CN1780704A - 金属薄板冲孔的冲头和具有该冲头的金属薄板冲制设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于冲制金属薄板的设备(1)包括由液压往复器之类升高和降低的上冲模夹持器(2)；固定在上冲模夹持器(2)上的压板(3)；通过弹性件(4)从上冲模夹持器悬挂的压垫(4)；利用螺栓(6)之类固定在压垫(5)上作为冲制单元的冲头夹持器(7)；下冲模(9)，需要经受冲制的金属薄板(8)放置在其上面；和嵌入在下冲模(9)中的冲模(10)。

Description

金属薄板冲孔的冲头和具有该冲头的金属薄板冲制设备
技术领域
本发明涉及用于金属薄板冲孔的冲头和具有该冲头的金属薄板冲制设备。
背景技术
在过去提出的冲制设备中，冲头包括具有其外直径小于冲模孔直径的圆柱体和设置在该圆柱体一个端面上的锥形部分，冲头紧压在金属薄板上以便在薄板上形成穿通的孔。随后，冲头进一步成为插入冲模孔中的状态，其中金属薄板的移动受到插入在穿通孔中突出部分的限制，金属薄板在冲头圆柱形体端面的周围破裂，从而在金属薄板中形成基本上与冲模中孔同样直径的通孔。
专利文件1：JP-A-2002-153920
本发明将要解决的问题。
按照这样的冲制设备，金属薄板由突起部分定位，并且通孔主要由于对金属薄板施加张力而不是由于剪力形成，使金属薄板中能够精确地形成通孔而不产生毛刺。不过，与诸如金属薄板的厚度和薄板中形成的通孔直径之类相关，在有一些情况中不能按要求在金属薄板中由突起部分形成通孔。此外，由于根据剪力的切割主要对于金属薄板产生，而不是根据张力的破裂，在金属薄板中可能不能精确地形成通孔，并且在形成通孔以后在金属薄板上发生毛刺。
由于反复对于以上描述的方面进行艰巨研究的结果，本发明人完成本发明，发现通过特殊形状的突起部分可以在金属薄板上精确地形成通孔，并且在形成通孔以后在金属薄板不产生毛刺。相应地，本发明目的是提供一种冲头和具有该冲头的冲制设备，其中即使形成通孔的金属薄板具有不同厚度，也可以在具有不同厚度的金属薄板上理想地实施具有不同尺寸和形状的通孔的冲制，并且有可能在精确的位置上形成没有毛刺的通孔。
发明内容
按照本发明的第一方面，冲制金属薄板的冲头包括：冲头体；和形成为锥体和棱柱体之一并整体地设置在冲头体一个端面上的突起部分，突起部分具有底座而底座具有外接一个假想圆的外边，该假想圆与端面外边的外接假想圆同心，并且底座外接假想圆的直径小于端面外接假想圆的直径，其中端面和切线形成的夹角θ不小于25°并且不大于60°，该切线与通过端面外边外接的假想圆中心的轴线相交，并且与突起部分远端表面和端面外边的外接假想圆同时相切。一方面，端面外边外接的假想圆的半径D1/2和底座外边的外接假想圆半径d1/2之间的差为e，和另一方面，端面外边外接的假想圆的圆周长度为L，二者之比e/L的值不小于0.05和不大于0.14。
按照本发明在冲制金属薄板的冲头中，穿通的孔首先由突起部分形成，金属薄板的移动被插入在穿通孔中的突起部分所限制，金属薄板随后在冲头体端面周围破裂，从而在金属薄板中形成通孔。不过，本发明根据下列观点：在采用这样的冲头时，如果突起部分太低，该突起部分离开通孔，这使其不可能限制金属薄板的移动。如果突起部分太高，突起部分可能发生弯曲、断裂等等，这样就需要经常更换。此外，如果突起部分底座的外接假想圆直径变得接近于冲头体端面的外接假想圆的直径，由于穿通孔的影响金属薄板不能令人满意地破裂。如果突起部分底座的外接假想圆直径远小于冲头体端面外边外接的假想圆的直径，突起部分可能发生弯曲、断裂等等，这样就需要经常更换。
