CN111112468A - 一种成型模具 - Google Patents

Abstract

公开了一种成型模具，该成型模具包括冲头模具、夹持模具与两组活动模具，是通过冲头模具、夹持模具与两组活动模具的设计，使成型后的管身能有扩管、折叠、单折等形状成型，能使管身在一次加工成型后，获得多种成型形状。由模具的几何设计可缩减加工道次，而达成单道次成型的目的，具有很高的加工效率。

Description

一种成型模具

技术领域

本发明涉及模具领域，更具体地讲，涉及一种成型模具。

背景技术

随着工业技术的发展，对于多种结构用金属管的成品尺寸精度的要求越来越严格，同时，对于高精度与高价值的管身成型模具的开发也逐渐受到重视。相较于传统的压延与挤制加工，管身成型加工有扩管、弯曲、 膨出、折叠、缩口等多种管件成型加工，所以管身成型加工的研究更受到汽车、机床等加工行业的重视。

然而目前的管部成型加工所采用的模具结构单一，当需要对一种工件进行多个形状成型操作时，需要分别使用不同的模具进行加工操作，使用效率低下，目前使用的模具不能一次成型多个形状，给加工人员带来的很大的额外工作负担，因此急需一种新型的成型模具，以期解决该问题。

发明内容

因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。

按照本发明提供的技术方案，本发明公开了成型模具包括冲头模具，冲头模具上装配有芯轴模具，成型模具还包括夹持模具，夹持模具的上部内侧设有肩座，肩座上设有活动模具，其中，活动模具包括上活动模，上活动模的下方设有下活动模，上活动模和下活动模之间具有间隙，下活动模和肩座的底面之间也具有间隙，夹持模具和活动模具的中部共同形成夹持通槽，被加工管件位于夹持通槽内，冲头模具的端部设有冲压凸头，上活动模的上部设有容纳槽，冲压凸头能够与容纳槽配合，芯轴模具、冲压凸头的端面和容纳槽的端面共同形成第一几何成型面，芯轴模具、下活动模的顶部端面和上活动模的底部端面共同形成第二几何成型面，芯轴模具、下活动模的底部端面和肩座的端面共同形成第三几何成型面。

进一步的，冲头模具设置在顶模上，顶模设置在机台上，机台上设有液压动力装置，液压动力装置能够分别用于提供顶模驱动和夹持模具夹持的作用力，机台上还设有控制器，冲头模具的行程距离由控制器进行控制。

进一步的，冲头模具的总行程距离为58mm，上活动模和下活动模之间的间隙的长度为3.2mm，下活动模和肩座的底面之间的间隙的长度为3.6mm。

进一步的，芯轴模具的管外径略小于被加工管件的内径。

进一步的，控制器还包括控制器面板。

本发明提供了一种成型模具，成型模具包括冲头模具、夹持模具与两组活动模具，是通过冲头模具、夹持模具与两组活动模具的设计，使成型后的管身能有扩管、折叠、单折等形状成型，能使管身在一次加工成型后，获得多种成型形状。由模具的几何设计可缩减加工道次，而达成单道次成型的目的，具有很高的加工效率。

附图说明

图1为本发明的成型模具示意图。

图2为本发明的上活动模与下活动模速度—冲程关系示意图。

图3为本发明的各组成模具的负载冲程曲线示意图。

图4为本发明的几何设计成型示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

管身部加工成型，成型方式分为弯曲加工、膨出加工、缩口加工、扩口加工、异形加工、卷边及反转加工等多种管部加工法。扩口加工是使管材较小的管外径扩大至较大的管外径，使用芯轴模具进入管材内部使管材产生身部扩口加工成型，折叠加工是由冲头模具与夹持模具的端部模具设计和几何形状的设计，能通过冲头挤压管材使其贴合夹持模具，而使管身部有折叠加工成型。

单道成型的模具设计能使管身在加工成型后有多种成型形状或是管身一次成型至少两种不同的形状，由模具的几何设计缩减加工次数，达成单次成型的加工优势。图1为本发明的单道次模具成型示意图。

具体的，成型模具包括冲头模具1，冲头模具1上装配有芯轴模具2，成型模具还包括夹持模具3，夹持模具3的上部内侧设有肩座，肩座上设有活动模具，其中，活动模具包括上活动模4，上活动模4的下方设有下活动模5，上活动模4和下活动模5之间具有间隙，下活动模5和肩座的底面之间也具有间隙，夹持模具3和活动模具的中部共同形成夹持通槽，被加工管件6位于夹持通槽内，冲头模具1的端部设有冲压凸头，上活动模4的上部设有容纳槽，冲压凸头能够与容纳槽配合，芯轴模具2、冲压凸头的端面和容纳槽的端面共同形成第一几何成型面C，芯轴模具2、下活动模5的顶部端面和上活动模4的底部端面共同形成第二几何成型面B，芯轴模具2、下活动模5的底部端面和肩座的端面共同形成第三几何成型面A。

