CN204620809U - 一种冲压冲头 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于冲孔设备技术领域，涉及一种冲压冲头，为了解决现有固定卸料装置在冲压冲头完成对钢材的冲压打孔后不能及时的对钢材进行卸料，从而使钢材刚冲完的孔的精度受损的问题，本实用新型提供了一种冲压冲头，包括冲头本体，该冲头还包括套在冲头本体上的聚氨酯橡胶套，所述聚氨酯橡胶套的底端至少低于冲头本体的底端，所述聚氨酯橡胶套包括软套以及粘结在软套上端的硬套，软套的硬度为55A-60A，硬套的硬度为66A-70A，充分采用本实用新型所提供的技术方案即可有效的解决上述技术问题。

Description

一种冲压冲头

技术领域

本实用新型属于冲孔设备技术领域，涉及一种冲压冲头，所述冲压冲头可以用于对各种钢材的冲压，例如角钢，除非本实用新型做特别说明，否则本实用新型所述冲压冲头的钢材一般是Q345钢，钢材的厚度为3-10mm，本实用新型所述聚氨酯橡胶套可以选择任何型号的聚氨酯橡胶材料制成，但前提条件至少在于需要满足本实用新型对软套及硬套有关硬度的规定，软套及硬套的硬度均用邵氏硬度表示，VIPS为三异丙烯氧基乙烯基硅烷偶联剂，TDI为甲苯二异氰酸酯，TMP为三甲氧苄氨嘧啶。

背景技术

钢材是各种工业产品的原材料，从原材料到工业成品，需要对钢材进行各种加工，对钢材进行冲孔冲压就是一种常见的钢材加工方式，技术人员对钢材进行加工时，往往将钢材放置在冲压模具上，然后使冲头往下冲压打孔。

然而，冲头与冲压模具的制作精度存在一定的极限，冲头在冲压完成后刚冲完的孔对冲头有较强的挤压力，因此，当冲头缩回，钢材会随着冲头一起向冲头缩回的方向运动，技术人员通常将阻止钢材在冲压完成后随着冲头一起向冲头缩回的方向运动的操作过程称为卸料。

目前阻止钢材在冲压完成后随冲头一起向冲头缩回的方向运动 的方法是加装固定卸料装置，这一类装置具有卸料力大，工作可靠的特点，但固定卸料装置因方便钢材调整冲压位置的要求，不便于直接压在钢材上，而是通常位于钢材的上方，其具体卸料原理是让冲头缩回带动钢材，并使钢材碰触固定卸料装置后从冲头上脱落，显然在固定卸料装置卸料时已经发生了钢材随着冲头缩回而随冲头运动的事件，钢材因自身重力及冲孔对冲头挤压力的共同作用，无法确保与冲压时的位置的平行，例如常见的情况是钢材与冲头的角度构成锐角，这与冲头对钢材冲压时两者成90°的情况是有区别的，从而造成刚冲完的钢材冲孔的精度受损(通常冲孔会被拉大)，另外，固定卸料装置在卸料时因与钢材发生碰撞，产生的噪声也不容忽视。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题在于现有固定卸料装置在冲压冲头完成对钢材的冲压打孔后不能及时的对钢材进行卸料，从而使钢材刚冲完的孔的精度受损，解决该问题的一种思路是另外寻找一个能够替代固定卸料装置的部件，例如可以直接将需要冲孔的钢材固定在打孔模具上，然后开动冲头对钢材进行冲孔，而在冲孔结束后，将所述固定钢材的部件拆开，再取出钢材，虽然直接将钢材固定的方式能够比较满意的解决对钢材冲完孔后及时卸料的问题，但技术人员不得不面临一个新的问题，即每冲一个孔，需要对固定钢材的部件进行至少一次固定和拆卸工作，对于那些需要在钢材上一次性多次冲孔的冲孔作业，工作效率显然受到极大的影响，此外，钢材冲孔位置的精确校准也将是技术人员无法承受的体力工作。

本实用新型建议直接将卸料装置直接安装在现有的冲压设备部件上，这样做的一个好处是不需要额外的为冲压设备增设部件，本实用新型更建议直接对现有冲压设备的部件进行改进，使改进后的部件 具备即时卸料的功能。

