CN119747481A - 罩环类零件成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钣金冲压成形技术领域的罩环类零件成型模具，本装置无需对坯料或者半成品进行重复定位，仅需一套工装或设备即可完全成型零件，生产效率更高，并且在成型过程中，通过弹性支撑件支撑成型冲头，使成型冲头在落料后就开始对坯料进行拉伸成型，使坯料在进行冲孔前已预成型，然后再对坯料进行冲孔，降低冲孔后坯料成型对孔的形状尺寸的影响，同时通过坯料中间实体部分对成形过程中的材料外流产生牵制，减少坯料中心减薄趋势，降低冲孔时孔边缘产生的应力大小，防止冲孔时孔边缘产生裂纹及断裂，并将坯料的拉伸成型的后期与坯料的翻边同步进行，有效控制成型及翻边过程中材料的流动，使最终成型的零件壁厚更加均匀，提升产品质量。

Description

罩环类零件成型模具

技术领域

本发明涉及钣金冲压成形技术领域，具体为罩环类零件成型模具。

背景技术

发动机隔垫罩后支撑环为罩环零件，该零件料厚1.5mm，零件主体为锥形外圆，下部带内孔翻边。

一般地，这类零件的成形工艺包括以下几种：

1.落料冲孔复合模——制备环形平板坯料——拉伸翻孔复合模——制备零件；

2.激光切割下料——制备环形平板坯料——拉伸翻孔复合模——制备零件；

3.落料拉伸复合模——制备半成品——冲孔翻边复合模——制备零件。

以上几种工艺路线都存在坯料或半成品重复定位困难，需要多套工装或设备等问题，生产效率低下，且分步成形过程中还存在材料流动不可控的问题，比如预制内孔减少了中心部位对材料流动的牵制，在落料及拉伸成型时中心材料大量向外流动，而外部材料因为增厚造成阻力增加，流动量较少，可能出现内部壁厚减薄严重、内孔翻边高度不够或者孔的形状尺寸变化，先进行拉伸成型后再进行冲孔时，拉伸成型时坯料产生的应力会在冲孔时进一步集中，导致孔的周围出现裂纹或断裂。

基于此，本发明设计了罩环类零件成型模具，以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：罩环类零件成型模具，包括上模及下模，其特征在于：

所述上模包括上模板、阳模及冲孔冲头，所述阳模及冲孔冲头均固设于上模板的底面；

所述下模包括下模板、阴模、成型冲头及下冲头，所述阴模及下冲头固设于下模板的顶面，所述成型冲头竖向滑动设置于下模板顶面；

所述阴模顶面形成有用于落料的空腔，所述阳模底面形状与阴模顶面空腔开口形状相匹配，用于与阴模顶面的空腔配合实现落料；

所述下冲头位于阴模顶面的空腔内，下冲头顶面不高于阴模顶面并开设有冲孔槽，所述冲孔冲头底部与冲孔槽形状大小相匹配用于与冲孔槽配合对坯料冲孔，且冲孔冲头底面在竖直方向上高于阳模底面；

所述阳模底面形成有用于翻边的空腔，所述下冲头顶面形状与阳模底面形成的空腔开口形状相匹配，用于进入阳模底面的空腔内将坯料冲孔位置翻边；

所述成型冲头位于阴模顶面的空腔内，且成型冲头底部设置有用于支撑成型冲头的弹性支撑件，使成型冲头顶面与阴模顶面保持在同一平面，并使成型冲头底面与下模板顶面之间产生间隙，所述阳模底部及成型冲头顶部均开设有用于成型零件的仿形面。

作为本发明的进一步方案，所述冲孔冲头底面在竖直方向上不低于阳模的仿形面顶部，且冲孔冲头底面与阳模的仿形面顶部之间在竖直方向上的高度差不超过坯料的厚度。

作为本发明的进一步方案，所述下模板上竖向滑动设置有第一顶杆，所述第一顶杆顶部设有顶圈，所述顶圈的竖向投影落入阳模的竖向投影范围内，所述下模板下方设有用于驱动第一顶杆进行升降的驱动件，第一顶杆底面到顶圈顶面的距离不小于下模板底面到阴模顶面的距离。

