CN112339011A - 冲孔成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冲孔成型设备，其包括相对设置的下模组件和上模组件。下模组件包括下模座和设于下模座上方的凹模具，凹模具上凹设有凹槽和位于凹槽下方与凹槽相通的落料孔。上模组件包括上模座和安装于上模座下方的冲孔单元；冲孔单元包括冲套和冲针；冲套的中央设有上下贯通的收容腔，冲套的下端的周缘具有内凹的冲压部，冲压部的截面轮廓呈弧形；冲套与凹槽相对，并通过冲压部冲孔。冲针收容于收容腔中，冲针的下端向下伸出收容腔，并与落料孔相对，用以预冲孔；冲针和冲套随着上模座的下降，对放置于凹模具上的板材进行预冲孔和冲孔成型。上述组合式的冲头单元能够使得预冲孔和冲凸成型一次完成，提高生产效率。

Description

冲孔成型设备

技术领域

本发明涉及冲压成型模具技术领域，特别涉及一种冲孔成型设备。

背景技术

在车辆制造行业中，针对某些汽车零部件上的孔的加工，譬如汽车保险杠的防滑孔一般通过冲压制作成型。目前，防滑孔的成型方式分为预冲孔和冲凸成型两个工序，也就是说需要使用两套模具进行冲压。先使用一套模具对于板料上进行预冲孔冲压，在板料上冲出一用于定位的预冲孔；然后，再使用另一套模具对于半成品板料进行冲压，最终形成防滑孔。由于上述冲压方式需要经过两次冲压，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冲孔成型设备，以解决现有技术中冲孔设备冲压效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种冲孔成型设备，包括：下模组件，其包括下模座和设于所述下模座上方的凹模具，所述凹模具上凹设有凹槽和位于凹槽下方与所述凹槽相通的落料孔；上模组件，其设于所述下模组件的上方，并可相对于所述下模组件升降；所述上模组件包括上模座和安装于上模座下方的冲孔单元；所述冲孔单元包括冲套和冲针；所述冲套的中央设有上下贯通的收容腔，所述冲套的下端的周缘具有内凹的冲压部，所述冲压部的截面轮廓呈弧形；所述冲套与所述凹槽相对，并通过所述冲压部冲孔；所述冲针收容于所述收容腔中，所述冲针的下端向下伸出所述收容腔，并与所述落料孔相对，用以预冲孔；所述冲针和所述冲套随着所述上模座的下降，对放置于所述凹模具上的板材进行预冲孔和冲孔成型。

根据本发明的一个实施例，所述冲压部的上端通过第一外凸圆弧与所述冲套的外周壁圆弧过渡相接，所述冲压部的下端通过第二外凸圆弧与所述冲套的下端面圆弧过渡相接。

根据本发明的一个实施例，所述冲压部的直径在向下的方向上递减。

根据本发明的一个实施例，所述冲压部的截面轮廓呈内凹圆弧；所述内凹圆弧的半径分别大于所述第一外凸圆弧的半径和所述第二外凸圆弧的半径，且所述第二外凸圆弧的半径大于所述第一外凸圆弧的半径。

根据本发明的一个实施例，所述冲压部的最大直径与最小直径的比值范围为2.35~2.65。

根据本发明的一个实施例，所述冲压部的最小直径与所述收容腔的内径的比值范围为1.13~1.43。

根据本发明的一个实施例，所述收容腔呈阶梯状，其上端的内径大于下端的内径；所述冲针具有与所述收容腔的内部轮廓相适配的外形；所述冲针包括一体成型的凸台部和比凸台部的直径小的针头部，所述凸台部对应收容于所述收容腔的上端，所述针头部的下端伸出所述收容腔的下端开口。