由于反复对于以上描述观点基础上进行艰巨研究的结果，本发明人发现即使在要求形成通孔位置上的金属薄板厚度不同，并且即使在金属薄板上要求形成的通孔尺寸，例如通孔的直径，和形状不同，如果角度θ不小于25°，有可能有效地防止突起部分从穿通孔离开。此外，如果比例e/L不小于0.05，由于消除穿通孔的影响而金属薄板能够令人满意地破裂。此外，如果角度θ不大于60°并且比例e/L不大于0.05，就有可能令人满意地避免突起部分弯曲、断裂等等。如此，按照本发明冲制金属薄板的冲头，有可能理想地对于具有不同厚度的金属薄板并且具有不同尺寸和不同形状的通孔实施冲制，从而使其可能在精确位置上形成无毛刺的通孔。
在本发明中，突起部分的远端可以是尖锐的或少许圆形。
较佳地，按照本发明第二方面的冲头，角度θ不小于30°并且不大于55°，而比例e/L不小于0.09并且不大于0.12。
端面的外边可以倒角。不过，按照本发明的第三方面的冲头，为减少构成毛刺原因的剪力效应，并且更加令人满意地使金属薄板由于张力而断裂，端面的外边可较佳地用在0.3mm到3mm之间的曲率半径R倒角。
按照本发明的第四方面，在冲头中端面外边的外接假想圆的直径D1较佳地不大于100mm，更佳地按照本发明的第五方面不大于35mm，还更佳地按照本发明的第六方面不大于30mm。
较佳地，按照本发明的第七方面在冲头中，冲头如此布置，使穿通孔在金属薄板中通过突起部分形成，并且冲头体进一步以这样的状态插入冲模的孔中，使金属薄板的移动被插入在穿通孔中的突起部分所限制，在冲头体端面周围的金属薄板破裂，从而在金属薄板中形成通孔，冲头用在冲制金属薄板的设备中。
在本发明的第八方面，如果冲头体形成圆柱形状，而其端面的外边为圆形，冲模的孔一般为圆形孔。如果冲头体不形成圆柱形状，而其端面的外边不为圆形，冲模的孔应该较佳地具有对应于冲头体和其端面外边的形状。
按照本发明的第九方面的冲头体中，冲头体形成圆柱体形状，而其端面的外边为圆形；按照本发明的第十方面的冲头体中，冲头体可以形成包括三角棱柱体的棱柱体形，而冲头体端面的外边可以形成包括三角形的多角形；或者按照本发明的第十一方面的冲头体中，冲头体可以形成椭圆柱体形状，而冲头体端面的外边为椭圆形。如此，与要求形成的通孔相关，冲头体和其端面的外边可具有各种形状。此外，与要求形成的通孔相关，冲头体和其端面的外边并不限于圆柱形、棱柱形、和椭圆柱形，以及相应的圆形、多角形和椭圆形，冲头体和其端面的外边可以具有其它形状。
按照本发明的第十二方面的冲头体中，突起部分可以形成圆锥体，而突起部分底座的外边可以形成圆形；按照本发明的第十三方面的冲头体中，突起部分可以形成椭圆锥体，而突起部分底座的外边可以形成椭圆形；按照本发明的第十四方面的冲头体中，突起部分可以形成包括三角棱锥体的棱锥体，而突起部分底座的外边可以形成包括三角形的多角形。与要求形成的通孔位置的金属薄板的厚度相关，这样的突起部分和其底座外边可以具有各种形状。此外，突起部分和其底座外边的形状不限于圆锥形、棱锥形、和椭圆锥形，以及相应的圆形、多角形和椭圆形，与要求形成的通孔位置的金属薄板的厚度相关，突起部分和其底座的外边可以具有其它形状。
按照本发明第一方面冲制金属薄板的设备包括：按照以上描述的任何一个方面冲制金属薄板的冲头；和具有其中插入冲头的孔的冲模，其中冲模孔外边的外接假想圆的直径D2对于端面外边外接假想圆直径D1之比D1/D2不小于0.80，并且如果要求冲制的金属薄板厚度假定为t，端面外边外接假想圆半径D1/2和冲模孔外边的外接假想圆的半径D2/2之差f不小于0.15t。
在按照本发明的冲制设备中，在金属薄板上形成的通孔主要通过冲头和冲模利用对于金属薄板施加轻微剪力而造成拉裂。不过如果D1/D2之比极小，实际上不发生剪力，如果差f极小，则主要发生剪力，而拉裂不能发生.按照本发明第一方面的冲制设备中，如果D1/D2之比不小于0.80，并且差f不小于0.15t，在轻微剪力之外主要造成拉裂的发生，使其有可能有效地在金属薄板上形成通孔。
按照本发明第二方面的设备中，如果D1/D2之比不小于0.85，就有可能更加有效地在金属薄板上形成通孔。
作为冲头对于冲模孔间隙的差f，如果不小于0.15t，则已经足够。不过，在按照本发明第三方面的冲制设备中，较佳地如果差f不大于2mm则满足要求。