单道成型是通过冲头模具、夹持模具与两组活动模具的设计，使成型后的管身能有扩管、折叠、单折等形状成型。

冲头模具1设置在顶模上，顶模设置在机台上，机台上设有液压动力装置，液压动力装置能够分别用于提供顶模驱动和夹持模具3夹持的作用力。也就是说，顶模的动力来源是通过液压缸给予液压动力，由机台的液压动力驱动冲头模具与芯轴模具，夹持模具所夹持住管件的力量，也是由液压控制器调整压力至加工所需的夹持力量，加工所设定的液压压力为120kgf/cm²。机台上还设有控制器，冲头模具与芯轴模具的冲程距离由控制器上进行控制。

具体的，本发明的成型模具包括如下使用步骤：

A），将被加工管件置于夹持通槽的指定位置处，控制操作液压动力装置作用于夹持模具从而将被加工管件夹持住；

B），控制操作液压动力装置，使得液压动力装置驱动顶模动作，使得冲头模具和芯轴模具开始向下加工；

C），冲头模具的冲压凸头与上活动模的容纳槽完全接合时，在第一几何成型面的作用下，被加工管件的管身产生第一个成型形状；

D），冲头模具继续下压，上活动模在冲头模的作用下开始向下移动；

E），上活动模和下活动模完全接合时，在第二几何成型面的作用下，被加工管件的管身产生第二个成型形状；

F），冲头模具继续下压，下活动模在上活动模的作用下开始向下移动；

G），下活动模和夹持模具完全接合时，在第三几何成型面的作用下，被加工管件的管身产生第三个成型形状；

H），管件成型后，操作液压动力装置；使得顶模带动冲头模具和芯轴模具向上返回；

I），操作液压动力装置放松对夹持模具的夹持，将成型后的被加工管件从夹持通槽中取出，从而完成管件的加工。

管部部成型机台的力量，经由顶模传递给加工模具，使冲头与芯轴模具可以在相同力量下进行加工，本发明总冲程距离为58mm。上活动模与下活动模的间距长度为3.2mm，下活动模与夹持模具的间距长度为3.6mm，两组活动模具装配在夹持模具上。在成型过程中由顶模的速度控制带动冲头模具，加工过程中当冲头模具瞬间接触到上活动模以此推动活动模具移动，紧接着当上活动模接触到下活动模，对于本发明而言，冲头模具接触到活动模具的瞬间，活动模具的速度瞬间达到50mm/s的速度前进，以此完成一次加工程序，图2是上活动模与下活动模速度—冲程关系图。

图3为本发明的单道次成型的各组成模具的负载冲程曲线。首先是芯轴模具的负载在47.8mm之前都是没有数值显示的，由于芯轴模具的管外径小于（优选的为略小于）圆管的管内径，而芯轴模具在加工成型中最主要的作用是支撑着圆管内径，在塑形变形过程中不会因成型时而有塌陷的现象发生，由于管件本身长度与厚度比值较小，在加工成型中如果没有芯轴做为支撑管内径，会让成型后的圆管无法依照外模具的设计而成型。芯轴在47.9mm的冲程距离时开始有力量的攀升，此时冲头模具已经非常接近上活动模的端部，管件正开始贴合设定的几何形状设计而成型，而芯轴模具的最大成型负载为3.3K，此时冲程距离为 54.5mm；是两组活动模具的几何形状都已经使管材有发生塑性变形，正准备进行折叠成型的冲程位置点。

冲头模具与芯轴模具都是在47.9mm的冲程距离才开始有力量明显的上升趋势，从图上可以明显看出冲头负载曲现有两次的峰值出现，发生的冲程距离在51.2mm与54.5mm，这两个的冲程数值刚好是冲头与上活动模、上活动模与下活动模接触的瞬间，两峰值对应的数值为20.5KN与23.3KN，是上活动模与下活动模的在移动的瞬间的位置点所发生的负载值。

上活动模的负载曲线在47.9mm冲程距离时开始有力量的上升趋势，由于冲头与芯轴模具下压过程中，管件身部的成型由上活动模夹持住管材，所以有些微的力量出现。当冲程距离到51.2mm时，活动模具的负载值上升到3.35KN，此时是冲头模具与上活动模设计中使管身发生塑形变形完后，材料成型形状符合模 具设计的瞬间，管件身部产生第一个成型形状。在冲程为54.5mm时，上活动模负载数值达到最大为 10.7KN，此时是上活动模与下活动模完全接合时，且两组活动模具的设计均让管材发生塑形变形完毕，此时成型管身部的第二个形状。