可以选定冲压设备中简单的结构作为改进的部件，例如冲头，在冲头上套上弹性套，将弹性套的底端设置在低于冲头底端的位置，在冲压时，弹性套底部至少与冲头本体同步抵住钢材，并对钢材施加了一定的压力，所述压力可以阻止钢材在冲头冲压前瞬间发生的位置偏移，至少为确保冲孔冲压的精度排除了隐患，而在冲压结束后，所述压力能够抗衡冲头本体缩回并带动钢材向冲头本体缩回方向运动的带动力，技术人员只要调整压力，例如使所述压力大于所述带动力的最大可能值，就可以使钢材在冲完孔后及时的卸料。

为此，在本实用新型的一些实施例中，提供了一种冲压冲头，包括冲头本体，该冲头还包括套在冲头本体上的弹簧，所述弹簧的底端至少低于冲头本体的底端。在本实用新型的一些实施例中，所述弹簧由气垫代替。

尽管弹簧和气垫能帮助本实用新型获得一定的卸料效果，但不可否认一般的弹簧能提供的弹力有限，无法胜任较厚钢板的卸料工作，选择弹力较大的弹簧，例如蝶形弹簧，虽然可以提供较大的卸料力，但其轴向形变较小，使用不便，气垫一般应用于拉伸模，吨位较大，投入成本较大，无法大规模推广。

相比之下，在本实用新型的一些优选实施例中，提供了一种冲压冲头，包括冲头本体，该冲头还包括套在冲头本体上的聚氨酯橡胶套，所述聚氨酯橡胶套的底端至少低于冲头本体的底端。聚氨酯橡胶套能够提供较大的弹压力，强度高，变形量较大，疲劳强度也较大，成本较低，加工方便。

一般的，聚氨酯橡胶套均可以暂时满足钢材在冲完孔后的及时卸料，但在多次冲孔后，聚氨酯橡胶套存在着向冲头本体上端移动位置 的趋势，该趋势使聚氨酯橡胶套的底端无法始终保持位于冲头本体的冲压端以下或者确保与冲压端底端持平。这样就无法阻止钢材在冲头冲压钢材瞬间，钢材自身发生的位置偏移，为确保冲压精度，技术人员不得不借用其他部件来保证钢材的在冲压前的位置固定，从而使本实用新型的意图部分落空。

另外，聚氨酯橡胶套的寿命也令人担忧，在多次冲压后，可能会发生橡胶套的断裂，这种现象在橡胶套经常伸缩的部位尤其明显。整体调整聚氨酯橡胶套的材质可以解决上述问题中的一个，而材质的调整，将很大程度上改变聚氨酯橡胶套的卸料能力，基于上述考虑，将所述聚氨酯橡胶套设为分体结构是优选的，聚氨酯橡胶套所表现的技术缺陷可由位于聚氨酯橡胶套不同部位的部分去克服，例如所述聚氨酯橡胶套包括软套及粘结在软套上端的硬套，这样，在挤压聚氨酯橡胶套的过程中，虽然软套发生弯曲的趋势将比硬套大，但其较好的耐弯折性能可以使其适应这样的工作，硬套更接近于刚性材质，拉伸硬套将需要更多的外力。包括软套及硬套在内的聚氨酯橡胶套总体上具有一定的硬度，硬度为50A以上的聚氨酯橡胶套可以提供一定的卸料能力，总体上是比较理想的。

实际上，本实用新型所述软套的硬度为55A-60A，硬套的硬度为66A-70A。软硬套的功能将会有相当的区分度，在挤压聚氨酯橡胶套时，软硬套各自的功能得到良好的发挥。