根据本发明的一个实施例，所述针头部的轴向长度大于所述凸台部的轴向长度。

根据本发明的一个实施例，所述针头部与所述收容腔的内侧壁为过盈配合。

根据本发明的一个实施例，所述冲套的上端沿周向突出形成有一圈凸缘；所述上模组件还包括上固定板；所述上固定板通过紧固件固定于所述上模座的底部，所述上固定板的上表面设有容置槽，所述上固定板的下表面设有与容置槽相通的通孔；所述冲套穿设于所述通孔中，所述凸缘嵌设于所述容置槽中；所述冲套的上端面与所述上固定板的上表面齐平，所述冲套的下端向下伸出所述上固定板。

根据本发明的一个实施例，所述上模组件还包括卸料板和弹性件；所述卸料板通过所述弹性件可活动地设于所述上固定板的下方，以与上固定板间隔相对；所述卸料板上贯穿设有供所述冲套的下端伸出的过孔。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种冲孔成型设备至少具有如下优点和积极效果：

1、冲针和冲套的组合式冲孔结构，可以一次性完成两个冲压工序，实现防滑孔的一次冲压成型。在使用时，冲针会首先接触、挤压板材，对板材进行预冲孔，在板材的上表面上形成一个用作定位的直径较小的预冲孔。紧接着冲套向下移动接触到板材，在对应于预冲孔的位置上继续冲压，直至形成一个直径较大的所要求的通孔，一次性完成冲孔成型，效率高。且冲针和冲套同轴，预冲和成型的基准一致，最终成型的孔的位置精度高。

2、冲压部的截面轮廓呈弧形，其弧形设计可缓存其受到的部分冲击力，减小在冲压过程中对冲套造成的损坏，延长其使用寿命。

3、冲针的内嵌式安装，可以避免受冲击力过大导致的断裂，提高使用寿命；并且容易装卸，方便更换，降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例中上模组件和下模组件的结构示意图。

图2为图1的俯视平面图。

图3为本发明实施例中冲孔单元的结构示意图。

图4为本发明实施例中冲套的结构示意图。

图5为本发明实施例中冲针的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-上模组件、11-上模座、12-冲孔单元、121-冲套、1211-冲套主体、1213-冲压部、1215-凸缘、101-收容腔、1011-大径段、1013-小径段、123-冲针、1231-凸台部、1233-针头部、125-第一外凸圆弧、126-第二外凸圆弧、14-上固定板、15-卸料板、16-弹性件、171-外导柱、172-内导柱、18-导套；

3-下模组件、31-下模座、33-凹模具、301-凹槽、302-落料孔。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本实施例提供一种冲孔成型设备，通过使用组合式的冲头结构，使得预冲孔和冲凸成型一次完成，提高生产效率。

请一并参照图1和图2，本实施例提供的一种冲孔成型设备主要包括上模组件1和下模组件3。

该冲孔成型设备安装于冲床上。在使用时，分别将上模组件1和下模组件3相对设于冲床上的上、下台面上，上模组件1位于下模组件3的正上方。由冲床上配置的驱动机构连接上模组件1，驱动上模组件1整体能够相对于下模组件3作上下升降运动，实现冲压作业。

上模组件1包括呈矩形的上模座11、上固定板14、卸料板15、弹性件16和冲孔单元12。其中，冲孔单元12通过上固定板14和卸料板15固定安装于上模座11的下方，以正对朝向下模组件3。

下模组件3包括呈矩形的下模座31和覆设于下模座31上方的凹模具33。

请结合图3，凹模具33上凹设有一直径较大的凹槽301和位于凹槽301下方与凹槽301相通的直径较小的落料孔302。

具体的，凹槽301具有多个，在凹模具33上形成并行的两排。每一排的凹槽301沿凹模具33的长度方向间隔分布。凹槽301的截面轮廓大致呈半圆形，其底部具有一平面。落料孔302位于该平面的中部，并向下延伸设置，以用于收集并排出在冲裁时板材产生的落料。