在按照本发明第四方面的冲制设备中，冲制设备如此布置，使金属薄板上形成的穿通孔由突起部分形成，并且冲头体进一步以一状态插入冲模的孔，在其中金属薄板的移动被插入穿通孔中的突起部分所限制，金属薄板在冲头体端面周围破裂，从而在金属薄板上形成通孔。
按照本发明第五方面的冲制设备中，在任何一个以上描述的冲制设备中，冲模可进一步包括一个小孔，它与孔连续并且具有外接外边的假想圆直径D3，该直径小于通孔外边外接假想圆直径D2并且大于端面外边外接假想圆的直径D1。如果设置这样的小孔，在形成通孔以后产生的冲制废料(碎片)可以保留在小孔中。因此即使通孔和小孔倾斜地或水平地设置，换言之，即使通过倾斜地或水平移动冲头而企图影响使通孔倾斜地或水平地形成，也可能消除这样的缺点，即冲制废料落入小孔而不能从小孔排出，使通孔不能连续地在相继供应的金属薄板中形成。
在按照本发明第六方面的冲制设备中，对应于冲头体的形状，至少通孔和小孔之一可以形成圆形、包括三角形的多角形、或椭圆形。
通过按照本发明冲制设备冲制的金属薄板，其厚度为0.4mm到2.0mm或左右可以获得令人满意的结果。不过，为获得更加令人满意的结果，其厚度应在0.6mm到1.6mm或左右。
按照本发明第一方面的冲制单元包括：一个外壳；一个配合在外壳中可垂直地在其中滑动的滑块；按照从第一到第十四方面中任何一个的冲头配合在滑块中垂直地滑动；和通过弹性地迫使冲头和滑块向上，而设置在滑块中并且适合于使冲头和滑块返回其最初位置的返回装置。
在按照本发明第二方面的冲制单元中，按照本发明第一方面的冲制单元还较佳地包括：滑动导向件，设置在外壳中以便引导冲头垂直运动。
在按照本发明第三方面的冲制单元中，滑块可具有凹进处并且适合于在该凹进处接合固定在外壳上的定位销，使滑块不能由于返回装置的弹性而离开外壳。在按照本发明第四方面的冲制单元中，返回装置较佳地具有螺旋弹簧；不过，本发明并不限于这样，其它弹性件也可以采用。
按照本发明，可能提供一种冲头和具有该冲头的冲制设备，其中即使在形成通孔位置上的金属薄板厚度不同，和即使在金属薄板上形成通孔的尺寸和形状不同，也可以理想地对于具有不同厚度的金属薄板和不同尺寸和形状的通孔实施冲制，并且使其可能在精确位置上形成没有毛刺的通孔。
附图简要说明
图1为本发明较佳实施例的剖面图；
图2为图1中显示实施例中采用的冲头一部分解释性侧视图；
图3为图1中显示的冲头正视图；
图4为图1中显示实施例中采用的冲头和冲模解释性示意图；
图5为解释图1中显示实施例操作图解；
图6为解释图1中显示实施例操作图解；
图7为本发明另一较佳实施例部分剖面图；
图8为冲头另一较佳例子部分解释性侧视图；
图9为阐明图8中所示冲头和冲模之间关系正视图；
图10为冲头还有另一较佳例子部分解释性侧视图；
图11为图10中显示的冲头另一解释性侧视图；
图12为阐明图10和11中所示冲头和冲模之间关系正视图；
图13为按照还有较佳例子中冲头和冲模之间关系正视图；
图14为冲头还有另一较佳例子部分解释性侧视图；
图15为阐明图14中所示冲头和冲模之间关系正视图；
图16为本发明还有另一较佳实施例部分剖面图。
具体的实施方式
以下，将在附图中阐明较佳实施例的基础上，对于本发明进行更加详细的描述。应该指出，本发明不限于这些实施例。
在图1到4中，按照本实施例冲制金属薄板的设备1包括通过液压往复器之类升高和降低的上冲模夹持器2；固定在上冲模夹持器2上的压板3；通过弹性件4从上冲模夹持器2悬挂的压垫5；构造成为冲制单元的冲头夹持器7，利用螺栓6之类固定在压垫5上；下冲模9，其上面放置需要冲制的金属薄板8；和嵌入在下冲模9中的冲模10。
冲头夹持器7包括通过螺栓6之类固定在压垫5上的空心圆柱形外壳11；配合在外壳11中垂直地滑动的中空圆柱形滑块12；配合在滑块12中垂直地滑动的冲头13；具有设置在滑块12中并且适合于通过冲头13向上弹性地迫使冲头13和滑块12回到其最初位置的螺旋形弹簧14的返回装置；和设置在外壳11中以便引导冲头垂直运动的滑动引导件15。
