CN113351726A - 一种模内冲孔压铆工具和工艺及液压成形设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模内冲孔压铆工具和工艺及液压成形设备，其中，模内冲孔压铆工具包括相对设置的第一模具和第二模具、送料冲针、压铆冲针及冲针驱动装置，第一模具与第二模具之间形成有用于容纳待形成零件的模腔；第一模具上设有安装送料冲针的第一导向孔，第二模具上设有与第一导向孔相对的安装压铆冲针的第二导向孔，冲针驱动装置在控制系统的控制下驱动送料冲针和压铆冲针分别沿着第一导向孔和第二导向孔相对或相向运行。液压成形设备包含上述模内冲孔压铆工具，采用该液压成形设备，无需将成形零件转移出来即可实现模内同时冲孔和压铆，减少线体预冲孔及压铆的工序，提高生产效率、节省压铆设备。

Description

一种模内冲孔压铆工具和工艺及液压成形设备

技术领域

本发明涉及液压成形及压铆技术领域，具体涉及一种模内冲孔压铆工具和工艺及液压成形设备。

背景技术

液压成形零件是利用液压成形工具向管坯内注入液体然后加压使其发生塑性变形所制造成形的零件。液压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，在工业领域尤其是汽车工业中得到了越来越多的应用。

目前，液压成形零件安装压铆螺母时，是先通过冲孔或激光切割在零件上加工压铆螺母孔，再使用压铆枪或专用的压铆设备进行人工压铆，工序繁琐，制造周期较长，而且压铆设备对铆接力、气压、压铆枪螺丝长度、手持姿势等要求较高，否则，压铆后螺母容易出现脱落、松动、螺母牙损坏、螺母压斜等缺陷。

发明内容

针对现有技术中的不足与缺陷，本发明提供一种模内冲孔压铆工具和工艺及液压成形设备，可在模内冲孔的同时将压铆螺母固定连接在零件上，减少预冲孔及压铆的工序，提高生产效率、节省压铆设备及工序生产成本，优化手动铆接产生的零件缺陷。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种模内冲孔压铆工具，包括第一模具、第二模具、送料冲针、压铆冲针及冲针驱动装置，所述第一模具与所述第二模具相对设置，所述第一模具与所述第二模具扣合后内部形成有用于容纳待成形零件的模腔；所述第一模具上设有第一导向孔，所述第二模具上设有与所述第一导向孔相对的第二导向孔，所述送料冲针插装在所述第一导向孔内，且所述送料冲针朝向所述第二模具的一端安装有压铆螺母；所述压铆冲针插装在所述第二导向孔内，且所述压铆冲针朝向所述第一模具的一端设有送料冲针导向区；所述冲针驱动装置在控制系统的控制下驱动所述送料冲针和所述压铆冲针分别沿着所述第一导向孔和所述第二导向孔相向或相背运行。

于本发明的一实施例中，所述冲针驱动装置包括分别与所述控制系统电路连接的第一油缸和第二油缸，所述第一油缸的伸缩端与所述送料冲针背离所述第二模具的一端相连；所述第二油缸的伸缩端与所述压铆冲针背离所述第一模具的一端相连。