冲孔单元12具有多个，并分别与凹槽301一一相对布置。

每一冲孔单元12包括冲套121和冲针123。

冲套121的中央设有上下贯通的一收容腔101，以用于收容冲针123。冲套121的下端的周缘具有内凹的冲压部1213，以主要用于冲压。

具体的，冲压部1213的截面轮廓呈弧形，具有强度高，抗冲击性强的优点。冲套121与凹槽301相对，并通过冲压部1213插入凹槽301中进行冲孔。冲针123收容于收容腔101中。冲针123的下端向下伸出收容腔101，并与落料孔302相对，用以对应插入落料孔302中进行预冲孔。

冲针123和冲套121能够随着上模座11的下降，对放置于凹模具33上的板材进行预冲孔和冲孔成型。

在使用时，冲针123会首先接触、挤压板材，对板材进行预冲孔，在板材的上表面上形成一个用作定位的直径较小的预冲孔。紧接着冲套121向下移动由冲压部1213接触到板材，冲压部1213在对应于预冲孔的位置上继续冲压，直至在板材上形成一个直径较大的通孔，一次性完成冲孔成型，效率高。此时，冲压部1213抵接凹槽301的底部，冲针123对应插入落料孔302中。

请具体参照图4，冲套121包括冲套主体1211、形成于冲套主体1211的下端的内凹的冲压部1213以及形成于冲套主体1211的上端的突出的凸缘1215。

其中，冲套主体1211呈圆柱形，其长度较长，沿上下贯穿设有收容腔101。

冲压部1213的上下两端均为圆弧过渡。

具体地，冲压部1213的上端通过第一外凸圆弧125与冲套主体1211的外周壁圆弧过渡相接，冲压部1213的下端通过第二外凸圆弧126与冲套主体1211的下端面圆弧过渡相接，可避免应力集中，能够在冲压时改善自身所受到的应力，抵抗住较大的冲击力，不会轻易受损。

冲压部1213的截面轮廓为弧形，具体为一内凹圆弧。

该内凹圆弧的半径分别大于第一外凸圆弧125的半径和第二外凸圆弧126的半径，保证冲压部1213具有足够的长度。同时，靠下的第二外凸圆弧126的半径大于第一外凸圆弧125的半径，增加冲压部1213的下端与板材相接触的冲压面的面积，提高冲压部1213的抗冲击性能。

进一步地，冲压部1213的直径在向下的方向上递减，形成一种类似由上至下周向逐渐收缩的圆锥体结构，其最大直径在图4标示为D1，其最小直径标示为D2。

此锥形结构设计能够使冲压部1213的直径较小的下端先冲击板材，再逐渐过渡到直径较大的端部，缓慢地增大受力面，缓冲冲压部1213所受应力，减小冲压时对冲套121造成的损坏，延长其使用寿命。

值得说明的是，经冲压部1213最终冲压形成的成型孔的直径为最大直径D1。

在本实施例中，冲压部1213的最大直径D1与最小直径D2的比值范围为2.35~2.65，其目的在于，在这个比值范围内，冲压部1213具有较好的抗拉强度，不易变形。优选地，D1的数值为22.5mm，D2的数值为9mm，两者的比值为2.5。

在本实施例中，冲压部1213的最小直径D2与收容腔101的内径d的比值范围为1.13~1.43。其中，d也为冲针123的直径尺寸。其目的在于，冲压部1213的最小直径处在冲压时所受的压力较大，变形量可能较大。在收容腔101的内径不易过小以保证冲针123的结构强度的前提下，该最小直径与收容腔101的内径之比越大，就越能够承受板材变形产生的侧向压力，不容易出现折断现象。优选地，D2的数值为9mm，d的数值为7mm，两者的比值为1.28。

冲套121的收容腔101呈阶梯状，其上端的内径大于下端的内径，以用于支撑固定冲针123。其中，内径较小的部分沿轴向的长度较长。为了方便描述，该直径不同的两部分分别名为大径段1011和小径段1013。

