CN116274651A - 具有极小r角零件及其精冲模具和成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有极小R角零件及其精冲模具和成形方法。本具有极小R角零件的精冲模具，包括上模和下模，上模安装有预冲孔冲头、步距钉冲头以及凸凹模，预冲孔冲头具有内凹的直角；下模安装有第一凹模镶件、第二凹模镶件、第三凹模镶件和第四凹模镶件，第一凹模镶件的型腔形状与预冲孔冲头形状相同，第二凹模镶件的型腔形状与零件外形相同，第二凹模镶件的型腔对应零件直角区的侧面向外延伸以形成安装槽，第三凹模镶件安装于安装槽中，第三凹模镶件外侧壁与第二凹模镶件内侧壁形成直角结构，第四凹模镶件的型腔形状与料带定位孔相同。本发明提出的精冲模具，便于加工零件的R角，同时简化其生产过程并保证了零件的尺寸精度。

Description

具有极小R角零件及其精冲模具和成形方法

技术领域

本发明涉及精冲成型技术领域，尤其涉及一种具有极小R角零件及其精冲模具和成形方法。

背景技术

对于电器开关中用到的钩针(材质为S20C，厚度为3mm)这样的零件，其直角功能区处圆角尺寸要求极高(R0.08±0.08)，光亮带要求95％以上。如图1a和图1b所示。如果此钩针采用传统精冲复合成形，尖角处R0.08±0.08尺寸一般只能达到R0.2以上，成型后的精冲件，需要辅助磨削工序磨去部分材料减小R角，这样会增加了制造成本。如果采用传统普冲跳步成形逐步分别切除外形，可达到尖角状态，但R角两侧功能边尺寸精度差，且光亮带要求无法满足，不能达到使用需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有极小R角零件及其精冲模具和成形方法，旨在便于加工精冲件的R角，同时简化其生产过程，并保证零件的尺寸精度。

为实现上述目的，本发明提供一种具有极小R角零件的精冲模具，包括上模和下模，其中，

所述上模安装有用于成型零件直角区的预冲孔冲头、用于成型料带定位孔的步距钉冲头、以及用于成型零件外形和内孔的凸凹模，预冲孔冲头具有内凹的直角以预成型零件功能区的R角，凸凹模的外轮廓与零件外形相同；

所述下模安装有第一凹模镶件、第二凹模镶件、第三凹模镶件和第四凹模镶件，第一凹模镶件的型腔形状与预冲孔冲头形状相同，第二凹模镶件的型腔形状与零件外形相同，第二凹模镶件的型腔对应零件直角区的侧面向外延伸以形成安装槽，第三凹模镶件安装于安装槽中将第二凹模镶件的型腔一侧封闭，第三凹模镶件外侧壁与第二凹模镶件内侧壁形成直角结构以与零件直角区对应设置，第四凹模镶件的型腔形状与料带定位孔相同。

优选地，所述上模包括由上至下依次设置的上模板、上垫板、上固定板和齿圈板，下模包括从上至下依次设置的凹模板、下固定板、下垫板和下模板。

优选地，零件的直角区设置有第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边形成直角，第二凹模镶件的型腔具有与第一侧边对应设置的第一侧壁，安装槽具有与第一侧壁平齐设置的第二侧壁，第三凹模镶件的两侧壁分别为第三侧壁和第四侧壁，第三侧壁与第二侧壁贴合设置，第四侧壁与第一侧壁垂直设置。

优选地，所述上模上安装有用于成型零件反面凸苞的第一半冲孔冲头；所述下模上安装有用于成型零件正面凸苞的第二半冲孔冲头。

优选地，所述下模上安装有用于顶出零件的推板，推板上开设有沉孔，沉孔中安装有与零件上凸苞对应设置的聚氨酯棒，聚氨酯棒顶起凸苞使零件与推板分离。

优选地，所述下模上还安装有第五凹模镶件，第五凹模镶件的形状以及大小均与第二凹模镶件相同，第五凹模镶件的开口处安装有第三凹模镶件，预冲孔冲头具有两个内凹的直角以同时预成型两排零件功能区的R角。

