波纹顶板毛坯件1a刚刚接触,但尚未开始拍扁及切断施压;四列上模弹簧组5以及退料板弹簧组11中的弹簧尚均处于自由长度的未压缩状态,而单面波纹顶板毛坯件1a则已完成在本发明的模具上的完全布置和定位。
在退料板弹簧组11的支撑下,退料板14-1上端面的初始高度与切断凹模左固定板12以及切断凹模右固定板13的上端面持平,随着上模机构A的进一步下降,非字形的切断及拍扁压型凸模机构C开始对单面波纹顶板毛坯件1a进行施压。非字形的切断及拍扁压型凸模机构C中的每个压型凸模9恰分别与理论上的一个波峰凸槽1-1位置一一对应,因此,每个压型凸模9均可通过其自身的封头斜面拍扁压型坡面9-2与封头斜面拍扁成型垫块15-1共同完成一个对应的封头坡面1-3-2的压型成型过程。同时,每个压型凸模9均可通过其自身的压型凸模底面9-1与左侧切断刃14-2和右侧切断刃14-3的上端面共同形成拍扁挤压作用,生成封头底面1-3-3和两条堆叠凸台1-3-1。由于切断刃口高度差Q的存在,在完成拍扁压型的同时,切断凸模8的下端面与左侧切断刃14-2和右侧切断刃14-3共同形成剪刀效应,将位于切断凸模8下方的左侧切断刃14-2和右侧切断刃14-3之间的宽度为d的波纹板毛坯1切断,形成废料带,而切断过程中每个拍扁压型生成的堆叠凸台1-3-1的端部刚好嵌入对应的堆叠凸台容纳凹槽8-1内。
在上述的多个封头1-3的同步成型过程中,波峰凸槽1-1的左、右腰线在左侧压料板镶块上半部定位槽6-3的侧壁或右侧压料板镶块上半部定位槽7-3的侧壁限位作用下,只能同步向定位槽的中部倾倒和位移,而且,由压型凸模底面9-1、封头斜面拍扁压型坡面9-2、封头坡度随形垫块端头15-1-1与左侧压料板压型凸模卡位槽6-2或右侧压料板压型凸模卡位槽7-2共同形成的封头成型腔限制了波峰凸槽1-1在拍扁压型过程中的全部压延自由度,从而杜绝了波峰凸槽1-1的腰线的宽度外涨和侧向偏移,提高了封头1-3成型尺寸参数的精度,进而使其外观对称性和密封性均得以满足工艺要求。
深度为h的波峰凸槽随形支撑块15-2-1与深度为h的左侧压料板镶块上半部定位槽6-3或与深度为h的右侧压料板镶块上半部定位槽7-3之间均恰好留有高度差为T的间隙,从而使波峰凸槽1-1的顶盖板容纳其中,不被挤压。
而由于切断刃口高度差Q和切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G两个关键参数尺寸链的综合设计,使得非字形的切断及拍扁压型凸模机构C中的切断凸模8和每个压型凸模9得以实现对全部封头1-3的同步成型制造,并使单面波纹顶板毛坯件1a上所有波峰凸槽1-1和波谷凹槽1-2部位均被可靠固定和均匀且同步地受力,从而优化了应力的传导路径和时序,彻底避免了受力点分布不均匀或受力时序不同步而导致的封头结构成型质量参差不齐、应力结构分布不均、对称性差等情况的发生。
由于波纹板上被左侧压料板6和右侧压料板7压住的部分以及所有新生成的封头坡面1-3-2均不受影响,因此避免了两侧刃口外部的波纹板型面在截断过程中的上翘变形。此外,在上述波纹板及其废料带的截断过程中,每个拍扁压型生成的堆叠凸台1-3-1均嵌入对应的堆叠凸台容纳凹槽8-1内,由此使得切断凸模8的左右刃口可以同时对全部堆叠凸台1-3-1以及封头底面1-3-3实施同步切断,从而避免了刃口部位只能对厚度值为3T的堆叠凸台1-3-1率先施加压力并导致刃口局部压力过大和崩坏的情况发生,进而克服了频繁修磨或刃口的问题,起到节约生产成本和提高经济效益的作用。
在压型和截断过程中,随着切断凸模8的下行,退料板14-1在废料带的生成过程中被废料带的下端面施压,使得退料板弹簧组11缩短,并产生向上的弹性变形反作用力。