作为一种优选，所述软套的硬度为56A-58A，硬套的硬度为68A-69A，作为一种优选，所述软套的硬度为56A，硬套的硬度为68A。

对于硬度为55A-60A的软套而言，需要将软套的厚度控制在25mm-36mm，以使其具有良好的卸料能力，同时也不会因为过厚而 变的不容易被挤压以及产生更小的挤压距离，从而部分抵消软套硬度在这方面给予的相反作用，在聚氨酯橡胶套的长度选择上，通常认为在同一材质下较长的聚氨酯橡胶套较较短的聚氨酯橡胶套具有更大的卸料能力，软套及硬套仅构成聚氨酯橡胶套的部分，各自的长度均较短，所述拥有分体结构的聚氨酯橡胶套的卸料能力显然令人担忧。但事实上，软硬套的卸料能力并不与软硬套的长度存在严格意义上的正比例关系，例如对于厚度为25mm-36mm的软套，若将软套的长度控制在10mm-20mm，其最大卸料力将维持在高水平范围(用软套卸料时单位压强表示，为2.5Mpa-3.0Mpa)，进一步加长软套的长度，其最大卸料力基本增长极少，造成较低的技术效益。

聚氨酯橡胶套的厚度为25mm-36mm，所述软套的长度为10mm-20mm。

本实用新型进一步发现，对于本实用新型所列举的软套，需要挤压到合理的距离才能使其发挥出最大卸料力，所述距离通常为所述软套长度的35％-45％。同软套一样，硬套在受到挤压时也会产生挤压距离，但所述硬套产生的挤压距离较软套小，并且不同挤压状态软套及硬套在各自增加单位挤压距离后，所增加的卸料力的大小是明显不同的(一般的，单纯的聚氨酯橡胶套在受到挤压后，单位挤压距离所产生的卸料力增量一般为先增加后减少)。

在此基础上，本实用新型希望能够在软套受挤压时，使软套的挤压距离控制在所述软套长度的35％-45％，并且满足聚氨酯橡胶套整体的挤压距离足够所述冲头本体对本实用新型所规定的钢材厚度进行冲孔，如果将所述硬套长度设置在12mm-26mm即可实现上述技术目标。

当然，在实施上一段所述技术方案时，不可避免的会存在这样一 种不良现象，即当软套的挤压距离超过发挥其最大卸料力所需要的挤压距离时，硬套将被迫接受有害挤压(即有害挤压距离，硬套在接受挤压时，如果挤压距离小于有害挤压距离，硬套本身基本不会有损伤，而如果超过所述有害挤压距离，则会对硬套本身造成伤害)，或者软套的挤压距离未超过发挥其最大卸料力所需要的挤压距离时，硬套已经被迫接受了有害挤压。对于硬度相对软套较大的硬套而言，接受有害挤压的常见的不良后果就是在使用较短时间后，硬套外表面就会出现比较明显的裂纹，这些裂纹会进一步加深并延伸，逐渐形成较大的裂纹，极大的削弱了硬套的卸料力及寿命。

本实用新型提供了一种避免硬套接受有害挤压的技术方案，即将硬套在接受有害挤压之前就使软套充分发挥最大卸料力，这样技术人员只要通过软套的技术参数(例如软套的长度、厚度以及最大卸料力)在对不同厚度的钢材进行冲孔时，选择合适的软套即可，不用担心硬套在接受挤压时可能会发生有害挤压，具体的方案的是将软套及硬套的长度进行如下设置：

软套的长度	硬套的长度
		10mm-12mm	12mm-16mm
13mm-17mm	17mm-20mm
		18mm-20mm	21mm-26mm

本领域技术人员为得到本实用新型所述聚氨酯橡胶套时可以采用各种不同的方法，但最简便的方法是将软套和硬套进行黏合，从而产生粘结软套与硬套的粘结环，在本实用新型前，所述粘结环一般为由普通聚氨酯胶黏剂制成，但鉴于本实用新型所述聚氨酯橡胶套至少需要承担卸料功能，会反复挤压伸展，所述普通聚氨酯胶黏剂即便经过处理，依然容易在经历若干次挤压伸展后，产生裂纹直至断裂，削 弱聚氨酯橡胶套的卸料能力，断裂后，软套及硬套就成了分体结构，整个聚氨酯橡胶套也就报废了。由此，粘结环的牢固度已经成了制约聚氨酯橡胶套正常功效的发挥及维持其长期使用寿命的关键因素。