作为本发明的进一步方案，所述顶圈毗邻于阴模顶面空腔的内环面。

作为本发明的进一步方案，所述下冲头与下模板内共同穿设有第二顶杆，所述冲孔槽内设有顶块，所述第二顶杆的其中一端伸入冲孔槽内与顶块连接，且所述第二顶杆底面到顶块顶面的高度不小于下模板与下冲头的高度之和。

作为本发明的进一步方案，所述第二顶杆底面到顶块顶面的高度等于下模板与下冲头的高度之和，且第二顶杆底面用于与驱动件接触。

作为本发明的进一步方案，所述下冲头外环面与顶面之间具有过渡弧面。

作为本发明的进一步方案，所述上模板内竖向穿设有第三顶杆，所述第三顶杆底端位于阳模底面的空腔内并固设有打块，顶端凸出于上模板的顶面固设有打板，所述打块的其中一侧与阳模内腔壁接触。

作为本发明的进一步方案，所述阴模上固定设置有卸料板，所述阴模上固定设置有卸料板，所述卸料板贴设在阳模的外表面。

作为本发明的进一步方案，所述成型冲头底部固设有T形杆，所述T形杆滑动设置于下模板开设的T形孔中，以限制成型冲头的最高位置。

本发明具有以下有益效果：

本装置通过上模板、阳模、冲孔冲头、下模板、阴模、成型冲头及下冲头的形状位置关系实现了落料、拉伸成型、冲孔及翻边的复合，无需对坯料或者半成品进行重复定位，仅需一套工装或设备即可完全成型零件，生产效率更高，并且在成型过程中，通过弹性支撑件支撑成型冲头，使成型冲头在落料后就开始对坯料进行拉伸成型，使坯料在进行冲孔前已预成型，然后再对坯料进行冲孔，降低冲孔后坯料成型对孔的形状尺寸的影响，同时通过坯料中间实体部分对成形过程中的材料外流产生牵制，减少坯料中心减薄趋势，降低冲孔时孔边缘产生的应力大小，防止冲孔时孔边缘产生裂纹及断裂，并将坯料的拉伸成型的后期与坯料的翻边同步进行，有效控制成型及翻边过程中材料的流动，使最终成型的零件壁厚更加均匀，防止产生褶皱，提升产品质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明总体结构示意图。

图2为本发明上模与下模初步配合示意图。

图3为本发明上模与下模完全配合示意图。

图4为本发明中卸料板俯视示意图。

图例说明：

11、上模板；12、阳模；13、冲孔冲头；14、第三顶杆；141、打块；142、打板；21、下模板；22、阴模；23、成型冲头；231、弹性支撑件；232、T形杆；24、下冲头；241、冲孔槽；25、第一顶杆；251、顶圈；26、驱动件；27、第二顶杆；271、顶块；28、卸料板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：罩环类零件成型模具，包括上模及下模，

上模包括上模板11、阳模12及冲孔冲头13，阳模12及冲孔冲头13均固设于上模板11的底面；

下模包括下模板21、阴模22、成型冲头23及下冲头24，阴模22及下冲头24固设于下模板21的顶面，成型冲头23竖向滑动设置于下模板21顶面；

阴模22顶面形成有用于落料的空腔，阳模12底面形状与阴模22顶面空腔开口形状相匹配，用于与阴模22顶面的空腔配合实现落料，阴模22可以为圆环形，圆环形的阴模22内腔形成空腔，或者阴模22顶面开设圆形的凹槽，以此在阴模22顶面形成空腔，如图1所示，在本示例中，阴模22为圆环形；

下冲头24位于阴模22顶面的空腔内，下冲头24顶面不高于阴模22顶面并开设有冲孔槽241，冲孔冲头13底部与冲孔槽241形状大小相匹配用于与冲孔槽配合对坯料冲孔，且冲孔冲头13底面在竖直方向上高于阳模12底面，实现在落料后与冲孔槽241配合对胚料进行冲孔，在落料完成后，坯料会落于阴模22内的下冲头24上，上模板11与下模板21继续靠近，通过冲孔冲头13与冲孔槽241的配合实现坯料的冲孔；

