CN111229967A - 冲压机以及冲压成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种难以在工件上产生滑动接触痕的冲压机以及冲压成形方法。本公开的冲压机(10)是使冲头(20)在插入到筒形的工件(90)中的状态下进入冲模(41)的成形孔(50)，在冲头(20)的外侧面与成形孔(50)的内侧面之间对工件(90)的筒壁(91)进行减薄或者拉深的冲压机。而且，该冲压机(10)具备在冲头(20)朝向上止点移动时与工件(90)抵接而使工件(90)停留在成形孔(50)内的卸料器(30)、以及在冲头(20)从工件(90)拔出后将工件(90)从成形孔(50)推出的顶料销(55)。

Description

冲压机以及冲压成形方法
技术领域
本公开涉及一种对筒形的工件进行成形的冲压机以及冲压成形方法。
背景技术
以往，作为这种冲压机，已知有在冲头插入到筒形的工件的状态下进入冲模的成形孔，并在冲头的外侧面与成形孔的内侧面之间对工件的筒壁进行减薄(しごく)或者拉深(絞る)的冲压机(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-182640号公报(图11～图13)
发明内容
发明要解决的课题
在上述的以往的冲压机中，有时在工件的外侧面形成有因与成形孔的内表面的滑动接触而导致的滑动接触痕，外观变差，要求开发抑制这样的滑动接触痕的产生的技术。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题而实现的冲压机的发明提供一种冲压机，其使冲头在插入到筒形的工件中的状态下进入冲模的成形孔，在所述冲头的外侧面与所述成形孔的内侧面之间对所述工件的筒壁进行减薄或者拉深，其中，所述冲压机具备：卸料器，其在所述冲头朝向上止点移动时与所述工件抵接，使所述工件的一部分或者整体停留在所述成形孔内；以及顶料销，其在所述冲头的一部分或者整体从所述工件拔出后将所述工件从所述成形孔推出。
另外，冲压成形方法的发明提供一种冲压成形方法，在该冲压成形方法中，在使冲压机的冲头在插入到筒形的工件中的状态下进入冲模的成形孔，在所述冲头的外侧面与所述成形孔的内侧面之间对所述工件的筒壁进行减薄或者拉深，其中，在所述冲头朝向上止点移动时，使所述工件的一部分或者整体停留在所述成形孔内，在所述冲头的一部分或者整体从所述工件拔出后，利用顶料销将所述工件从所述成形孔推出。
附图说明
图1是第一实施方式的冲压机的主视图。
图2是加工台的侧剖视图。
图3是成形孔的侧剖视图。
图4是冲头插入到工件的状态的侧剖视图。
图5是工件被压入到成形孔的状态的侧剖视图。
图6是在成形孔内从工件拔出冲头的状态的侧剖视图。
图7是工件被从成形孔推出的状态的侧剖视图。
图8是第二实施方式的冲压机的加工台的侧剖视图。
图9是第三实施方式的冲压机的加工台的侧剖视图。
图10是变形例的冲压机的侧剖视图。
图11是变形例的冲压机的侧剖视图。
附图标记说明：
10 冲压机
16 传送装置
20 冲头
30 卸料器
31 薄壁筒部
33 基座筒部
41 冲模
50 成形孔
55 顶料销
90 工件
91 筒壁
92 底壁。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照图1～图7对本实施方式的冲压机10进行说明。在图1中示出冲压机10的整体。以下，将图1中的横向称为冲压机10的横向H1、将与图1的纸面正交的方向称为冲压机10的前后方向H2(参照图2)。另外，将冲压机10中的图1所示一侧称为冲压机10的“前侧”、将其相反一侧设为后侧、将图1中的“右侧”以及“左侧”简称为冲压机10等的“右侧”以及“左侧”。
本实施方式的冲压机10是所谓的多工位冲压机，如图1所示那样以横向排列成一列的方式具备多个具有在上下方向上对置的冲头20与冲模41的加工台，并且具备用于在加工台间输送工件90(参照图2)的传送装置16。
多个加工台的多个冲头20被保持于在压头12的下部具备的冲头保持件49，并以恒定间隔排列成一列，多个冲模41被保持于垫板14上的冲模保持件42，并以恒定间隔排列成一列。另外，在左端的加工台的左侧方具备工件供给装置18，该工件供给装置18从板金冲裁出坯料，并拉深成形成一端有底的圆筒状的工件90。