滑块12具有凹进处22，并且适合于在该凹进处22接合固定在外壳11上的定位销21，使滑块12不能由于螺旋弹簧14的弹性而离开外壳11。当上冲模夹持器2下降时，滑块12被压板3向下顶压。
冲制金属薄板8的冲头13包括：形成圆柱体形状的冲头体25；整体地设置在冲头体25圆形端面26上并且形成圆锥形或棱锥形(本实施例中为圆锥)之一的突起部分28，突起部分28具有圆形底座27，而该底座具有外接一个假想圆的圆形外边31，该假想圆与端面26的外边35(在圆形端面26的情况，这样的假想圆与端面26的圆形外边35相似)的外接假想圆同心，并且其直径d1小于该假想圆的外直径D1(在圆形底座27情况下，该假想圆的直径d1与该底座27圆形外边31相似)；和整体地设置在冲头体25圆形端面29上的颈圈部分30。
在冲头13中，端面26和切线37形成角度θ，切线37与通过端面26外边35的外接假想圆、即端面26圆形外边3的中心的中心轴线O相交，并且它与突起部分28的远端面36和端面26的外边35外接假想圆(即端面26的外边)同时相切，并且角度θ不小于25°和不大于60°。一方面，端面26外边35的外接假想圆(即圆形边缘35本身)的半径D1/2与突起部分28底座27圆形外边31的外接假想圆(即圆形外边31本身)半径d1/2之差为e，另一方面端面26外边35的外接假想圆的圆周长度(＝πD1)为L(即外边35本身的长度)，二者之比e/L值不小于0.05和不大于0.14。端面26外边35可用不小于0.3mm和不大于3mm的曲率半径R进行倒角。
角度θ可不小于30°和不大于55°，和e/L比不小于0.09和不大于0.12。
螺旋弹簧14在其一端紧靠颈圈部分30而在其另一端紧靠滑动引导件15的凸缘部分41。滑动引导件15在凸缘部分41之外还有整体地形成在凸缘部分41上并且配合在外壳11的孔42中的圆柱形部分43，并且在圆柱形部分43的内部周围表面上可滑动地引导和支承冲头13的冲头体25的下端部分。
冲模10具有圆形孔51，在该孔中插入冲头13，以及与圆形孔51连续并且具有大于圆形孔51直径的圆形孔52，以便排出冲制废料57。圆形孔51圆形外边53外接假想圆(在本实施例中，其假想圆和圆形孔51的圆形外边53相同)的直径D2对于端面26外边35的外接假想圆(即圆形外边35)直径D1之比D1/D2不小于0.80。如果要求冲制金属薄板8厚度假定为t，端面26外边35的外接假想圆(即圆形外边35本身)半径D1/2和冲模10圆形孔51圆形外边53外接的假想圆(即圆形孔51的圆形外边53本身)半径之差f(间隙)不小于0.15t并且不大于2mm。
D1/D2比可不小于0.85，而直径D1可以不大于100mm，不大于35mm，或不大于30mm。
在上述冲制设备1中，当压板3、压垫5和冲头夹持器7连同上冲模夹持器器2一起下降时，放置在下冲模9上的金属薄板8被压垫5压紧并且夹紧在下冲模9和压垫5之间而固定。同时，滑块12被压板3所压，而冲头13连同滑块12一起下降。当冲头13下降时，如图5所示，在金属薄板8上通过突起部分28而形成穿通的孔55。在金属薄板8的移动被插入在穿通的孔55中的突起部分28所限制的状态下，冲头继续下降，而冲头13的冲头体25插入冲模10的圆形孔51中。此后，金属薄板8在冲头体25端面26周围碎裂，从而在金属薄板8上形成通孔56，如在图6中所示。
附带地，在冲头13上，由于角度θ不小于25°，即使在金属薄板8中要形成的通孔56直径不同，有可能有效地防止突起部分28离开穿通的孔55。此外，由于e/L比不小于0.05，金属薄板8可以令人满意地通过消除穿通孔55的影响而拉裂。还有，由于角度θ不大于60°和e/L比不大于0.05，有可能令人满意地避免突起部分28的弯曲、断裂等等。如此，有可能理想地对于具有不同厚度的金属薄板8和具有不同直径的通孔56实施冲制，从而使其有可能在精确位置上形成无毛刺的通孔56。