阳模12底面形成有空腔，下冲头24顶面形状与阳模12底面形成的空腔开口形状相匹配，用于进入阳模12底面的空腔内将坯料冲孔位置翻边，如图3所示，在冲孔完成后，坯料冲孔位置边缘会与下冲头24顶面接触，上模板11与下模板21继续靠近，下冲头24进入阳模12内腔，通过下冲头24对坯料冲孔位置边缘进行翻边；

阳模12可以为圆环形，圆环形的阳模12内腔形成空腔，或者阳模12底面开设圆形的凹槽，以此在阳模12底面形成空腔，如图1所示，在本示例中，阳模12为圆环形。

成型冲头23位于阴模22内，且下模板21上设置有用于支撑成型冲头23的弹性支撑件231，使成型冲头23顶面与阴模22顶面保持在同一平面，并使成型冲头23底面与下模板21顶面之间产生间隙，阳模12底部及成型冲头23顶部均开设有用于成型零件的仿形面，使得成型冲头23在落料、冲孔及翻边时均与胚料底面抵接，通过弹性支撑件231形变产生的弹力对胚料预压制成型，并在成型冲头23底面与下模板21顶面接触后将坯料完全压制成型，如图1所示，在阳模12和阴模22夹紧坯料准备落料时，成型冲头23已经抵接在坯料下表面，此时阳模12进入阴模22内进行落料，落下来的坯料会在阳模12的带动下弯曲，坯料边缘弯曲部分会下压成型冲头23，使得成型冲头23与下模板21之间的弹性支撑件231被压缩，弹性支撑件231被压缩后产生向上的弹力通过成型冲头23作用在坯料底面，通过成型冲头23顶部方形面与阳模12顶部仿形面的配合实现坯料的预成型，从坯料顶面及底面进行支撑，在后续冲孔及翻边的过程中，随着弹性支撑件231的压缩量增大，成型冲头23施加给坯料的压力增大，提供更大的支撑力，防止坯料在冲孔及翻边时出现褶皱，确保成型的质量，通过将成型冲头23弹性设置在下模板21上，使得成型冲头23在落料开始就可以对胚料进行支撑，配合上阳模12实现对胚料的压紧，防止胚料在后续加工过程中出现褶皱。

接下来结合本方案对整体成型过程进行描述，首先将坯料置于阴模22顶面，使阳模12位于坯料上方，此时坯料大于阳模11的竖向投影，需要通过阳模12与阴模22的配合冲出一块成型零件所需要的坯料，接下来在上模板11的带动下使阳模12及冲孔冲头13下降，由于冲孔冲头13底面高于阳模12底面，由此阳模12先与坯料顶面接触，通过阳模12与阴模22顶面空腔的配合在坯料上冲出一块与阳模12竖向投影相同的坯料，冲落下来的坯料掉落至下冲头24及成型冲头23顶面，随后阳模12继续下降，下压坯料的边缘向下弯曲，坯料在阳模12作用下向下弯曲时会带动成型冲头23下降，迫使成型冲头23底端的弹性支撑件231被压缩，被压缩的弹性支撑件231产生的弹力向上通过成型冲头23作用在坯料底面，使得坯料产生形变，使坯料预成型，随后冲孔冲头13会与坯料的顶面接触，在冲孔冲头13及冲孔槽241的配合下对坯料进行冲孔，冲孔形状及大小与冲孔冲头13的竖向投影形状及大小相同，冲孔完成后，阳模12及冲孔冲头13继续下降，下冲头24进入阳模12底面的空腔内，通过下冲头24施加在坯料底面的作用力，使得坯料冲孔位置的边缘向上翻边，在翻边进行的同时，成型冲头23底面会与下模板21的顶面碰死，此时成型冲头23将无法继续下降，而阳模12还在持续下降，通过阳模12底面及成型冲头23顶面开设的仿形面对坯料完全成型；