传送装置16以前后排列的方式具备跨多个加工台并沿横向H1延伸的一对导轨16A(在图1中，仅示出一个导轨16A)。另外，在这一对导轨上，多对指部60(参照图2)对置配置且在横向H1上隔开恒定间隔地排列。
各指部60相对于一对导轨16A在沿前后方向H2移动的方向上被支承。另外，多对指部60以从气缸接受动力而彼此接近以及远离的方式开闭。而且，一对导轨16A从作为压头12的驱动源的伺服马达81(参照图1)接受动力，在横向H1上以恒定间隔的行程往复移动。
而且，传送装置16与压头12的升降动作同步地重复如下循环动作：在一对导轨16A位于行程的左端位置时，多对指部60闭合而把持工件90，在该状态下移动到行程的右端位置后，多对指部60打开而释放工件90，在该状态下移动到行程的左端位置后关闭。
由此，每当压头12升降时，从工件供给装置18供给的工件90通过传送装置16依次被输送到右侧相邻的加工台，例如，以逐渐变长且变细的方式成形。另外，在输送方向的终端的加工台被加工的工件90通过传送装置16被传递到未图示的带式输送机、未图示的滑槽等而被输送到下一工序。
需要说明的是，本实施方式的工件90的最终形状是圆筒状，但不限于此，也可以是椭圆筒状、方筒状。另外，方筒状的工件90的截面形状并不限定于四边形，也可以是四边形以外的多边形。而且，工件供给装置18所成形的一端有底的工件90的筒形状根据工件90的最终筒形状适当选择即可。具体而言，在工件90的最终筒形状的截面为细长的长方形的情况下，工件供给装置180所成形的一端有底的工件90的筒形状为截面椭圆形即可。
在图2～图7示出终端或者靠近终端的加工台的结构。以下，以该加工台为一个例子对各加工台的结构进行详细说明。如图2所示，冲模41嵌合于冲模保持件42的上表面的凹部42A，并且由压板43从上方防止脱落。另外，如图3所示，在冲模41具备上下贯通的成形孔50，在冲模保持件42以及压板43在成形孔50的同轴上形成有贯通孔42K、43K。
成形孔50从上依次具备第一锥形部51、直线部52、第二锥形部53。第一锥形部51从冲模41的上端部形成至上下方向的中央靠上的位置且朝向下方缩径，直线部52从第一锥形部51的下端至冲模41的上下方向的中央靠下的位置以均匀的内径延伸。而且，第二锥形部53从直线部52的下端形成至冲模41的下端部，并以比第一锥形部51大的锥角扩径。而且，直线部52与第二锥形部53的边界部分成为在成形孔50内最窄的最窄部56。
另外，冲模保持件42的贯通孔42K比成形孔50的最窄部56宽，通过了成形孔50的工件90相对于冲模保持件42的贯通孔42K不发生干扰地插入。而且，压板43的贯通孔43K比冲模保持件42的贯通孔42K更宽。
如图2所示，冲头20例如比被冲头保持件49保持的部分靠前端侧呈均匀的截面形状地延伸，其截面形状比成形孔50的最窄部56(参照图3)中的截面开口的形状稍小。另外，成形孔50的最窄部56与冲头20的外侧面之间的间隙比被压入该成形孔50之前的工件90的筒壁91的壁厚小。需要说明的是，在冲头20上从前端部至靠近基端的位置形成有排气孔20G。由此，在相对于工件90插拔冲头20时，工件90内的压力与大气压没有较大的差异。
如图4所示，冲头20在成形孔50的外部插入工件90内，冲头20的前端与工件90的筒壁91抵接后，如图5所示，冲头20与工件90一起进入成形孔50。此时，工件90的筒壁91通过比其壁厚薄的成形孔50的最窄部56与冲头20之间，从而被减薄或者被拉深。另外，在冲头20到达下止点时，例如，工件90仅上端部位于比前述的最窄部56靠上方的位置，工件90的一部分位于冲模保持件42的贯通孔42K内。
需要说明的是，考虑到工件90的上表面的形状的偏差，利用相比于冲压机10为在后工序的未图示的修整装置除去工件90的上端部。