还有，由于端面26的外边35用不小于0.3mm并且不大于3mm的曲率半径倒角，有可能减少构成毛刺原因的剪力效应，并且更加令人满意地使金属薄板8拉裂。此外，由于D1/D2不小于0.80，和差f不小于0.15t，拉裂为轻微剪切以外主要发生原因，使其有可能有效地在金属薄板8上形成通孔56。
在冲制设备1中，通孔56利用垂直地移动冲头13而形成，但通孔可以在金属薄板8的倾斜位置利用斜角方向移动冲头13而形成。
此外，虽然在冲制设备1上，冲模10的构造包括圆形孔51，其中插入冲头13并且用圆形孔52排出冲制废料57，冲模10的构造可替代地，在圆形孔51和圆形孔52之外，还包括小孔，在本实施例中为圆形小孔61，该小孔与圆形孔51连续，并且具有外接假想圆的圆形外边60，该假想圆的直径D3(在这样圆形小孔61的情况，直径为D3的假想圆与和圆形小孔61的圆形外边60相同)小于圆形孔51圆形外边53外接的假想圆(即圆形孔51的圆形外边本身)直径D2，并大于端面26的圆形外边35的外接假想圆(即圆形外边35本身)的直径D1如图7所示。如果冲头13向下插入设置在圆形孔51和圆形孔52之间的这样圆形小孔61，并且企图从圆形小孔61中排出冲制废料57，在通孔56形成后产生的废料57可以保持在圆形小孔61中。因此，即使圆形孔51、圆形孔52和圆形小孔61斜角地或水平地设置，换言之，即使企图通过斜角地或水平地移动冲头13而影响斜角地或水平地形成通孔56，有可能消除如此的缺点，即冲制废料57落入圆形小孔61并且不能从圆形小孔排出，使通孔可以连续地在相继供应的金属薄板8中形成。
在以上描述的冲制设备1中，冲头体25形成圆柱形状，而冲模10的孔也为对应于冲头体25形状的圆孔51。不过，可替代地如图8到13所示，冲头体25可形成正规的四角棱柱形、一般四角棱柱形、椭圆柱形，并且冲头体25的端面26的外边35可以是正规四角形(正方形)、四角形(矩形)，或椭圆形。在这样情况，对于冲模10，采用其孔为对应于冲头体25形状的正规四角形(正方形)、四角形(矩形)、或椭圆形的孔51。
如图8和9中所示，也是在冲头13的情况中，其中冲头体25形成正规的四角棱柱体，这是包括三角棱柱体的棱柱体之一，并且冲头体25的端面26外边35形成正规四角形，这是包括三角形的多角形之一，以及冲模10具有正规四角形形状(这是包括三角形的多角形之一)孔的孔51，其设置如下：由端面26和切线37形成的角度θ不小于25°并且不大于60°，其中切线与通过端面26外边35外接假想圆71中心的冲头体25轴线O相交，并且与突起部分28远端面36和端面26外边35的外接假想圆71二者相切。一方面，端面26外边35的外接假想圆71的半径D1/2与突起部分28底座27圆形外边31的外接假想圆(即圆形外边31本身)半径d1/2之差为e，另一方面端面26外边35的外接假想圆的圆周长度(＝πD1)为L，二者之比e/L值不小于0.05并且不大于0.14。端面26的外边35可用在0.3mm到3mm之间的曲率半径R倒角。正规四角形孔51圆形外边53的外接假想圆72的直径D2对于端面26外边35的外接假想圆71直径D1之比D1/D2不小于0.80。如果要求冲制金属薄板8厚度假定为t，端面26外边35的外接假想圆71半径D1/2和冲模10正规四角形孔51圆形外边53的外接假想圆72半径D2/2之差f(间隙)不小于0.15t并且不大于2mm。