于本发明的一实施例中，所述送料冲针包括第一法兰、第一导向杆及螺母固定导向结构，所述第一导向杆的一端与所述第一法兰相连，另一端与所述螺母固定导向结构相连。

于本发明的一实施例中，所述螺母固定导向结构包括螺母安装结构及与所述螺母安装结构相连的锥形结构，所述螺母安装结构的外径与所述压铆螺母的内径相匹配。

于本发明的一实施例中，所述送料冲针导向区包括螺母容纳孔和与所述螺母容纳孔相连的冲针避让孔。

于本发明的一实施例中，所述螺母容纳孔的孔径与所述压铆螺母的螺纹部的外径相匹配，所述螺母容纳孔的深度对应于所述压铆螺母的螺纹部的长度。

于本发明的一实施例中，所述冲针避让孔的孔径与所述螺母安装结构的外径相匹配，所述冲针避让孔的深度大于所述锥形结构的长度。

于本发明的一实施例中，所述压铆冲针朝向所述第一模具的一端的侧壁上设有翻孔料片折边区。

本发明的另一方面提供一种液压成形设备，该液压成形设备包含上述模内冲孔压铆工具。

本发明的还提供一种模内冲孔压铆工艺，至少包括以下步骤：

提供一包含本发明的模内冲孔压铆工具的液压成形设备；

将原材料管坯放入所述第一模具与所述第二模具之间的模腔内，液压涨形；

驱动所述送料冲针和所述压铆冲针在成形零件上同时冲孔至所述压铆螺母的法兰与所述成形零件的外壁贴合；

继续推进所述压铆冲针，所述送料冲针安装有压铆螺母的一端进入所述压铆冲针的送料冲针导向区，所述压铆螺母的变形区受到所述压铆冲针的挤压发生变形，与成形零件的内壁贴合；

将所述送料冲针与所述压铆冲针收回，冲孔压铆结束。

如上所述，本发明提供一种模内冲孔压铆工具，通过在液压成形模具上设置送料冲针和压铆冲针，将液压成形后的零件在模内冲孔的同时将压铆螺母固定在零件上；本发明还提供一种包含上述冲孔压铆工具的液压成形设备，该设备可实现成形、冲孔及压铆工艺，成形后的零件，无需取出，在模内即可实现冲孔压铆；采用包含本发明的模内冲孔压铆工具的液压成形设备可实现冲孔、压铆一体化工艺，减少预冲孔及压铆的工序，提高生产效率、节省压铆设备及工序生产成本。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1显示为本发明的模内冲孔压铆工具于一实施例中的结构示意图。

图2显示为本发明的模内冲孔压铆工具于一实施例中的第一模具的三维示意图。

图3显示为本发明的模内冲孔压铆工具于一实施例中的第二模具的三维示意图。

图4显示为本发明的模内冲孔压铆工具于一实施例中的送料冲针的三维示意图。

图5显示为本发明的送料冲针与压铆螺母的装配结构示意图。

图6显示为本发明的模内冲孔压铆工具于一实施例中的压铆螺母的三维示意图。

图7显示为图6的侧视图。

图8显示为图7沿A-A向的剖视图。

图9显示为本发明的模内冲孔压铆工具于一实施例中的压铆冲针的三维示意图。

图10显示为图9的侧视图。

图11显示为图10沿B-B向的剖视图。

图12显示为本发明的模内冲孔工艺的流程图。

图13显示为本发明的模内冲孔压铆工具压铆前的结构示意图。

图14显示为本发明的模内冲孔压铆工具压铆后的结构示意图。

图15显示为图14的I区域的局部放大示意图。

附图标记

1 第一模具

2 第二模具

3 送料冲针

4 压铆冲针

5 第一油缸

6 第二油缸

7 压铆螺母

8 成形零件

11 第一导向孔

21 第二导向孔

31 第一法兰

32 第一导向杆

33 螺母固定导向结构

331 螺母安装结构

332 锥形结构

41 第二法兰

42 第二导向杆

43 送料冲针导向区

431 螺母容纳孔

432 冲针避让孔

44 翻孔料片折边区

71 螺母法兰

72 变形部

73 螺纹部

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

请参阅图1至图3，图1为本发明的模内冲孔压铆工具于一实施例中的结构示意图，图2为第一模具的三维示意图，图3为第二模具的三维示意图。本发明的模内冲孔压铆工具包括第一模具1、第二模具2、送料冲针3、压铆冲针4及冲针驱动装置。其中，第一模具1和第二模具2相对设置，且第一模具1与第二模具2扣合后，在第一模具1和第二模具2的中间形成有与待成形零件的形状相一致的模腔；第一模具1上设有第一导向孔11，第二模具2设有与第一导向孔11相对的第二导向孔21，送料冲针3插装在第一导向孔11内，压铆冲针4插装在第二导向孔21内，送料冲针3的朝向第二模具2的一端安装有压铆螺母7，相应的，压铆冲针4朝向第一模具1的一端内部设有送料冲针导向区43；冲针驱动装置在控制系统的控制下，可驱动送料冲针3和压铆冲针4按照预先设定的行程分别沿着第一导向孔11和第二导向孔21相向或相背运行，从而实现在零件上的冲孔压铆。