如图2所示，在各加工台具备用于从成形孔50向上方推出工件90的顶料销55。顶料销55形成与冲头20大致相同的截面形状且沿上下方向延伸，并且配置于冲头20的同轴下方。另外，顶料销55与以伺服马达83为驱动源的滚珠丝杠机构83K的输出部连结。而且，顶料销55在上表面如图2所示与压板43的上表面大致齐平的上限位置和如图5所示比位于下止点的冲头20稍靠下方的下限位置之间进行往复移动。
需要说明的是，在工件90被压入成形孔50时，顶料销55在将工件90的底壁92向冲头20侧加压的状态下下降。由此，防止工件90的底壁92向远离冲头20一侧鼓出。为了进行上述加压，可以在滚珠丝杠机构83K的输出部与顶料销55之间设置弹性构件，也可以通过伺服马达83的控制将上述加压力施加于底壁92。
如图1所示，在各加工台具备用于使工件90从冲头20脱离的卸料器30。如图2所示，卸料器30嵌合于冲头20的外侧，呈比冲头20短的筒状。具体而言，卸料器30例如具有沿上下方向延伸的圆筒状的基座筒部33，并具备将该基座筒部33的上端部向侧方增厚而成的连结部34。而且，在以伺服马达82为驱动源的滚珠丝杠机构82K的输出部具备的臂37与连结部34连结，由此卸料器30在后述的上限位置与下限位置之间移动。
在基座筒部33的下端部具备随着朝向下方而呈锥状缩径的锥形部32，薄壁筒部31从该锥形部32的下端向下方延伸。如图5所示，薄壁筒部31以比成形孔50的第一锥形部51小的锥形角随着朝向前端(下端)而缩径，该薄壁筒部31的轴长与第一锥形部51的轴长相同或者比该第一锥形部51的轴长稍长。另外，薄壁筒部31的前端面31T(也是卸料器30的前端面31T)成为与卸料器30的轴向正交的平坦面。
而且，当卸料器30配置于图5所示的下限位置时，锥形部32的下部收容在压板43的贯通孔43K中，并且薄壁筒部31收容在成形孔50中，其前端面31T位于成形孔50中的比第一锥形部51与直线部52的边界部55稍靠上方的位置。另外，当卸料器30配置于图2所示的上限位置时，在上方与指部60分离。
虽然未图示，但冲压机10的控制器具备具有CPU的控制电路，上述各伺服马达的伺服放大器与该控制电路连接。另外，控制向传送装置16的气缸供给压缩空气的电磁阀的驱动电路也与控制电路连接。而且，控制电路对各伺服马达以及电磁阀进行控制，以使冲头20、卸料器30以及顶料销55同步地进行以下的动作。
即，在各加工台中，如图2所示，在压头12位于上止点，或从上止点下降的中途，传送装置16的导轨16A位于其行程的右端，被一对指部60夹住的工件90配置于冲模41的成形孔50的同轴上。此时，顶料销55配置于上限位置，卸料器30配置于上限位置。
而且，在冲头20下降时，卸料器30以比冲头20慢的速度下降，冲头20从卸料器30向下方突出，在卸料器30到达指部60之前，冲头20的前端部插入到工件90内。于是，一对指部60打开而从卸料器30的正下方位置向侧方脱落，传送装置16的导轨16A向行程的左侧移动。其间，冲头20相对于工件90的插入也加深，不久到达工件90的底壁92，工件90的底壁92被夹在冲头20与顶料销55之间。
之后，冲头20进一步下降而工件90被压入成形孔50。随之，顶料销55维持将工件90的底壁92向上方加压的状态并与冲头20一起下降，卸料器30维持向工件90的上方离开的状态并与冲头20一起下降。而且，工件90的筒壁91通过成形孔50的内侧面与冲头20的外侧面之间而被减薄或被拉深。
更具体而言，成形孔50中至少最窄部56与冲头20之间的间隙比工件90的筒壁91的壁厚小，因此筒壁91通过该间隙，从而使筒壁91的壁厚以成为与最窄部56和冲头20之间的间隙相同大小的方式被逐渐减薄或被逐渐拉深。
此时，对于冲模41来说，虽然是极小的量，但存在扩径变形，其结果是，有时通过了最窄部56的筒壁91的壁厚比最窄部56与冲头20之间的间隙稍大。另外，在筒壁91稍微存留的弹性的作用下，筒壁91的壁厚稍微弹性复原，通过了最窄部56的筒壁91的壁厚稍微大于最窄部56与冲头20之间的间隙。因此，在冲头20插入工件90的内侧的状态下，当工件90与冲头20一起在成形孔50内上升时，成形孔50的内侧面与被工件90的外侧面以强力按压的状态滑动接触，从而能够在工件90的外侧面形成较深的滑动接触痕。