请参照图5，冲针123具有与收容腔101的内部轮廓相适配的外形，以对应嵌合于收容腔101中。

冲针123包括一体成型的呈上大小下的凸台部1231和针头部1233。

凸台部1231对应于收容于大径段1011内，并被大径段1011的底部支撑。凸台部1231的直径稍微小于大径段1011的内径，其与大径段1011的内壁之间具有微小的间隙，留下拆卸空间。

针头部1233对应于收容于小径段1013内。针头部1233沿轴向的长度大于凸台部1231的长度，且大于小径段1013的长度。从而，针头部1233的下端伸出收容腔101的下端开口，以用于进行预冲孔。针头部1233的下端面齐平，且保持刃口锋利。

针头部1233的直径与小径段1013的内径的尺寸一致，以与小径段1013的内侧壁形成过盈配合，不易松动，提高连接的稳定性，保证针头部1233在冲压时的精准度。

在本实施例中，冲针123的内嵌式安装，可以避免受冲击力过大导致的断裂，提高使用寿命。冲针123容易装卸，方便更换，其尺寸较小，可以降低成本。

同时，冲针123和冲套121同轴，预冲和成型的基准一致，最终成型的孔的位置精度高。

请返回参照图4，冲套121的上端沿周向突出形成有一圈凸缘1215。该凸缘1215的直径稍微大于冲套主体1211的直径，其外周缘呈圆弧状形成倒角。冲套121通过该凸缘1215固定于上固定板14。

具体地，上固定板14通过螺栓紧固件固定于上模座11的底部，上固定板14上设有多个与冲套121对应设置的通孔（未示出）。通孔呈阶梯形，其上端具有一直径较大的环形的容置槽，其下端为一与容置槽相通的柱形孔。该容置槽的内腔形状与凸缘1215的外形尺寸相适配。

冲套121由上至下穿过该通孔时，凸缘1215对应嵌设于容置槽中，被容置槽支撑；冲套主体1211对应穿设于柱形孔中。

冲套121的上端面与上固定板14的上表面齐平，并被夹设于上固定板14和上模座11之间的上垫板密封压紧，防止冲套121在轴向上的位移。冲套121的下端伸出通孔的下端面。

进一步地，卸料板15通过弹性件16可活动地设于上固定板14的下方，以与上固定板14间隔相对。卸料板15上贯穿设有多个能够供冲套121的下端伸出的过孔。

弹性件16具有多个，均分为两排。该两排弹性件16相对分列于冲孔单元12的两侧，每一排的多个弹性件16沿卸料板15的长度方向间隔分布。弹性件16采用压缩弹簧。

在未工作时，冲套121的下端收容在卸料板15的过孔中。在冲压时，卸料板15随着上模组件1的下降压紧在放置于凹模具33上的板材上，弹性件16呈压缩状态，卸料板15与上固定板14之间的高度间隙减小，冲套121的下端向下伸出过孔。此时，冲针123会首先接触、挤压板材，对板材进行预冲孔。随后冲压部1213在对应于预冲孔的位置上继续冲压，直至冲孔成型。冲压完成后，上模组件1向上返回至原始工作位置，在弹性件16的弹性回复作用下，以及卸料板15和设于卸料板15上的等高套的共同作用下，完成脱料动作，冲套121缩回至过孔中，冲落部分的废料收容在凹槽301中。

在本实施例中，下模座31的一侧边缘上还竖向突出设有外导柱171，并且下模座31上靠近中心的部位竖向突出有内导柱172。上模座11的底部设有分别与外导柱171、内导柱172对应设置的导套18。上模座11下降，上述各导柱对应插入导套18中，起到导向作用，保证上模座11和下模座31之间的相对位置精度。当然，导柱可以根据具体工况择一设于下模座31或者上模座11上。

综上所述，本发明提供的一种冲孔成型设备至少具有如下优点和积极效果：

首先，冲针123和冲套121的组合式冲孔结构，可以一次性完成两个冲压工序，实现防滑孔的一次冲压成型。在使用时，冲针123会首先接触、挤压板材，对板材进行预冲孔，在板材的上表面上形成一个用作定位的直径较小的预冲孔。紧接着冲套121向下移动接触到板材，由冲压部1213在对应于预冲孔的位置上继续冲压，直至形成一个直径较大的所要求的通孔，一次性完成冲孔成型，效率高。