此外，如图10到12所示，在冲头13的情况中，其中冲头体25形成四角棱柱体，这是包括三角棱柱体的棱柱体之一，并且冲头体25的端面26外边35形成四角形，这是包括三角形的多角形之一，以及具有正规四角形形状(这是包括三角形的多角形之一)孔的孔51的冲模10，其设置如下：由端面26和切线37形成的角度θ不小于25°并且不大于60°，其中切线与通过端面26外边35的外接假想圆71中心的冲头体25轴线O相交，并且与突起部分28远端面36和端面26外边35外接假想圆71二者相切。一方面，端面26外边35的外接假想圆71的半径D1/2与突起部分28底座27圆形外边31的外接假想圆(即圆形外边31本身)半径d1/2之差为e，另一方面端面26外边35的外接假想圆的圆周长度(＝πD1)为L，二者之比e/L值不小于0.05并且不大于0.14。端面26的外边35可用在0.3mm到3mm之间的曲率半径R倒角。四角形孔51外边53的外接假想圆72的直径D2对于端面26外边35的外接假想圆71直径D1之比D1/D2不小于0.80。如果要求冲制金属薄板8厚度假定为t，端面26外边35的外接假想圆71半径D1/2和冲模10四角形孔51圆形外边53外接的假想圆72半径D2/2之差f(间隙)不小于0.15t并且不大于2mm。
还有，如图13中所示，在冲头13的情况中，其中冲头体25形成椭圆柱体，并且冲头体25的端面26外边35形成椭圆形，以及具有椭圆形孔的孔51的冲模10，其设置如下：由端面26和切线37形成的角度θ不小于25°并且不大于60°，其中切线与通过端面26外边35外接假想圆71中心的冲头体25轴线0相交，并且与突起部分28远端面36和端面26外边35的外接假想圆71二者相切。一方面，端面26外边35的外接假想圆71的半径D1/2与突起部分28底座27圆形外边31的外接假想圆(即圆形外边31本身)半径d1/2之差为e，另一方面，端面26外边35的外接假想圆71的圆周长度(＝πD1)为L，二者之比e/L值不小于0.05并且不大于0.14。端面26的外边35可用在0.3mm到3mm之间的曲率半径R倒角。椭圆形孔51外边53的外接假想圆72的直径D2对于端面26外边35的外接假想圆71直径D1之比D1/D2不小于0.80。如果要求冲制金属薄板8厚度假定为t，端面26外边35的外接假想圆71半径D1/2和冲模10椭形孔51外边53的外接假想圆72半径D2/2之差f(间隙)不小于0.15t并且不大于2mm。
虽然在上述冲制设备1中使用圆锥形状形成的突起部分28，也可以可选地采用如图14和15所示的六角棱柱体，这是包括三角棱柱体的多角棱柱体之一。如图14和15所示，在冲头13的情况中，例如，冲头体25形成圆柱体形状，而冲头体25的端面26外边35为圆形，并且其中突起部分28形成六角棱柱体形状而突起部分28的底座27为六角形，其设置如下：由端面26和切线37形成的角度θ不小于25°并且不大于60°，其中切线与通过端面26外边35的外接假想圆(即端面26圆形外边35)中心的冲头体25轴线O相交，并且与六角形棱柱体形的突起部分28远端面36和端面26外边35外接假想圆(即端面26圆形外边35)二者相切。一方面，端面26外边35的外接假想圆(即圆形外边35本身)的半径D1/2与六角形突起部分28底座27六角形外边31的外接假想圆73半径d1/2之差为e，另一方面端面26外边35的外接假想圆(即圆形外边31本身)的圆周长度(＝πD1)为L，二者之比e/L值不小于0.05并且不大于0.14。端面26的外边35可用在0.3mm到3mm之间的曲率半径R倒角。与此同时，厚度t和差f按照以上描述的方式设定。
在图8到15中显示的各自实施例中，角度θ可不小于30°并且不大于55°，而e/L比值不小于0.09并且不大于0.12。D1/D2比值可不小于0.80，而直径D1可不大于100mm，不大于15mm，或不大于30mm。
此外，可以采用如图16所示的冲头夹持器7而不是在图1中显示的冲制金属薄板设备1冲头夹持器7。在图16显示的冲头夹持器7中，颈圈30整体地设置在冲头体25另一圆形端面29上，并且通过插入和固定在滑块12的圆形穴75中而定位。滑动导向件15被取消，而冲头体25的下端部分由限定孔42的外壳11的中空圆柱形围周表面76可滑动地引导和支承。定位销77用螺纹固定在滑块12上，其中取消凹进处22。定位销77适合于在设置在外壳11中的长形孔78而接合外壳11，使滑块12不能由于螺旋弹簧14的弹性而离开外壳11。