为了避免这种情况，在本实施方式的冲压机10中，在与冲头20到达下止点的时刻大致相同或在该时刻之前，卸料器30到达下限位置，如图5所示，卸料器30的薄壁筒部31在成形孔50内相对于工件90稍靠上方的位置待机。此时，虽然也可以使卸料器30与工件90抵接，但这样一来，由于工件90的轴长的偏差可能产生工件90被卸料器30向成形孔50的深处侧压入的事态。与此相对，本实施方式的冲压机10的卸料器30在冲头20朝向上止点移动之前，在工件90的上方隔开间隙地待机，因此能够防止因卸料器30将工件90向成形孔50的深处侧压入的情况。
当冲头20从下止点朝向上止点移动时，如图6所示，在工件90与冲头20一起稍微上升时，卸料器30的前端面31T与工件90的上表面抵接，从而限制工件90向上方的移动。此时顶料销55停止，工件90从顶料销55稍微向上方离开。而且，在通过卸料器30限制工件90向上方的移动的状态下，冲头20进一步上升而从工件90拔出。
需要说明的是，也可以在仅工件90的上部被从成形孔50推出时，卸料器30与该工件90的上表面抵接，但本实施方式的卸料器30在工件90的整体被收容在成形孔50内的状态下与工件90抵接，因此能够抑制工件90与朝向上止点的冲头20一起移动的距离，也能够有效地抑制工件90上的滑动接触痕的产生。另外，为了使卸料器30在成形孔50内与工件90抵接，也可以使卸料器30整体形成为薄壁，但本实施方式的卸料器30由于成为在比不能进入成形孔50的基座筒部33靠前端侧的位置具备能够进入成形孔50的薄壁筒部31的结构，因此能够提高强度。
于是，在冲头20从工件90拔出后，顶料销55上升而抵接于工件90的底壁92，例如，如图7所示，工件90成为被夹在顶料销55与卸料器30之间的状态而上升，在成形孔50内向上方移动。此时，由于从工件90拔出冲头20，因此工件90的筒壁91容易向内侧挠曲。由此，抑制了最窄部56与工件90的筒壁91滑动接触时的滑动接触压力，并抑制了滑动接触痕的产生。
另外，在顶料销55到达上限位置之前，传送装置16的导轨16A位于行程的左端，并以一对指部60打开的状态待机。然后，在顶料销55到达上限位置时、即在工件90从成形孔50推出时，一对指部60关闭而夹持工件90，然后，卸料器30从工件90向上方远离。其间，传送装置16的导轨16A向行程的右侧移动至离开一定间隔的位置。由此，冲压机10返回到原来的状态，以下，重复相同的动作。
这样在本实施方式的冲压机10以及冲压成形方法中，在冲头20朝向下止点移动时，工件90的筒壁91在被冲头20限制向内侧的变形的状态下被压入成形孔50而被减薄或被拉深。与此相对，在冲头20朝向上止点移动时，在利用卸料器30使工件90停留在成形孔50内的状态下，将冲头20从工件90中拔出，然后，利用顶料销55将工件90从成形孔50推出。即，在筒壁91能够容易向内侧挠曲的状态下，工件90被从成形孔50推出，抑制对筒壁91的外侧面施加的滑动接触压力。由此，能够抑制工件90上的滑动接触痕的产生。另外，冲压机10是多工位冲压机，且由于利用传送装置16的指部60夹持并输送从成形孔50推出的工件90，因此也能够抑制从成形孔50推出后的工件90上的滑动接触痕的产生。
[第二实施方式]
在所述实施方式的冲压机10中，冲头20的整体从工件90中拔出后，工件90被从成形孔50推出，但在本实施方式的冲压机10A中，如图8所示，在冲头20从工件90拔出后，卸料器30与冲头20一起上升而与工件90分开。而且，一对指部60在成形孔50的上方待机，利用顶料销55将工件90向一对指部60之间压入。需要说明的是，一对指部60的夹持面变得光滑，难以因指部60而形成滑动接触痕。
[第三实施方式]
在所述实施方式的冲压机10中，卸料器30限制工件90向上方的移动直至冲头20的整体从工件90拔出为止，但在本实施方式的冲压机10B中，卸料器30例如图9所示限制工件90向上方的移动直至冲头20的前端部成为与工件90的上端部稍微嵌合的状态为止，然后，保持冲头20的前端部与工件90的上端部稍微嵌合的状态，卸料器30与冲头20成为一体并与顶料销55上升，将工件90从成形孔50推出。而且，在工件90即将被一对指部60夹持之前，卸料器30的上升速度变得比冲头20的上升速度慢，冲头20从工件90脱离，工件90被交接给一对指部60。根据该结构，工件90被从成形孔50推出时的姿势稳定。