本实用新型为本领域技术人员提供了一种粘结环，所述粘结环由聚氨酯胶黏剂固化而成，所述聚氨酯胶黏剂包括TDI改性聚己二酸乙二醇酯、TDI-TMP加成物以及VIPS，所述TDI改性聚己二酸乙二醇酯与TDI-TMP加成物的重量比为5.1-5.5∶1.1-1.4，VIPS在聚氨酯胶黏剂中的质量百分比浓度为0.51％-0.55％。所述粘结环能够发挥其优良的技术效果，例如将所述粘结环用于黏结本实用新型所述软套及硬套，形成的聚氨酯橡胶套的剥离强度(90°剥离)至少为3546.51N/m。

作为一种优选，软套选用热塑性聚氨酯，例如全热塑型聚氨酯或半热塑型聚氨酯，硬套选用浇注型聚氨酯或者混炼型聚氨酯，所述聚氨酯橡胶套的剥离强度(90°剥离)至少为3612.76N/m。

附图说明

图1是实施例1所述冲压冲头的结构示意图。

具体实施方式

在实用新型内容部分，本实用新型并没有对粘结软套及硬套的聚氨酯黏结剂的固化作进一步说明，事实上，本领域技术人员可以容易的找到有关固化的方法，并且得到相应的技术效果，但得到的聚氨酯橡胶套的剥离强度却很难进一步提升，本具体实施方式介绍一种聚氨酯橡胶套的制备方法，该方法可以将所述聚氨酯橡胶套的剥离强度(90°剥离)至少提高至3798.48N/m，该方法包括：

a、表面处理剂的制备步骤；

b、聚氨酯胶黏剂的配置步骤；

c、硬套和软套的粘合步骤；

所述a步骤包括将三氯异氰脲酸与乙酸乙酯混合形成表面处理剂的步骤；

所述b步骤包括将TDI改性聚己二酸乙二醇酯与TDI-TMP加成物混合形成混合物的步骤以及向混合物中添加VIPS以形成聚氨酯胶黏剂的步骤；

所述c步骤包括将软套及硬套黏胶面分别打毛的步骤；

向软套及硬套黏胶面喷涂表面处理剂的步骤；

向软套及硬套胶黏面刷涂聚氨酯胶黏剂的步骤；

以及将软套及硬套胶黏面粘合固化的步骤；

所述TDI改性聚己二酸乙二醇酯与TDI-TMP加成物的重量比为5.1-5.5∶1.1-1.4，所述VIPS在聚氨酯胶黏剂中的质量百分比浓度为0.51％-0.55％，所述三氯异氰脲酸与乙酸乙酯的重量比为10.5-11.0∶89.0-89.5。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，所述向软套及硬套胶黏面刷涂聚氨酯胶黏剂的步骤包括：

第一次向软套及硬套胶黏面刷涂聚氨酯胶黏剂的步骤；

第一次对软套及硬套胶黏面进行烘烤的步骤；

第二次向软套及硬套胶黏面刷涂聚氨酯胶黏剂的步骤；

第二次向软套及硬套胶黏面进行烘烤的步骤；

所述第一次向软套及硬套胶黏面刷涂聚氨酯胶黏剂的步骤中，聚氨酯胶黏剂的刷涂厚度为0.5mm-1.1mm，所述第二次向软套及硬套胶黏面刷涂聚氨酯胶黏剂的步骤中，聚氨酯胶黏剂的刷涂厚度为1.2mm-2.3mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一次对软套及硬套胶黏面进行烘烤的步骤中，烘烤温度为49℃-51℃，烘烤时间为3-5min，所述第二次对软套及硬套胶黏面进行烘烤的步骤中，烘烤温度为49℃-51℃，烘烤时间为9-11min。

由聚氨酯胶黏剂制成的粘结环的长度可以控制在4mm以下，这对于软套及硬套在聚氨酯橡胶套接受挤压时所发挥的作用基本不会有影响，同时实验发现，将聚氨酯胶黏剂分两次涂刷固化，可以进一步将所述聚氨酯橡胶套的剥离强度(90°剥离)至少提高至4025.21N/m，对于软套及硬套胶黏面粘合固化的温度，技术人员可参考现有技术选定，但本实用新型推荐的温度为120℃，该温度可进一步提高聚氨酯橡胶套的剥离强度(90°剥离)至少提高至4092.34N/m。