其次，冲压部1213的截面轮廓呈弧形，其弧形设计可缓存其受到的部分冲击力，减小在冲压过程中对冲套121造成的损坏，延长其使用寿命。并且，冲压部1213的上下两端均为圆弧过渡，可避免应力集中，改善自身所受到的应力，抵抗住较大的冲击力。

进一步地，冲压部1213的直径在向下的方向上递减，类似一种由上至下周向逐渐收缩的圆锥体结构。此锥形结构设计能够使其直径较小的下端先冲击板材，再逐渐过渡到直径较大的端部，缓慢地增大受力面，缓冲冲压部1213所受应力，减小冲压时对冲套121造成的损坏，延长其使用寿命。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种冲孔成型设备，其特征在于，包括：

下模组件，其包括下模座和设于所述下模座上方的凹模具，所述凹模具上凹设有凹槽和位于凹槽下方与所述凹槽相通的落料孔；

上模组件，其设于所述下模组件的上方，并可相对于所述下模组件升降；

所述上模组件包括上模座和安装于上模座下方的冲孔单元；所述冲孔单元包括冲套和冲针；所述冲套的中央设有上下贯通的收容腔，所述冲套的下端的周缘具有内凹的冲压部，所述冲压部的截面轮廓呈弧形；所述冲套与所述凹槽相对，并通过所述冲压部冲孔；所述冲针收容于所述收容腔中，所述冲针的下端向下伸出所述收容腔，并与所述落料孔相对，用以预冲孔；所述冲针和所述冲套随着所述上模座的下降，对放置于所述凹模具上的板材进行预冲孔和冲孔成型。

2.根据权利要求1所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述冲压部的上端通过第一外凸圆弧与所述冲套的外周壁圆弧过渡相接，所述冲压部的下端通过第二外凸圆弧与所述冲套的下端面圆弧过渡相接。

3.根据权利要求2所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述冲压部的直径在向下的方向上递减。

4.根据权利要求3所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述冲压部的截面轮廓呈内凹圆弧；

所述内凹圆弧的半径分别大于所述第一外凸圆弧的半径和所述第二外凸圆弧的半径，且所述第二外凸圆弧的半径大于所述第一外凸圆弧的半径。

5.根据权利要求3所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述冲压部的最大直径与最小直径的比值范围为2.35~2.65。

6.根据权利要求3所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述冲压部的最小直径与所述收容腔的内径的比值范围为1.13~1.43。

7.根据权利要求1所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述收容腔呈阶梯状，其上端的内径大于下端的内径；

所述冲针具有与所述收容腔的内部轮廓相适配的外形；所述冲针包括一体成型的凸台部和比凸台部的直径小的针头部，所述凸台部对应收容于所述收容腔的上端，所述针头部的下端伸出所述收容腔的下端开口。

8.根据权利要求7所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述针头部的轴向长度大于所述凸台部的轴向长度。

9.根据权利要求7所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述针头部与所述收容腔的内侧壁为过盈配合。

10.根据权利要求1所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述冲套的上端沿周向突出形成有一圈凸缘；

所述上模组件还包括上固定板；所述上固定板通过紧固件固定于所述上模座的底部，所述上固定板的上表面设有容置槽，所述上固定板的下表面设有与容置槽相通的通孔；

所述冲套穿设于所述通孔中，所述凸缘嵌设于所述容置槽中；所述冲套的上端面与所述上固定板的上表面齐平，所述冲套的下端向下伸出所述上固定板。

11.根据权利要求10所述的冲孔成型设备，其特征在于：

所述上模组件还包括卸料板和弹性件；

所述卸料板通过所述弹性件可活动地设于所述上固定板的下方，以与上固定板间隔相对；所述卸料板上贯穿设有供所述冲套的下端伸出的过孔。

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