通过弹性支撑件231支撑成型冲头23，使成型冲头23在落料后就开始对坯料进行拉伸成型，使坯料在进行冲孔前已预成型，然后再对坯料进行冲孔，降低冲孔后坯料成型对孔的形状尺寸的影响，同时通过坯料中间实体部分对成形过程中的材料外流产生牵制，减少坯料中心减薄趋势，降低冲孔时孔边缘产生的应力大小，防止冲孔时孔边缘产生裂纹及断裂，并将坯料的拉伸成型的后期与坯料的翻边同步进行，相互牵制材料的流动，有效控制成型及翻边过程中材料的流动，使最终成型的零件壁厚更加均匀，防止产生褶皱，提升产品质量。

具体的，弹性支撑件231采用弹簧，通过弹簧的两端分别抵接成型冲头23及下模板21，实现成型冲头23的弹性安装，弹簧的数量以及规格根据坯料的规格进行选择。

在冲孔完成之后，阳模12继续下降对坯料进行翻边，在成型冲头23与下模板21抵接后，成型冲头23将无法继续下降，阳模12继续下降在对坯料进行翻边的同时使坯料完全拉伸成型，最终得到零件。

具体的，上模板11在冲压设备的驱动下可在竖直方向上进行升降，以实现上模及下模之间间距的调节。

进一步的，如图1所示，冲孔冲头13底面在竖直方向上不低于阳模12的仿形面顶部，在阳模12与阴模22配合落料完成后，成型冲头23会通过其顶部开设的仿形面与阳模12底部开设的仿形面配合，在弹性支撑件231的弹力作用下对胚料进行预成型，在进行冲孔时，需要冲孔冲头13底面与下冲头24顶面达到同一高度，又因为冲孔冲头13底面不低于阳模12开设的仿形面顶部，那么在冲孔开始之前，阳模12上开设的仿形面会下降至下冲头24顶面之下与成型冲头23进行配合，保证阳模12与成型冲头23对坯料进行预成型的效果，如图3所示，罩环类零件主体部分为阶梯形，在冲孔及翻边之前零件主体部分已经初步折弯成型，并且此时零件中心并未冲孔，可以对坯料中心位置的材料进行牵制，防止中心材料大量向外流动，有助于提升最终成型零件的壁厚均匀性，提升产品质量。

同时，冲孔冲头13底面与阳模12的仿形面顶部之间在竖直方向上的高度差不超过坯料的厚度，需要将冲孔冲头13底面与阳模12的仿形面顶部之间的高度差控制在一个合理范围之内，防止高度差较大，影响零件冲孔及翻边的顺序。

如图1所示，下模板21上竖向滑动设置有第一顶杆25，第一顶杆25顶部设有顶圈251，顶圈251的竖向投影落入阳模12的竖向投影范围内，下模板21下方设有用于驱动第一顶杆25进行升降的驱动件26，第一顶杆25底面到顶圈251顶面的距离不小于下模板21底面到阴模22顶面的距离，在落料前，顶圈251顶面与阴模22顶面保持在同一高度，并通过驱动件26提供一定大小的支撑力，在落料时，阳模12底面与坯料顶面接触向下施力，顶圈251顶面与坯料底面接触向上施力，通过阳模12与顶圈251的夹紧坯料，为坯料提供所需的压边力，在后续落料、成型、冲孔及翻边的过程中，顶圈251及第一顶杆25与阳模12保持同步下降，始终为坯料提供压边力，以控制材料的流动，防止产生褶皱；

在坯料完全成型完成得到零件之后，可通过驱动件26驱动第一顶杆25升起，通过第一顶杆25带动顶圈251及顶圈251上已经成型的零件升起，最后顶圈251会升起至与阴模22顶面平齐的高度，使最终得到的零件可以轻松的与下模分离。

具体的，顶圈251毗邻于阴模22内环面，使得顶圈251可以与阳模12配合在落料时压紧落料区域坯料的边缘。

在一些示例中，下冲头24与下模板21内共同穿设有第二顶杆27，冲孔槽241内设有顶块271，第二顶杆27的其中一端伸入冲孔槽241内与顶块271连接，且第二顶杆27底面到顶块271顶面的高度不小于下模板21与下冲头24的高度之和，第二顶杆27通过驱动件26进行高度调节；