优选地，所述预冲孔冲头进行功能区预冲孔时给凸凹模复合落料的留料余量为单边0.1mm～0.2mm。

本发明进一步提出一种具有极小R角零件的成型方法，包括以下步骤：

通过上述的精冲模具进行冲压成型，将精冲模具的预冲孔冲头和第一凹模镶件配合，在料带上成型预冲孔功能区，通过步距钉冲头和第四凹模镶件配合在料带上成型定位孔；

通过凸凹模与第三凹模镶件和第二凹模镶件共同配合复合落料，成型零件的外形以及其内孔；

对零件进行去毛刺；

依次对零件进行热处理、喷砂处理和PTFE表面处理。

优选地，对零件进行去毛刺时，采用刷光机自动进行处理，刷毛机安装有凹槽的传动带，凹槽与零件上凸苞尺寸适配。

本发明进一步还提出一种具有极小R角零件，采用上述成型方法制成。

本发明提出的具有极小R角零件的精冲模具，通过预冲孔冲头先对零件的直角区进行预冲孔，保留一部分留料余量后，再通过凸凹模和第二凹模镶件的配合进行精修，从而保证了零件直角区的精度，保证其光亮度(光亮度可达到95％以上)以及圆角(R角小于0.08)可以达到要求，同时可保证尖角的小塌角。另外，本精冲模具成型具有极小R角零件，其成型过程简单方便(不需要磨削即可达到直角尖角状态)，其制造成本低(减少磨削过程因此减少人工成本)。

附图说明

图1a为钩针的俯视结构示意图；

图1b为钩针的侧视结构示意图；

图2为本发明具有极小R角零件的精冲模具的结构示意图；

图3为本发明具有极小R角零件的精冲模具中凹模板的结构示意图；

图4为本发明具有极小R角零件的精冲模具中第二凹模镶件和第三凹模镶件的结构示意图；

图5为本发明具有极小R角零件的精冲模具中第三凹模镶件的结构示意图；

图6为本发明具有极小R角零件的精冲模具中零件的排样示意图；

图7为本发明具有极小R角零件的精冲模具中推板的结构示意图；

图8为本发明具有极小R角零件的精冲模具中推板的剖视结构示意图。

图中，1-预冲孔冲头，2-步距钉冲头，3-凸凹模，4-第一凹模镶件，5-第二凹模镶件，6-第三凹模镶件，7-第四凹模镶件，8-钩针，9-上模板，10-上垫板，11-上固定板，12-齿圈板，13-凹模板，14-下固定板，15-下垫板，16-下模板，17-第一半冲孔冲头，18-第二半冲孔冲头，19-推板，20-聚氨酯棒，21-第五凹模镶件，22-第一侧边，23-第二侧边，24-第一侧壁，25-第二侧壁，26-第三侧壁，27-第四侧壁。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提出一种具有极小R角(极小R角指的是零件直角区的R＜0.08)零件的精冲模具。

参照图2至图6，本优选实施例中，一种具有极小R角零件的精冲模具，包括上模和下模，其中，

上模安装有用于成型零件直角区的预冲孔冲头1、用于成型料带定位孔的步距钉冲头2、以及用于成型零件外形和内孔的凸凹模2，预冲孔冲头1具有内凹的直角以预成型零件功能区的R角，凸凹模2的外轮廓与零件外形相同；

下模安装有第一凹模镶件4、第二凹模镶件5、第三凹模镶件6和第四凹模镶件7，第一凹模镶件4的型腔形状与预冲孔冲头1形状相同，第二凹模镶件5的型腔形状与零件外形相同，第二凹模镶件5的型腔对应零件直角区的侧面向外延伸以形成安装槽，第三凹模镶件6安装于安装槽中将第二凹模镶件5的型腔一侧封闭，第三凹模镶件6外侧壁与第二凹模镶件5内侧壁形成直角结构以与零件直角区对应设置(直角结构来成型零件的直角区)，第四凹模镶件7的型腔形状与料带定位孔形状相同。

因钩针8的直角区要求R＜0.08，图纸尺寸R角接近直角，如果直接在第二凹模镶件5上开设型腔，而不设置第三凹模镶件6，在制作第二凹模镶件5时，其型腔需要通过慢走丝线切割成型，使用慢走丝割型腔的时候会有至少R0.2以上圆角，因此，这种第二凹模镶件5无法保证冲压后的零件直角的R角公差满足要求。因此，本实施例中，采用第二凹模镶件5和第三凹模镶件6拼接出来一个直角结构(第三凹模镶件6的外侧壁容易加工，同时第二凹模镶件5的一侧向外延伸成直线也容易加工)，达到无R角或者R角很小的目的。