在压型和截断过程均完成后,压力机回程,使上模机构A上升并实现开模,随着切断凸模8所施加的压力逐渐撤去,退料板弹簧组11的弹簧在其弹性变形反作用力的作用下逐渐恢复其自由长度,其推动退料板14-1将废料带从左侧切断刃14-2与右侧切断刃14-3的间隙中向上顶出,从而克服了料件在挤压变形后牢固地卡在模具设备的缝隙内,需要人工敲击和撬动才能取出,导致退料过程费时费力,生产效率低下的问题。

Claims (6)

1.基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具,其特征在于:该磨具包括上模机构A、下模机构B和四个导柱导套机构(2),每个导柱导套机构(2)的上、下两端均分别与上模机构A和下模机构B垂向固连;
所述上模机构A包括上模座(3)、上模固定板(4)、四列上模弹簧组(5)、左侧压料板(6)、右侧压料板(7)、切断凸模(8)和多个压型凸模(9);所述压型凸模(9)的主体结构是高度为P、沿Y轴向的长度m,沿X轴向的厚度值为S的矩形四棱柱,其压型凸模底面(9-1)的外侧棱线开设倒角并形成封头斜面拍扁压型坡面(9-2),封头斜面拍扁压型坡面(9-2)与压型凸模底面(9-1)的夹角为θ,其二者的交线处设有圆角R2;压型凸模底面(9-1)沿Y轴方向的长度值为a;压型凸模(9)的上端面设有压型凸模紧固螺孔(9-3);
所述切断凸模(8)的主体结构是长度为L、高为K、宽度为d的矩形棱柱,其上端面设有多个切断凸模紧固螺孔(8-2);切断凸模(8)的下端面上按照跨度为N的间距顺次开设有多个堆叠凸台避让槽组,每个堆叠凸台避让槽组均包括间距为S的两个堆叠凸台容纳凹槽(8-1);所述堆叠凸台容纳凹槽(8-1)是深度值为n的等腰梯形槽,其开槽宽度值为e、作为等腰梯形腰线的开槽侧壁与开槽底面呈45°倾角;堆叠凸台容纳凹槽(8-1)的开槽侧壁与开槽底面的交线设有圆角R3;
两列压型凸模(9)互为镜像地对称布置于切断凸模(8)的左右两侧并共同构成一个非字形的切断及拍扁压型凸模机构C;所述每个堆叠凸台避让槽组的左右两侧均对应设有一个压型凸模(9),且两列压型凸模(9)的上端面均与切断凸模(8)上端面共面;压型凸模底面(9-1)与切断凸模(8)的下端面之间的切断刃口高度差为Q=K-P;同一列的压型凸模(9)间距为N;K为切断凸模(8)的高度,其取值范围是波峰凸槽(1-1)高度h的7~9倍;
所述上模座(3)的上端面上设有四列上模座弹簧导柱沉孔(3-1),每个上模座弹簧导柱沉孔(3-1)的底部开设有一个同轴对应的上模座压料板螺钉通过孔(3-1-1);上模座(3)的四角分别设有一个上模导套孔(3-2);
上模固定板(4)的端面上设有两列上模固定板弹簧通孔(4-2),每一列上模弹簧组(5)均包括多个上模弹簧机构(5-1),上模弹簧机构(5-1)包括压料板弹簧(5-1-1)和压料板螺钉(5-1-2),压料板螺钉(5-1-2)顺次包括端头、光杆和螺纹端头;
所述左侧压料板(6)的厚度值为h3,其右侧壁上设有多个左侧压料板压型凸模卡位槽(6-2),左侧压料板(6)的上端面上设有两列左侧压料板弹簧定位圆槽(6-1);每个左侧压料板弹簧定位圆槽(6-1)的中心均设有压料板螺钉螺纹孔;左侧压料板压型凸模卡位槽(6-2)是长度为f、宽度为S的矩形垂向通槽;在每个左侧压料板压型凸模卡位槽(6-2)后侧的左侧压料板(6)的下端面上,均对应设有一个左侧压料板镶块上半部定位槽(6-3);左侧压料板镶块上半部定位槽(6-3)的深度为h,其横断面与波峰凸槽(1-1)的等腰梯形外壁形状完全匹配;
右侧压料板(7)的厚度值为h3,其左侧壁上设有多个右侧压料板压型凸模卡位槽(7-2),右侧压料板(7)的上端面上设有两列右侧压料板弹簧定位圆槽(7-1),每个右侧压料板弹簧定位圆槽(7-1)的中心均设有压料板螺钉螺纹孔;右侧压料板压型凸模卡位槽(7-2)是长度为f、宽度为S的矩形垂向通槽;在每个右侧压料板压型凸模卡位槽(7-2)后侧的右侧压料板(7)的下端面上,均对应设有一个右侧压料板镶块上半部定位槽(7-3);右侧压料板镶块上半部定位槽(7-3)的深度为h,其横端面与波峰凸槽(1-1)的等腰梯形外壁形状完全匹配;