如图1所示，在本示例中，第二顶杆27底面到顶块271顶面的高度刚好等于下模板21与下冲头24的高度之和，在冲孔冲头13与冲孔槽241配合对坯料冲孔之后，冲孔时产生的废料会落入冲孔槽241内，在冲孔完成之后阳模12会继续下降以对坯料进行成型及翻边，因此冲孔槽241需要具有供冲孔冲头13继续下降的空间，同时冲孔产生的废料会落入至冲孔槽241的最底端，为了方便在成型完成后清理冲孔时产生的废料，在下模板21及下冲头24内穿设第二顶杆27，第二顶杆27的顶端伸入冲孔槽241内与顶块271连接，顶块271位于冲孔槽241内，并且第二顶杆27底面到顶块271顶面的高度不小于下模板21与下冲头24的高度之和，这样在顶块271与冲孔槽241底面接触时，第二顶杆27的底端会凸出于下模板21的底面，而当顶块271的顶面与下冲头24顶面处于同一高度时，第二顶杆27的底面刚好与下模板21底面处于同一高度，也就是说，冲孔时产生的废料会掉落在顶块271的顶面，在最终零件成型完成驱动件26驱动第一顶杆25升起的同时，驱动件26同样会带动第二顶杆27升起，通过第二顶杆27的升起带动顶块271上升，以实现冲孔槽241内废料的顶出，并且由于顶块271的顶面与下冲头24顶面处于同一高度，那么顶块271并不会影响零件的出料，实现零件成型后零件及冲孔废料的自动顶出，方便取出零件及冲孔废料。

如图1-3所示，在一些示例中，下冲头24外环面与顶面之间具有过渡弧面，在对坯料开孔位置进行翻边时，坯料需要翻边的位置由水平状态变为翻边状态，在这个转换过程中主要是通过阳模12下压坯料的同时下冲头24向上支撑坯料，通过下冲头24将坯料中间开孔位置向上顶起形成翻边，坯料首先与下冲头24顶面接触，最后随着翻边的进行，坯料会与下冲头24的外环面接触，在这个过程中，坯料会划过下冲头24顶面与外环面接邻的位置，由此，在下冲头24外环面与顶面之间设置过渡弧面，可使坯料在翻边时更加顺畅。

如图1所示，在一些示例中，上模板11内竖向穿设有第三顶杆14，第三顶杆14底端位于阳模12内并固设有打块141，顶端凸出于上模板11的顶面固设有打板142，打块141的其中一侧与阳模12内腔壁接触；

一般情况下，零件在成型之后会落在下模，然后由顶圈251顶出，但也可能会因为真空吸附等其他不可控因素导致成型后的零件卡在上模，因此在上模板11内竖向穿设第三顶杆14，第三顶杆14的底端及顶端分别安装打块141及打板142，如果零件在成型完成后卡在上模，那么可以通过敲击打板142，通过第三顶杆14及打块141将敲击力传导至零件，以将零件从阳模12内分离。

如图1-3所示，在一些示例中，阴模22上固定设置有卸料板28，卸料板28贴设在阳模12的外表面；

落料产生的废料可能会卡在阳模12外表面随阳模12同步升起，而套设在阳模12外表面的卸料板28则可以将落料产生的废料从阳模12上刮落，实现废料与阳模12的自动分离。

如图1所示，成型冲头23底部固设有T形杆232，T形杆232滑动设置于下模板21开设的T形孔中，限制成型冲头23的最高位置，防止成型冲头23顶面高于下冲头24顶面。

具体的，驱动件26采用液压缸，如图1所示，液压缸的活塞杆上端固定设置有一推板，推板的顶面与下模板21的底面平行，用于同时与第一顶杆25和第二顶杆27接触，控制第一顶杆25和第二顶杆27升降。