螺旋弹簧14在其一端靠紧与颈圈部分30接合的弹簧座79，而在另一端靠紧外壳11的环形端80，并且以包围冲头13的方式与冲头13同心地设置在外壳11中。在图16中显示的冲头夹持器7在外壳11的环形颈圈82上通过螺栓6和接合板81固定在压垫5上。在图16显示的冲头夹持器7构造成为这样的冲制单元，其方式与图1显示的冲头夹持器7相同，当压板3连同上冲模夹持器2一起下降时，滑块12被压板3所压住，而冲头13连同滑块12一起下降。如图5所示，当冲头13下降时，在金属薄板8上由于突起部分28而形成穿通的孔55。当冲头进一步下降到一定状态，其中金属薄板8的移动被插入在冲模10圆形孔51中的冲头13所限制，如图6所示，金属薄板8在冲头体25的端面26周围破裂，从而在金属薄板8上形成通孔56。
参考数字和符号说明
1：冲制设备
2：上冲模夹持器
3：压板
4：弹性件
5：压垫
6：螺栓
7：冲头夹持器
8：金属薄板
9：下冲模
10：冲模

Claims (27)

1.一种用于冲制金属薄板的冲头，包括：冲头体；和形成为锥体和棱柱体之一并整体地设置在所述冲头体一个端面上的突起部分，突起部分具有底座而底座具有外接一个假想圆的外边，该假想圆与端面外边的外接假想圆同心，并且底座外接假想圆的直径小于端面外接假想圆的直径，其中端面和切线形成的夹角θ不小于25°并且不大于60°，该切线与通过端面外边的外接假想圆中心的轴线相交，并且与突起部分远端表面和端面外边的外接假想圆同时相切，一方面，端面外边外接的假想圆的半径D1/2和底座外边外接的假想圆半径d1/2之间的差为e，另一方面，端面外边外接的假想圆的圆周长度为L，二者之比e/L的值不小于0.05和不大于0.14。
2.按照权利要求1所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，角度θ不小于30°并且不大于55°，而e/L比不小于0.09并且不大于0.12。
3.按照权利要求1或2所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，端面外边用不小于0.3mm并且不大于3mm的曲率半径R倒角。
4.按照权利要求1到3中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，端面外边外接假想圆的直径D1不大于100mm。
5.按照权利要求1到3中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，端面外边的外接假想圆的直径D1不大于35mm。
6.按照权利要求1到3中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，端面外边的外假想圆的直径D1不大于30mm。
7.按照权利要求1到6中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，用所述突起部分在金属薄板上形成穿通孔，并且所述冲头体以一状态进一步插入冲模的孔，其中金属薄板的移动被插入在穿通孔中的所述突起部分所限制，在所述冲头体端面周围的金属薄板破裂，从而在金属薄板中形成通孔，并且其中用于冲制金属薄板的所述冲头用在冲制金属薄板的设备中。
8.按照权利要求7所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，所述冲模的孔为圆形孔。
9.按照权利要求1到8中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，所述冲头体为圆柱体形状，而所述冲头体端面的外边形成圆形。
10.按照权利要求1到7中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，所述冲头体为包括三角棱柱体的棱柱体形状，而所述冲头体端面的外边形成包括三角形的多角形。