下活动模在47.3mm时才开始有负载值出现，其余的前半部是因为都没有与管件发生变形所以没有数值，由冲头模具带动上活动模成型完后，接着两组活动模具结合并开始成形管身部第二个形状，当冲程距离在54.5mm时，下活动模有最大负载值出现在16.4KN，此时是管件身部已经成型完成第二个形状的冲程距离上。过了最大峰值时下活动模接着要与夹持模具做接合，接合的过程中是折叠成型的加工，由于此区域的变形才刚开始发生，所以从负载曲线的趋势可以看到负载数值缓慢的下降。而最后之所以又有转折，是因为折叠成型时的单折形状已大致成型，但是冲程的距离上未结束，是因为单折的导圆角尺寸上未符合模具的几何设计，所以继续挤压管材变形，而负载曲线接着又往上攀升，直至单折形状成型完后才停止，同时也是单道成型经由模具设计完成管身部三处的加工成型。

最后一个模具为夹持模具，夹持模具的主要功用是夹持住管材，用以防止在成型过程中经由冲头与芯轴模具推挤使得管材有位移的情况发生，而影响管身成型后各形状的几何尺寸。夹持模具在47.3mm时开始有力量出现，是因为下活动模正开始要与夹持模具间有折叠成型的加工，而夹持模具有力量出现的区间都是在成型单折形状的过程中，曲线趋势是一直线的向上攀升的，最大负载值在成型完后的58mm时有最大值21.3KN。

从图4 可以看到将单道次成型的成型区域分为 Da、Db、Dc 三个区域，Da 区是 由芯轴模具与夹持模具几何设计成型，Db、Dc 区域是由芯轴模具与两组活动模具的几何设计产生加工成型。

本发明的单道成型的模具设计能使管身在一次加工成型后，获得多种成型形状。由模具的几何设计可缩减加工道次，而达成单道次成型的目的。

本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种成型模具，所述的成型模具包括冲头模具（1），所述的冲头模具（1）上装配有芯轴模具（2），所述的成型模具还包括夹持模具（3），所述的夹持模具（3）的上部内侧设有肩座，所述的肩座上设有活动模具，其中，所述的活动模具包括上活动模（4），所述的上活动模（4）的下方设有下活动模（5），所述的上活动模（4）和所述的下活动模（5）之间具有间隙，所述的下活动模（5）和所述的肩座的底面之间也具有间隙，所述的夹持模具（3）和所述的活动模具的中部共同形成夹持通槽，被加工管件（6）位于所述的夹持通槽内，所述的冲头模具（1）的端部设有冲压凸头，所述的上活动模（4）的上部设有容纳槽，所述的冲压凸头能够与所述的容纳槽配合，其特征在于，所述的芯轴模具（2）、所述的冲压凸头的端面和所述的容纳槽的端面共同形成第一几何成型面（C），所述的芯轴模具（2）、所述的下活动模（5）的顶部端面和所述的上活动模（4）的底部端面共同形成第二几何成型面（B），所述的芯轴模具（2）、所述的下活动模（5）的底部端面和所述的肩座的端面共同形成第三几何成型面（A）。

2.根据权利要求1所述的一种成型模具，其特征在于，所述的冲头模具（1）设置在顶模上，所述的顶模设置在机台上，所述的机台上设有液压动力装置，所述的液压动力装置能够分别用于提供所述的顶模驱动和所述的夹持模具（3）夹持的作用力，所述的机台上还设有控制器，所述的冲头模具（1）的行程距离由所述的控制器进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种成型模具，其特征在于，所述的冲头模具（1）的总行程距离为58mm，所述的上活动模（4）和所述的下活动模（5）之间的间隙的长度为3.2mm，所述的下活动模（5）和所述的肩座的底面之间的间隙的长度为3.6mm。

4.根据权利要求1所述的一种成型模具，其特征在于，所述的芯轴模具（2）的管外径略小于所述的被加工管件的内径。

5.根据权利要求1所述的一种成型模具，其特征在于，所述的控制器还包括控制器面板。

6.一种模具的使用方法，所述的模具包括权利要求1-5任意一项所述的成型模具，其特征在于，所述的成型模具包括如下使用步骤：

A），将被加工管件置于夹持通槽的指定位置处，控制操作液压动力装置作用于夹持模具从而将被加工管件夹持住；

B），控制操作液压动力装置，使得液压动力装置驱动顶模动作，使得冲头模具和芯轴模具开始向下加工；

C），冲头模具的冲压凸头与上活动模的容纳槽完全接合时，在第一几何成型面的作用下，被加工管件的管身产生第一个成型形状；

D），冲头模具继续下压，上活动模在冲头模的作用下开始向下移动；

E），上活动模和下活动模完全接合时，在第二几何成型面的作用下，被加工管件的管身产生第二个成型形状；

F），冲头模具继续下压，下活动模在上活动模的作用下开始向下移动；

G），下活动模和夹持模具完全接合时，在第三几何成型面的作用下，被加工管件的管身产生第三个成型形状；

H），管件成型后，操作液压动力装置；使得顶模带动冲头模具和芯轴模具向上返回；

I），操作液压动力装置放松对夹持模具的夹持，将成型后的被加工管件从夹持通槽中取出，从而完成管件的加工。

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