如图1所示，在阴模22与下模板21之间还设有垫块，增加阳模12在阴模22内可下降的行程，垫块可采用常规刚性材料制作，可降低整体模具的制作成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.罩环类零件成型模具，包括上模及下模，其特征在于：

所述上模包括上模板(11)、阳模(12)及冲孔冲头(13)，所述阳模(12)及冲孔冲头(13)均固设于上模板(11)的底面；

所述下模包括下模板(21)、阴模(22)、成型冲头(23)及下冲头(24)，所述阴模(22)及下冲头(24)固设于下模板(21)的顶面，所述成型冲头(23)竖向滑动设置于下模板(21)顶面；

所述阴模(22)顶面形成有用于落料的空腔，所述阳模(12)底面形状与阴模(22)顶面空腔开口形状相匹配，用于与阴模(22)顶面的空腔配合实现落料；

所述下冲头(24)位于阴模(22)顶面的空腔内，下冲头(24)顶面不高于阴模(22)顶面并开设有冲孔槽(241)，所述冲孔冲头(13)底部与冲孔槽(241)形状大小相匹配用于与冲孔槽配合对坯料冲孔，且冲孔冲头(13)底面在竖直方向上高于阳模(12)底面；

所述阳模(12)底面形成有用于翻边的空腔，所述下冲头(24)顶面形状与阳模(12)底面形成的空腔开口形状相匹配，用于进入阳模(12)底面的空腔内将坯料冲孔位置翻边；

所述成型冲头(23)位于阴模(22)顶面的空腔内，且成型冲头(23)底部设置有用于支撑成型冲头(23)的弹性支撑件(231)，使成型冲头(23)顶面与阴模(22)顶面保持在同一平面，并使成型冲头(23)底面与下模板(21)顶面之间产生间隙，所述阳模(12)底部及成型冲头(23)顶部均开设有用于成型零件的仿形面。

2.根据权利要求1所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述冲孔冲头(13)底面在竖直方向上不低于阳模(12)的仿形面顶部，且冲孔冲头(13)底面与阳模(12)的仿形面顶部之间在竖直方向上的高度差不超过坯料的厚度。

3.根据权利要求1所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述下模板(21)上竖向滑动设置有第一顶杆(25)，所述第一顶杆(25)顶部设有顶圈(251)，所述顶圈(251)的竖向投影落入阳模(12)的竖向投影范围内，所述下模板(21)下方设有用于驱动第一顶杆(25)进行升降的驱动件(26)，第一顶杆(25)底面到顶圈(251)顶面的距离不小于下模板(21)底面到阴模(22)顶面的距离。

4.根据权利要求3所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述顶圈(251)毗邻于阴模(22)顶面空腔的内环面。

5.根据权利要求1所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述下冲头(24)与下模板(21)内共同穿设有第二顶杆(27)，所述冲孔槽(241)内设有顶块(271)，所述第二顶杆(27)的其中一端伸入冲孔槽(241)内与顶块(271)连接，且所述第二顶杆(27)底面到顶块(271)顶面的高度不小于下模板(21)与下冲头(24)的高度之和。

6.根据权利要求5所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述第二顶杆(27)底面到顶块(271)顶面的高度等于下模板(21)与下冲头(24)的高度之和，且第二顶杆(27)底面用于与驱动件(26)接触。

7.根据权利要求1所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述下冲头(24)外环面与顶面之间具有过渡弧面。

8.根据权利要求1所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述上模板(11)内竖向穿设有第三顶杆(14)，所述第三顶杆(14)底端位于阳模(12)底面的空腔内并固设有打块(141)，顶端凸出于上模板(11)的顶面固设有打板(142)，所述打块(141)的其中一侧与阳模(12)内腔壁接触。

9.根据权利要求1所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述阴模(22)上固定设置有卸料板(28)，所述卸料板(28)贴设在阳模(12)的外表面。

10.根据权利要求1所述的罩环类零件成型模具，其特征在于：所述成型冲头(23)底部固设有T形杆(232)，所述T形杆(232)滑动设置于下模板(21)开设的T形孔中，以限制成型冲头(23)的最高位置。