左侧压料板(6)与右侧压料板(7)的结构互为镜像对称,其二者共同形成一个间隙值为D的切断及拍扁压型凸模水平定位机构;左侧压料板(6)与右侧压料板(7)分别从左、右两侧和切断凸模(8)接触,两列压型凸模(9)则分别对应插入左侧压料板压型凸模卡位槽(6-2)和右侧压料板压型凸模卡位槽(7-2)内;
所述上模固定板(4)的厚度值为H2,其取值范围是30~50mm,上模固定板(4)下端面的中线上设有与非字形的切断及拍扁压型凸模机构C的垂向投影完全匹配的非字形上模固定板定位槽(4-1),其深度值h2的取值范围是8~15mm,非字形上模固定板定位槽(4-1)包括宽度为d且沿X轴方向的切断凸模定位长槽(4-1-1)以及对称阵列于切断凸模定位长槽(4-1-1)两侧且均与其垂向连通的多个压型凸模定位槽(4-1-2);所述压型凸模定位槽(4-1-2)沿Y轴方向的长度为f,其沿X轴方向的宽度为S,其槽底端面上设有多个与压型凸模紧固螺孔(9-3)一一对应匹配且垂向贯通的压型凸模定位槽连接螺孔(4-1-2-1);切断凸模定位长槽(4-1-1)内设有多个与切断凸模紧固螺孔(8-2)一一对应匹配且垂向贯通的切断凸模定位槽连接螺孔(4-1-1-1);非字形的切断及拍扁压型凸模机构C的上端嵌入非字形上模固定板定位槽内,每个切断凸模紧固螺孔(8-2)均通过沉头螺栓与一个对应的切断凸模定位槽连接螺孔(4-1-1-1)固连;每个压型凸模紧固螺孔(9-3)均通过沉头螺栓与一个对应的压型凸模定位槽连接螺孔(4-1-2-1)固连;上模固定板(4)的端面上还设有贯通的两列上模固定板弹簧通孔(4-2),每个上模固定板弹簧通孔(4-2)均位于非字形上模固定板定位槽(4-1)的外侧;
所述每个压料板弹簧(5-1-1)均插入一个对应的上模座弹簧导柱沉孔(3-1)内,其二者同轴滑动连接,且上模座弹簧导柱沉孔(3-1)对压料板弹簧(5-1-1)的顶部端头沿轴向限位;两列上模弹簧组(5)中的上模弹簧机构(5-1)均从一个对应上模固定板弹簧通孔(4-2)中穿过;另外两列上模弹簧组(5)则分别位于上模固定板(4)的两侧;每个压料板螺钉(5-1-2)的下端均与一个左侧压料板弹簧定位圆槽(6-1)或右侧压料板弹簧定位圆槽(7-1)中心的压料板弹簧导柱螺纹孔通过螺纹连接;每个压料板弹簧(5-1-1)的上端均嵌入一个对应的上模座弹簧导柱沉孔(3-1)内,每个压料板弹簧(5-1-1)的下端均嵌入一个对应的左侧压料板弹簧定位圆槽(6-1)或右侧压料板弹簧定位圆槽(7-1)内;全部压料板弹簧(5-1-1)均处于开模状态下的自由长度时,上模固定板(4)的下端面与切断及拍扁压型凸模水平定位机构的上端面之间留有一个切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G;
所述下模机构B包括下模座(10)、退料板弹簧组(11)、切断凹模左固定板(12)、切断凹模右固定板(13)、切断凹模机构(14)和两列波纹板封头压型镶嵌块(15);下模座(10)的中部开设有双侧固定板限位浅槽(10-3),双侧固定板限位浅槽(10-3)的中心线上开设有一列退料板弹簧座孔(10-2),双侧固定板限位浅槽(10-3)外侧的四角分别设有一个下模导柱孔(10-1);每个导柱导套机构(2)的上、下两端与一个上模导套孔(3-2)以及一个下模导柱孔(10-1)分别对应固连;退料板弹簧组(11)的每个弹簧下半部均嵌入一个对应的退料板弹簧座孔(10-2)内;