请参阅图1至图3，在一实施例中，第一模具1和第二模具2构成零件成形模具，第一导向孔11纵向贯穿第一模具1，第二导向孔21纵向贯穿第二模具2，送料冲针3与第一导向孔11配合安装，且可沿第一导向孔11做直线运动，压铆冲针4与第二导向孔21配合安装且可沿第二导向孔21做直线运动。本实施例中，冲针驱动装置包括第一油缸5和第二油缸6，第一油缸5和第二油缸6与控制系统通过电路连接，第一油缸5的伸缩端与送料冲针3背离第二模具2的一端连接，第二油缸6的伸缩端与压铆冲针4背离第一模具1的一端连接，控制系统可控制第一油缸5和第二油缸6的活塞杆伸缩运动进而驱动送料冲针3和压铆冲针4按照设定的行程运行，实现冲孔和压铆。

请参阅图2、图4和图5，图4为本发明的送料冲针于一实施例中的结构示意图，图5为送料冲针与压铆螺母的装配结构示意图。送料冲针3包括第一法兰31、第一导向杆32及螺母固定导向结构33，第一导向杆32的一端与第一法兰31相连，另一端与螺母固定导向结构33相连。第一导向杆32的直径与第一导向孔11的孔径相匹配，第一法兰31的直径大于第一导向杆32的直径，送料冲针3通过第一导向杆32与第一导向孔11紧密配合安装在第一模具1上，第一油缸5的伸缩端与第一法兰31相连，在第一油缸5的推动下，送料冲针3沿着第一导向孔11上下运动，以此实现送料冲针3的进退动作。

请参阅图4至图8，图6为压铆螺母的结构示意图，图7为图6的侧视图，图8为图7沿A-A向的剖视图。螺母固定导向结构33包括螺母安装结构331和锥形结构332，螺母安装结构331用于固定压铆螺母7，锥形结构331的尖端设计有利于送料冲针3刺穿零件壁体，形成开孔。压铆螺母7包括依次相连的螺母法兰71、变形部72和螺纹部73，螺母安装结构331的外径与压铆螺母7的内径相匹配，螺母安装结构331的长度大于压铆螺母7的长度。压铆螺母7套设在螺母安装结构331上，为了使压铆螺母7固定在送料冲针3上，螺母安装结构331可采用磁性材料。安装时，压铆螺母7的螺母法兰71与第一导向杆32的端部相贴合，变形部72和螺纹部73套设在螺母安装结构331上。

请参阅图9至图11，图9为压铆冲针的三维示意图，图10为图9的侧视图，图11为图10沿B-B向的剖视图。压铆冲针4包括第二法兰41、与第二法兰相连的第二导向杆42，第二法兰41的外径大于第二导向杆42的外径，第二导向杆42朝向第一模具1的一端内部设有送料冲针导向区43，送料冲针导向区43的深度大于或等于送料冲针的螺母固定导向结构33的长度，例如，送料冲针导向区43的深度等于送料冲针的螺母固定导向结构33的长度。送料冲针导向区43包括螺母容纳孔431和冲针避让孔432，螺母容纳孔431的孔径与压铆螺母5的螺纹部53的外径相匹配，螺母容纳孔431的深度对应于压铆螺母的螺纹部53的长度，螺母容纳孔431用于容纳压铆螺母5的螺纹部53，在压铆过程中保护压铆螺母5的螺纹部53；冲针避让孔432的孔径与送料冲针的螺母安装结构331的外径相匹配，冲针避让孔43的深度大于锥形结构332的长度，冲针避让孔432的设置可避免压铆过程中，送料冲针3的锥形结构332与压铆冲针4发生碰撞，造成损坏。