具体地，参照图2，上模包括由上至下依次设置的上模板9、上垫板10、上固定板11和齿圈板12，下模包括从上至下依次设置的凹模板13、下固定板14、下垫板15和下模板16。

本实施例中，参照图1a、图3至图6，零件的直角区设置有第一侧边22和第二侧边23，第一侧边22和第二侧边23形成直角，第二凹模镶件5的型腔具有与第一侧边22对应设置的第一侧壁24，安装槽具有与第一侧壁24平齐设置的第二侧壁25(二者位于同一直线)，第三凹模镶件6的两侧壁分别为第三侧壁26和第四侧壁27，第三侧壁26与第二侧壁25贴合设置，第四侧壁27与第一侧壁24垂直设置(从而形成直角结构)。

具体地，预冲孔冲头1具有第三侧边和第四侧边(第三侧边和第四侧边形成一内凹的直角)，第三侧边与第一侧边22平齐设置，第四侧边与第二侧边23平齐设置，第四侧边的长度小于第二侧边23的长度(参照图6可看出)。

进一步地，参照图2，上模上安装有用于成型零件反面凸苞的第一半冲孔冲头17；下模上安装有用于成型零件正面凸苞的第二半冲孔冲头18。因本零件(即钩针8)的正反两面均设置有凸苞，因此，将第一半冲孔冲头17和第二半冲孔冲头18分别来成型两个凸苞。图1a所示虚线孔所示为反面凸苞的位置。

进一步地，参照图7和图8，下模上安装有用于顶出零件的推板19，推板19上开设有沉孔，沉孔中安装有与零件上凸苞对应设置的聚氨酯棒20，聚氨酯棒20顶起凸苞使零件与推板19分离。

现有技术中，精冲模常用的顶件方式是在推板19的平面上设置浮动弹顶钉，将零件与推板19分离，再在气枪吹出的高压气体作用下吹出模面，该方式会在零件上留下高度0.02mm左右凸起的弹顶钉印。

因本零件不允许有弹顶钉印，设计的顶件方案为：此产品中有φ3mm高0.5mm的凸苞，在推板19上凸苞的φ4让位孔钻深至8mm的沉孔，在这个沉孔里装一个φ4的聚氨酯棒20，与推板19齐平，零件冲出来后，聚氨酯棒20会顶着凸苞使零件与推板19分离，在这个做深的沉孔里装聚氨酯棒20既起到凸苞的让位，又不会在零件上产生凸起的弹顶钉印，凸苞的高度与直径在聚氨酯棒20的受力下，都不会有尺寸上的变化。

进一步地，参照图3，下模上还安装有第五凹模镶件21，第五凹模镶件21的形状以及大小均与第二凹模镶件5相同，第五凹模镶件21的开口处安装有第三凹模镶件6，预冲孔冲头1具有两个内凹的直角以同时预成型两排零件功能区的R角。此时，本精冲模具可成型上下两排零件。

进一步地，预冲孔冲头1进行功能区预冲孔时给凸凹模2复合落料的留料余量为单边0.1mm～0.2mm。

以图1a和图1b所示钩针8为例来说明本精冲模具的工作过程。

第一步：冲步距钉孔(成型定位孔)、半冲沉孔凸苞(包括正面和反面的凸苞)、冲功能区预切孔(即预切孔即为图5中D处，该不规则的预切孔具有两个直角，可同时对上下两排进行同时预切一个直角)；

第二步：步距钉定位、空步；

第三步：步距钉定位、复合落料(上面一件)；

第四步：步距钉定位、空步；

第五步：步距钉定位、复合落料(下面一件)。

第一工步中，预冲孔冲头1和步距钉冲头2在料带上冲孔。预冲孔冲头1与第一凹模镶件4的冲裁间隙为0.05mm；步距钉冲头2与第四凹模镶件7的冲裁间隙为0.05mm。预冲孔冲头1和步距钉冲头2利用齿圈板12导向，与齿圈板12滑动配合，装配间隙单边0.005mm；与上固定板11(1)装配间隙单边0.05mm。第一凹模镶件4内置于凹模板13中，无间隙配合，提供凹模型腔预紧力，确保尺寸稳定性。预切孔和定位钉孔均为小间隙冲裁，凹模刃口可做轻微倒角，能保证冲裁面的光亮带和刃口寿命。第一半冲孔冲头17使用齿圈板12导向，第二半冲孔冲头18使用凹模板13导向，同时在冲裁力的作用下完成对材料的挤压成型，挤压材料会在背向孔形成凸苞。