所述切断凹模机构(14)包括结构互为镜像且刃口相对放置的左侧切断刃(14-2)和右侧切断刃(14-3),其二者的间距值为d+0.2T,d为切断凸模(8)的宽度值,d的取值范围是25~35mm;左侧切断刃(14-2)的刃口位于其上端面的右侧边缘,其刃口下方的侧壁上设有一列贯通的左切断刃沉孔(14-2-1);左侧切断刃(14-2)和右侧切断刃(14-3)二者互为镜像对称布置;右侧切断刃(14-3)的刃口位于其上端面的左侧边缘,其刃口下方的侧壁上设有一列贯通的右切断刃沉孔(14-3-1);
切断凹模右固定板(13)的左侧壁上设有多个贯通的右侧固定板水平螺纹孔(13-2),在靠近切断凹模固定板(13)上端面的左侧边缘开设有多个切断凹模右固定板镶块下半部定位槽(13-1);切断凹模右固定板镶块下半部定位槽(13-1)的轮廓线与单个波纹板封头压型镶嵌块(15)的垂向投影轮廓线完全相同;切断凹模左固定板(12)与切断凹模右固定板(13)互为镜像结构且彼此对称布置,切断凹模左固定板(12)的右侧壁上设有多个贯通的左侧固定板水平螺纹孔(12-2),在靠近切断凹模左固定板(12)上端面的右侧边缘开设有多个切断凹模左固定板镶块下半部定位槽(12-1);切断凹模左固定板镶块下半部定位槽(12-1)的轮廓线与单个波纹板封头压型镶嵌块(15)的垂向投影轮廓线完全相同;每个波纹板封头压型镶嵌块(15)的下半部均嵌入并固连于一个对应的切断凹模左固定板镶块下半部定位槽(12-1)或一个对应切断凹模右固定板镶块下半部定位槽(13-1)中;
左侧切断刃(14-2)与切断凹模左固定板(12)固连,其二者中的每个左切断刃沉孔(14-2-1)均通过一个沉头螺栓与一个对应的左侧固定板水平螺纹孔(12-2)固连;右侧切断刃(14-3)与切断凹模右固定板(13)固连,其二者中的每个右切断刃沉孔(14-3-1)均通过一个沉头螺栓与一个对应的右侧固定板水平螺纹孔(13-2)固连;长四棱柱结构的退料板(14-1)夹位于左侧切断刃(14-2)与右侧切断刃(14-3)的夹缝之中,并与其二者均垂向滑动连接;
所述切断凹模左固定板(12)、切断凹模右固定板(13)、切断凹模机构(14)以及两列波纹板封头压型镶嵌块(15)共同构成一个双刃口切断下模及封头成型及机构F;双刃口切断下模及封头成型及机构F嵌入双侧固定板限位浅槽(10-3)内,其切断凹模左固定板(12)和切断凹模右固定板(13)的外缘均分别受双侧固定板限位浅槽(10-3)的左、右内侧壁限位,切断凹模机构(14)布置于双侧固定板限位浅槽(10-3)的中线上,且退料板弹簧组(11)的每个弹簧均支撑在退料板(14-1)的下方;
所述波纹板封头压型镶嵌块(15)包括波峰凸槽防变形垫块(15-2)和封头斜面拍扁成型垫块(15-1),所述波峰凸槽防变形垫块(15-2)包括一体成型的波峰凸槽随形支撑块(15-2-1)和矩形基座(15-2-2),波峰凸槽随形支撑块(15-2-1)是横断面与波峰凸槽(1-1)的等腰梯形内壁形状完全匹配的梯形棱柱,矩形基座(15-2-2)的轮廓线形状是波峰凸槽随形支撑块(15-2-1)的垂向投影;矩形基座(15-2-2)的厚度值与切断凹模左固定板镶块下半部定位槽(12-1)的深度值以及切断凹模右固定板镶块下半部定位槽(13-1)的深度值均为J;所述封头斜面拍扁成型垫块(15-1)包括一体成型的封头坡度随形垫块端头(15-1-1)和等腰形基座(15-1-2),封头坡度随形垫块端头(15-1-1)的上端面是与水平面夹角为γ的斜面结构,γ=θ;封头坡度随形垫块端头(15-1-1)的垂向投影是上底宽度为E,梯形的高线为M,梯形的下底宽度为S的等腰形梯形;封头坡度随形垫块端头上底宽度值E=c-0.5mm,c为波峰凸槽(1-1)的横断面等腰梯形的上底长度值;封头坡度随形垫块端头的高线M=b-δ3,b为封头坡面1-3-2在沿波峰凸槽(1-1)开槽方向上的水平投影分量的长度值;垫块端头尺寸余量δ3的取值范围是4~5mm;封头坡度随形垫块端头(15-1-1)的左、右侧翼是均与波峰凸槽(1-1)的等腰梯形