请参阅图9，压铆冲针4的第二导向杆42朝向第一模具1的一端的侧壁上还设有翻孔料片折边区44，在冲孔时，可引导成形零件的废料翻折。例如沿着压铆冲针4的端部侧壁向内削出一倾斜平面，该倾斜面即为翻孔料片折边区44。

请参阅图1，本发明还提供一种液压成形设备(图中未示出)，该设备包含本发明的模内冲孔压铆工具，其中，模内冲孔压铆工具中的控制系统即为液压成形设备的控制系统，第一油缸5和第二油缸6分别与液压成形设备的控制系统电路连接，在液压成形设备的控制系统可预先设定送料冲针3及压铆冲针4的行程，通过控制系统控制第一油缸5和第二油缸6的活塞杆的伸缩运动，进而驱动送料冲针3和压铆冲针4按照设定的行程运行，实现模内冲孔压铆一体化。

请参阅图12至图15，图12为模内冲孔压铆工艺的流程图，图13为冲孔压铆前的结构示意图，图14为冲孔压铆后的结构示意图，图15为图14中B区的局部放大示意图。本发明的模内冲孔压铆工艺少包括以下步骤：

S1、提供一包含本发明的模内冲孔压铆工具的液压成形设备；

S2、将原材料管坯放入上述液压成形设备的模具中，液压涨形；

S3、同时启动送料冲针3和压铆冲针4在成形零件8上冲孔；

S4、继续推进压铆冲针4，将送料冲针3安装有压铆螺母7的一端送入压铆冲针4的送料冲针导向区43，此时压铆螺母7的变形部72受到压铆冲针4的挤压发生变形，与成形零件8的内壁贴合；

S5、送料冲针3和压铆冲针4收回，冲孔压铆结束。

步骤S1中的液压成形设备包含本发明的模内冲孔压铆工具，其中，模内冲孔压铆工具的第一模具1和第二模具2构成液压成形模具，第一模具1和第二模具2扣合后之间的模腔与待成形零件8的形状一致；冲孔压铆工具的控制系统即为液压成形设备的控制系统，第一油缸5和第二油缸6分别与液压成形设备的控制系统电路连接，通过控制系统控制第一油缸5和第二油缸6的活塞杆的伸缩运动，进而驱动送料冲针3和压铆冲针4按照设定的行程运行，实现模内冲孔压铆一体化。液压成形设备的其余未公开的结构为本领域所熟知的结构，此处不再详述。

步骤S2，将原材料管坯放入第一模具1和第二模具2之间的模腔内，密封，向原材料管坯内充入液体，在液体压力的作用下，原材料管坯发生变形直至与模腔的形状吻合得到成形零件8。冲液涨形的具体步骤可参见现有技术的液压成形工艺，此处不再详述。

步骤S3，待成形压力达到后，通过液压成形设备的控制系统同时启动第一油缸5和第二油缸6，第一油缸5带动送料冲针3沿着第一导向孔11向下运行直至压铆螺母7的螺母法兰71与成形零件8的外壁贴合，此时在成形零件8的一侧壁上形成第一开口81；同时第二油缸6推动压铆冲针4沿着第二导向孔12向上运行，在成形零件8的另一侧壁上形成第二开口82。

步骤S4，压铆冲针4沿着第二导向孔21继续向上运行，直至将送料冲针3的锥形结构332及压铆螺母7送入压铆冲针4的送料冲针导向区43，此时，锥形结构332进入冲针避让孔432，压铆螺母的螺纹部73进入螺母容纳孔431，由于冲针避让孔432的孔径小于压铆螺母7的外径，随着压铆冲针4的继续推进，压铆螺母7无法进入冲针避让孔432，压铆螺母7的变形部受到挤压发生变形，与成形零件8的内壁贴合，压铆螺母7固定在第一开口81上。

步骤S5、冲孔压铆结束，通过液压成形控制系统控制第一油缸5和第二油缸6收回，进而带动送料冲针3和压铆冲针4归位。

参加图13和图14，在进行步骤S3之前，需在控制系统预先设定第一油缸和第二油缸的行程，即送料冲针3和压铆冲针4的行程。例如，将成形零件8的壁厚记为T，压铆螺母7的变形部72壁厚记为T1，压铆螺母7的螺母法兰71厚度记为T2；螺母固定导向结构33的长度记为L；成形零件8的外径记为D；送料冲针行程记为L1；压铆冲针行程记为L2；则：L1＝L-T2；L2＝D-T-2*T1。