第二、四工步为空步，不作冲裁和成型作用，主要保证凹模型腔之间的距离，从而保证整个凹模组件的强度。

第三、五工步中，通过步距钉在材料步距钉孔中精确定位，定位钉与定位钉孔单边间隙为0.005mm-0.01mm，在凸凹模2与第二凹模镶件5(或第五凹模镶件21)的作用下共同完成复合落料，同时冲裁零件外形和孔，凸凹模2与第二凹模镶件5(或第第五凹模镶件21)冲裁间隙为0.015mm，第二凹模镶件5和第五凹模镶件21均为镶拼结构，第三凹模镶件6为拼接镶块，第二凹模镶件5和第三凹模镶件6在拼接后形成绝对直角，完成冲裁后零件才能达到R＜0.08，优选功能区预冲孔给复合落料留料余量为单边0.15mm，通过小余量精修保证零件冲裁面光亮带＞90％，同时减小落料时材料变形量，达到尖角小塌角。

本实施例提出的具有极小R角零件的精冲模具，通过预冲孔冲头1先对零件的直角区进行预冲孔，保留一部分留料余量后，再通过凸凹模2和第二凹模镶件5的配合进行精修，从而保证了零件直角区的精度，保证其光亮度(光亮度可达到95％以上)以及圆角(R角小于0.08)可以达到要求，同时可保证尖角的小塌角。另外，本精冲模具成型具有极小R角零件，其成型过程简单方便(不需要磨削即可达到直角尖角状态)，其制造成本低(减少磨削过程因此减少人工成本)。

本发明进一步提出一种具有极小R角零件的成型方法。

本优选实施例中，一种具有极小R角零件的成型方法，包括以下步骤：

步骤S10，通过上述实施例的精冲模具进行冲压成型，将精冲模具的预冲孔冲头1和第一凹模镶件4配合，在料带上成型预冲孔功能区(为图5中D处)，通过步距钉冲头2和第四凹模镶件7配合在料带上成型定位孔；

步骤S20，通过凸凹模2与第三凹模镶件6和第二凹模镶件5共同配合复合落料，成型零件的外形以及其内孔；

步骤S30，对零件进行去毛刺；

步骤S40，依次对零件进行热处理、喷砂处理和PTFE(Poly tetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)表面处理。

步骤S20中，将零件的外形与内孔在同一工步复合精冲，其成型精度高，可满足钩针8尺寸精度要求。

步骤S30中，对零件进行去毛刺时，采用刷光机自动进行处理，刷毛机安装有凹槽的传动带，凹槽与零件上凸苞尺寸适配。

通过设置凹槽来放置零件背面的凸苞，因此，可以采用刷光机自动去毛刺，相对于传统的手工锉刀去毛刺，可大大提高去毛刺的工作效率。

对零件进行热处理时，因零件表面为钩针8功能使用面，要求表面耐磨，心部塑韧性好，本实施例选用经过球化退火的S20C，强度低，经过碳氮共渗热处理后，提高产品中心和表面的强度要求，热处理技术要求为：有效硬化层深CHD550HV0.3 0.15-0.25，表面硬度700-800HV0.3，芯部硬度180-450HV5。生产设备采用多用炉或网带炉，热处理质量稳定。

对零件进行喷砂，是零件表面处理之前的一道工序，工件涂镀、工件粘接前处理喷砂能把工件表面的锈皮等一切污物清除，使工件外观无锐边、无毛刺、无氧化皮、无锈蚀，并在工件表面建立起十分重要的基础图式(即通常所谓的毛面)，而且可以通过调换不同粒度的磨料，比如飞展磨料磨具的磨料达到不同程度的粗糙度，大大提高工件与涂料、镀料的结合力。或使粘接件粘接更牢固，质量更好。