横断面腰线倾角相匹配的倾斜端面,且封头坡度随形垫块端头(15-1-1)的左、右侧翼与封头坡度随形垫块端头(15-1-1)的上端面的交线处均设有半径为R1的圆角;等腰形基座(15-1-2)的轮廓线形状是封头坡度随形垫块端头(15-1-1)的垂向投影,其厚度值为J;波峰凸槽随形支撑块(15-2-1)和封头坡度随形垫块端头(15-1-1)的高度值均为H1,H1与波峰凸槽(1-1)的等腰梯形的高h相等;波峰凸槽防变形垫块(15-2)的上端面上设有多个垂向贯通的沉孔,其每个沉孔均通过对应的一个沉头螺钉与切断凹模左固定板镶块下半部定位槽(12-1)或切断凹模右固定板镶块下半部定位槽(13-1)二者凹槽底面上的螺孔固连;
所述左侧压料板镶块上半部定位槽(6-3)和右侧压料板镶块上半部定位槽(7-3)的开槽面型均与波峰凸槽随形支撑块(15-2-1)的外形轮廓相同,且与对应位置的波峰凸槽随形支撑块(15-2-1)的外壁之间存在厚度为T的间隙。
2.如权利要求1所述的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具,其特征在于:所述各个堆叠凸台避让槽组的间距值为N;堆叠凸台容纳凹槽(8-1)的深度值为n=2T;堆叠凸台容纳凹槽(8-1)的开槽宽度值e的取值如下式:
e=0.5h(1/cosβ-tanβ)+T……(1);
式(1)中,h为波峰凸槽(1-1)的等腰梯形的高;S为波峰凸槽(1-1)的等腰梯形的下底长度;β为波峰凸槽(1-1)的等腰梯形的腰线与高线之间所成夹角;T为单面波纹顶板毛坯件(1a)的不锈钢平板厚度。
3.如权利要求2所述的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具,其特征在于:所述封头斜面拍扁压型坡面(9-2)与压型凸模底面(9-1)的夹角为θ=α+0.5°;所述退料板弹簧组(11)中的弹簧行程比切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G大1~5mm。
4.如权利要求3所述的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具,其特征在于:所述切断及拍扁压型凸模机构自由行程间隙G的初始最大值依据下式求解:
Gmax=Q+h-2T+δ1……(2);
式(2)中,Q为压型凸模底面(9-1)与切断凸模(8)的下端面之间的切断刃口高度差为;h为波峰凸槽(1-1)的等腰梯形的高;T为单面波纹顶板毛坯件(1a)的不锈钢平板厚度,δ1是切断凸模(8)的修磨余量,其取值范围是2~10mm。
5.如权利要求4所述的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具,其特征在于:所述压型凸模底面(9-1)与切断凸模(8)的下端面之间的切断刃口高度差Q=3T+δ2,δ2为参量Q的精度余量,其取值范围是3~6mm,最佳值为5mm,其中T为单面波纹顶板毛坯件(1a)的不锈钢平板厚度值;压型凸模(9)的长度值m=a+b;左侧压料板压型凸模卡位槽(6-2)和右侧压料板压型凸模卡位槽(7-2)二者的长度值f=m-0.5mm;左侧压料板压型凸模卡位槽(6-2)和右侧压料板压型凸模卡位槽(7-2)二者的矩形垂向通槽宽度值S均与压型凸模(9)沿X轴向的厚度值相同,并采用滑动配合。
6.如权利要求5所述的基于随形刃口结构的防外涨压型波纹顶板封头切断模具,其特征在于:所述切断及拍扁压型凸模水平定位机构中,左侧压料板(6)与右侧压料板(7)的间隙值D=d+0.2T,其中,d为切断凸模(8)主体结构的宽度值,T为单面波纹顶板毛坯件(1a)的不锈钢平板厚度。
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