综上所述，本发明提供一种模内冲孔压铆工具，在成形模具上相对安装送料冲针和压铆冲针，送料冲针在成形零件冲孔的同时，压铆冲针穿过成形零件与送料冲针相配合，将压铆螺母固定在成形零件上。采用包含本发明的模内冲孔压铆工具的液压成形设备，在液压成形后无需将成形零件转移出来即可实现模内冲孔和压铆，减少线体预冲孔及压铆的工序，提高生产效率、节省压铆设备及工序生产成本，优化手动铆接产生的零件缺陷。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种模内冲孔压铆工具，其特征在于，包括：

第一模具，其上设有第一导向孔；

第二模具，与所述第一模具相对设置，所述第一模具和所述第二模具扣合后内部形成用于容纳待成形零件的模腔，所述第二模具上设置有与所述第一导向孔相对的第二导向孔；

送料冲针，插装在所述第一导向孔内，所述送料冲针朝向所述第二模具的一端安装有压铆螺母；

压铆冲针，插装在所述第二导向孔内，所述压铆冲针朝向所述第一模具的一端设有送料冲针导向区；及

冲针驱动装置，在控制系统的控制下驱动所述送料冲针和所述压铆冲针分别沿着所述第一导向孔和所述第二导向孔相向或相背运行。

2.根据权利要求1所述的模内冲孔压铆工具，其特征在于，所述冲针驱动装置包括分别与所述控制系统电路连接的第一油缸和第二油缸，所述第一油缸的伸缩端与所述送料冲针背离所述第二模具的一端相连；所述第二油缸的伸缩端与所述压铆冲针背离所述第一模具的一端相连。

3.根据权利要求1所述的模内冲孔压铆工具，其特征在于，所述送料冲针包括第一法兰、第一导向杆及螺母固定导向结构，所述第一导向杆的一端与所述第一法兰相连，另一端与所述螺母固定导向结构相连。

4.根据权利要求3所述的模内冲孔压铆工具，其特征在于，所述螺母固定导向结构包括螺母安装结构及与所述螺母安装结构相连的锥形结构，所述螺母安装结构的外径与所述压铆螺母的内径相匹配。

5.根据权利要求4所述的模内冲孔压铆工具，其特征在于，所述送料冲针导向区包括螺母容纳孔和与所述螺母容纳孔相连的冲针避让孔。

6.根据权利要求5所述的模内冲孔压铆工具，其特征在于，所述螺母容纳孔的孔径与所述压铆螺母的螺纹部的外径相匹配，所述螺母容纳孔的深度对应于所述压铆螺母的螺纹部的长度。

7.根据权利要求5所述的模内冲孔压铆工具，其特征在于，所述冲针避让孔的孔径与所述螺母安装结构的外径相匹配，所述冲针避让孔的深度大于所述锥形结构的长度。

8.根据权利要求1所述的模内冲孔压铆工具，其特征在于，所述压铆冲针朝向所述第一模具的一端的侧壁上设有翻孔料片折边区。

9.一种液压成形设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的模内冲孔压铆工具。

10.一种模内冲孔压铆工艺，其特征在于，至少包括以下步骤：

提供一包含权利要求1-8任一所述的模内冲孔压铆工具的液压成形设备；

将原材料管坯放入所述第一模具与所述第二模具之间的模腔内，液压涨形；

将所述送料冲针和所述压铆冲针同时冲孔至所述压铆螺母的法兰与成形零件的外壁贴合；

继续推进所述压铆冲针，所述送料冲针安装有压铆螺母的一端进入所述压铆冲针的送料冲针导向区，所述压铆螺母的变形区受到所述压铆冲针的挤压发生变形，与所述成形零件的内壁贴合；

将所述送料冲针与所述压铆冲针收回，冲孔压铆结束。

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