对零件进行PTFE表面处理时。表面处理技术要求为：零件表面呈黑色，镀层均匀，无露白，无气泡，无开裂、无碰伤、无缺料、无露白等外观缺陷；附着力测试：专用胶带粘拉无脱落。加工方式采用喷涂方式，表面处理质量稳定。

本发明提出的具有极小R角零件的成型方法，在保证零件尺寸精度的同时(其尖角处精度高，同时光亮度可达到90％以上)，其成型过程简单方便(不需要磨削即可达到直角尖角状态)，其制造成本低(减少磨削过程因此减少人工成本)。

本发明进一步提出一种具有极小R角零件。

本优选实施例中，一种具有极小R角零件，采用上述成型方法制成。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有极小R角零件的精冲模具，其特征在于，包括上模和下模，其中，

所述上模安装有用于成型零件直角区的预冲孔冲头、用于成型料带定位孔的步距钉冲头、以及用于成型零件外形和内孔的凸凹模，预冲孔冲头具有内凹的直角以预成型零件功能区的R角，凸凹模的外轮廓与零件外形相同；

所述下模安装有第一凹模镶件、第二凹模镶件、第三凹模镶件和第四凹模镶件，第一凹模镶件的型腔形状与预冲孔冲头形状相同，第二凹模镶件的型腔形状与零件外形相同，第二凹模镶件的型腔对应零件直角区的侧面向外延伸以形成安装槽，第三凹模镶件安装于安装槽中将第二凹模镶件的型腔一侧封闭，第三凹模镶件外侧壁与第二凹模镶件内侧壁形成直角结构以与零件直角区对应设置，第四凹模镶件的型腔形状与料带定位孔相同。

2.如权利要求1所述的具有极小R角零件的精冲模具，其特征在于，所述上模包括由上至下依次设置的上模板、上垫板、上固定板和齿圈板，下模包括从上至下依次设置的凹模板、下固定板、下垫板和下模板。

3.如权利要求1所述的具有极小R角零件的精冲模具，其特征在于，零件的直角区设置有第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边形成直角，第二凹模镶件的型腔具有与第一侧边对应设置的第一侧壁，安装槽具有与第一侧壁平齐设置的第二侧壁，第三凹模镶件的两侧壁分别为第三侧壁和第四侧壁，第三侧壁与第二侧壁贴合设置，第四侧壁与第一侧壁垂直设置。

4.如权利要求1所述的具有极小R角零件的精冲模具，其特征在于，所述上模上安装有用于成型零件反面凸苞的第一半冲孔冲头；所述下模上安装有用于成型零件正面凸苞的第二半冲孔冲头。

5.如权利要求4所述的具有极小R角零件的精冲模具，其特征在于，所述下模上安装有用于顶出零件的推板，推板上开设有沉孔，沉孔中安装有与零件上凸苞对应设置的聚氨酯棒，聚氨酯棒顶起凸苞使零件与推板分离。

6.如权利要求1所述的具有极小R角零件的精冲模具，其特征在于，所述下模上还安装有第五凹模镶件，第五凹模镶件的形状以及大小均与第二凹模镶件相同，第五凹模镶件的开口处安装有第三凹模镶件，预冲孔冲头具有两个内凹的直角以同时预成型两排零件功能区的R角。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的具有极小R角零件的精冲模具，其特征在于，所述预冲孔冲头进行功能区预冲孔时给凸凹模复合落料的留料余量为单边0.1mm～0.2mm。

8.一种具有极小R角零件的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过如权利要求1至7中任意一项所述的精冲模具进行冲压成型，将精冲模具的预冲孔冲头和第一凹模镶件配合，在料带上成型预冲孔功能区，通过步距钉冲头和第四凹模镶件配合在料带上成型定位孔；

通过凸凹模与第三凹模镶件和第二凹模镶件共同配合复合落料，成型零件的外形以及其内孔；

对零件进行去毛刺；

依次对零件进行热处理、喷砂处理和PTFE表面处理。

9.如权利要求8中任意一项具有极小R角零件的精冲模具的成型方法，其特征在于，对零件进行去毛刺时，采用刷光机自动进行处理，刷毛机安装有凹槽的传动带，凹槽与零件上凸苞尺寸适配。

10.一种具有极小R角零件，其特征在于，采用权利要求7中所述的成型方法制成。

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