11.按照权利要求1到7中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，所述冲头体为椭圆柱体形状，而所述冲头体端面的外边形成椭圆形。
12.按照权利要求1到11中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，所述突起部分形成圆锥体，而所述突起部分底座外边形成圆形。
13.按照权利要求1到11中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，所述突起部分形成椭圆锥体，而所述突起部分底座外边形成椭圆形。
14.按照权利要求1到11中任何之一所述的用于冲制金属薄板的冲头，其特征在于，所述突起部分形成包括三角棱锥体的棱锥体，而所述突起部分底座外边形成包括三角形的多角形。
15.一种用于冲制金属薄板的设备，包括：按照权利要求1到14中任何之一所述冲制金属薄板的冲头；和具有孔的冲模，在该孔中插入所述冲头，其中冲模孔外边的外接假想圆的直径D2对于端面外边外接假想圆直径D1之比D1/D2不小于0.80，并且如果要求冲制的金属薄板厚度假定为t，端面外边的外接假想圆半径D1/2和冲模孔外边的外接假想圆的半径D2/2之差f不小于0.15t。
16.按照权利要求15所述的用于冲制金属薄板的设备，其特征在于，D1/D2比不小于0.85。
17.按照权利要求15或16所述的用于冲制金属薄板的设备，其特征在于，差f不大于2mm。
18.按照权利要求15到17中任何之一所述的用于冲制金属薄板的设备，其特征在于，穿通孔通过所述突起部分在金属薄板中形成，并且所述冲头体进一步以一状态插入所述冲模的孔，其中金属薄板的移动被插入穿通孔中的所述突起部分所限制，在所述冲头体端面周围的金属薄板破裂，从而在金属薄板中形成通孔。
19.按照权利要求15到18中任何之一所述的用于冲制金属薄板的设备，其特征在于，所述冲模还包括小孔，该小孔与孔连续并且具有外边，外边外接一假想圆，该外边假想圆的直径D3小于孔的外边的外接假想圆直径D2，但大于端面外边的外接假想圆直径D1。
20.按照权利要求15到19中任何之一所述的用于冲制金属薄板的设备，其特征在于，孔和小孔的至少一个为圆形、包括三角形的多角形、或椭圆形。
21.一种用于按照权利要求15到20中任何之一所述的用于冲制金属薄板的设备的冲模。
22.一种利用按照权利要求15到20中任何之一所述的冲制金属薄板的设备而在金属薄板中形成通孔的方法，包括下列步骤：由所述突起部分在金属薄板中形成穿通孔，并且进一步把所述冲头体以一状态插入所述冲模的孔，其中金属薄板的移动被插入在穿通孔中的所述突起部分所限制，以便使所述冲头体端面周围的金属薄板破裂，从而在金属薄板中形成通孔。
23.一种冲制单元，包括：外壳；配合在所述外壳中可垂直地滑动的滑块；按照权利要求1到14中任何之一所述的冲头垂直滑动地配合在滑块中；和设置在所述滑块中并且适合于通过弹性地迫使所述冲头和所述滑块向上而使所述冲头和所述滑块返回到其最初位置的返回装置。
24.按照权利要求23所述的冲制单元，其特征在于，还包括：设置在所述外壳中的滑动引导件，以便引导所述冲头的垂直运动。
25.按照权利要求23或24所述的冲制单元，其特征在于，所述滑块具有凹进处，并且适合于在凹进处接合固定在外壳中的定位销，使所述滑块不能由于所述返回装置的弹性而离开所述外壳。
26.按照权利要求23到25中任何之一所述的冲制单元，其特征在于，所述返回装置具有螺旋弹簧。
27.按照权利要求23到25中任何之一所述的冲制单元，其特征在于，用于按照权利要求15到20中任何之一所述的冲制金属薄板的设备中。
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