[其他实施方式]
(1)在所述实施方式的冲压机10中，在所有多个加工台中，如上述那样，在卸料器30防止工件90脱离而使其停留在成形孔50内的状态下，冲头20从工件90脱离，然后，工件90被顶料销55从成形孔50推出，但也可以仅在多个加工台的一部分中形成这样的结构，在其他加工台中，工件90与冲头20一起被从成形孔50推出后，卸料器30与工件90抵接且冲头20从工件90脱离。
(2)所述实施方式的卸料器30形成为与冲头20的外侧嵌合的筒状，但卸料器也可以在与冲头的移动方向正交的方向上移动。具体而言，排除前述的卸料器30，将前述的一对指部60兼用作卸料器，例如，也可以是，在冲头20到达下止点时，一对指部60关闭而贴靠在冲头20的侧面，当在该状态下冲头20向上方移动时，在仅工件90的上部被从成形孔50推出时与一对指部60的下表面抵接。而且，也可以构成为，在冲头20的一部分或者整体从工件90拔出后，一对指部60稍微打开，工件90被顶料销55向一对指部60之间推出。
(3)在所述实施方式的冲压机10中，卸料器30和顶料销55以作为压头12的驱动源的伺服马达81以外的伺服马达82、83作为驱动源，但卸料器30和顶料销55中的一者或者两者也可以以作为压头12的驱动源的伺服马达81作为驱动源。具体而言，也可以将与驱动压头12的凸轮轴12S(参照图1)平行的旋转轴72如图10所示那样设置于垫板14的下方，追随与该旋转轴72一体旋转的凸轮72B，而使顶料销55升降。另外，也可以是，在垫板14的上部和下部设置上部杆73A与下部杆73B，由连杆74将它们之间连结，并且将上部杆73A的前端与卸料器30连结，通过使下部杆73B追随与旋转轴72一体旋转的凸轮72A而使卸料器30升降。而且，如图11所示，在与凸轮轴12S(参照图1)平行的旋转轴75上设置旋转部件75A。而且，也可以将固定于垫板14的托架76和顶料销55的下端部铰接连结于杆部件77，并且将杆部件77的靠近另一端的位置铰接连结于旋转部件75A。
(4)所述实施方式的冲压机10是多工位冲压机，但也可以是在不具有传送装置16的冲压机中具备与所述实施方式的冲压机10相同的卸料器30与顶料销55。

Claims (7)

1.一种冲压机，其使冲头在插入到筒形的工件中的状态下进入冲模的成形孔，在所述冲头的外侧面与所述成形孔的内侧面之间对所述工件的筒壁进行减薄或者拉深，
其中，
所述冲压机具备：
卸料器，其在所述冲头朝向上止点移动时与所述工件抵接，使所述工件的一部分或者整体停留在所述成形孔内；以及
顶料销，其在所述冲头的一部分或者整体从所述工件拔出后将所述工件从所述成形孔推出。
2.根据权利要求1所述的冲压机，其中，
所述卸料器呈筒状并嵌合于所述冲头的外侧。
3.根据权利要求2所述的冲压机，其中，
所述卸料器在所述成形孔内与所述工件抵接。
4.根据权利要求3所述的冲压机，其中，
所述卸料器具备不能进入所述成形孔的粗细程度的基座筒部、以及从所述基座筒部从前端延伸并能够进入所述成形孔的薄壁筒部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冲压机，其中，
所述卸料器在所述冲头趋向上止点之前，在所述工件的上方隔开间隙地待机。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲压机，其中，
多个所述冲头以恒定间隔排列成一列，
所述冲压机具有传送装置，所述传送装置用多对指部一次夹持由所述多个冲头一次加工的多个所述工件并以所述恒定间隔输送。
7.一种冲压成形方法，在该冲压成形方法中，使冲压机的冲头在插入到筒形的工件中的状态下进入冲模的成形孔，在所述冲头的外侧面与所述成形孔的内侧面之间对所述工件的筒壁进行减薄或者拉深，
其中，
在所述冲头朝向上止点移动时，使所述工件的一部分或者整体停留在所述成形孔内，在所述冲头的一部分或者整体从所述工件拔出后，利用顶料销将所述工件从所述成形孔推出。
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