性能良好的聚氨酯橡胶套能够在很大程度上帮助技术人员实现本实用新型所述的各种技术效果，这些内容在实用新型内容部分已经有大量涉及，例如本实用新型在实用新型内容部分特别提到了一种防止硬套发生有害挤压的技术方案，即将硬套在接受有害挤压之前就使软套充分发挥最大卸料力，虽然技术人员可以根据实用新型内容部分的一些提示对软套及硬套的长度进行合理的匹配，并且将软套的挤压距离控制在软套长度的35％-45％，但在很多情况下，这样粗略的控制会产生较大的误差，从而不经意间就会对硬套造成有害挤压，本具体实施方式的另外一个任务就是提供一种冲压冲头的冲压方法，该方法包括：

①、将材钢放置在设有与所述冲头相对的冲孔的冲模上；

②、冲头下冲，使冲头冲入冲孔的距离为软套的压缩距离和硬套的压缩距离之和，所述软套的压缩距离和硬套的挤压距离按照下表确定：

软套的长度	软套的挤压距离	硬套的长度	硬套的挤压距离
				10mm-12mm	5mm-6mm	12mm-16mm	4mm-7mm
13mm-17mm	6mm-8mm	17mm-20mm	5mm-8mm
				18mm-20mm	8mm-10mm	21mm-26mm	7mm-11mm

③、冲头收回的步骤。

按照所述冲压方法执行，可以避免出现对硬套的有害挤压，技术人员可以容易的调节控制冲头冲压距离的机构，例如液压缸、气缸以及活塞式伸缩结构，将冲头的冲压距离控制在软套挤压距离及硬套挤压距离之和的范围，同时达到聚氨酯橡胶套卸料力的最大化，例如当软套的长度为10mm-12mm时，聚氨酯橡胶套的卸料力用单位压强表示，为2.6Mpa-2.9Mpa，当软套的长度为13mm-17mm时，聚氨酯橡胶套卸料力用单位压强表示，为2.7Mpa-3.0Mpa，当软套的长度为18mm-20mm时，聚氨酯橡胶套卸料力用单位压强表示，为2.8Mpa-3.0Mpa。

实施例1

见图1，一种冲压冲头，包括冲头本体以及套在冲头本体上的聚氨酯橡胶套，聚氨酯橡胶套包括硬套3、软套4以及粘结硬套3和软套4的粘结环5，冲头本体包括冲头柱1以及与冲头柱1顶端连接的抵挡块2，所述聚氨酯橡胶套套在冲头柱1上，所述抵挡块2的口径较冲头柱1大，因此抵挡块2底面除了部分用于与冲头柱1连接外，还有部分构成抵挡硬套3的抵挡面。

所述软套4由硬度为57A的全热塑型聚氨酯制成，长度为13mm，硬套3由硬度为69A的浇注型聚氨酯制成，长度为17mm，整个聚氨酯橡胶套的厚度为29mm。

粘结环5为由聚氨酯胶黏剂固化而成，聚氨酯胶黏剂包括TDI 改性聚己二酸乙二醇酯、TDI-TMP加成物以及VIPS，所述TDI改性聚己二酸乙二醇酯与TDI-TMP加成物的重量比为5.3∶1.2，VIPS在聚氨酯胶黏剂中的质量百分比浓度为0.53％。

本实施例建议采用如下方法制备聚氨酯橡胶套：

将重量比为10.8∶89.3的三氯异氰脲酸与乙酸乙酯混合，形成表面处理剂待用，然后将重量比为5.3∶1.2的TDI改性聚己二酸乙二醇酯与TDI-TMP加成物混合，再向TDI改性聚己二酸乙二醇酯与TDI-TMP加成物的混合物中添加VIPS，使VIPS的质量百分比浓度为0.53％，从而制成聚氨酯胶黏剂。

把软套胶黏面和硬套胶黏面打毛，然后向软套胶黏面及硬套胶黏面各自喷涂表面处理剂，完成后再向软套胶黏面及硬套胶黏面刷涂1mm厚的聚氨酯胶黏剂，随后将软套及硬套放入烘箱中烘烤4min，烘烤温度设定在50℃，烘烤结束后再次对软套胶黏面及硬套胶黏面刷涂2mm厚的聚氨酯胶黏剂，然后将软套及硬套放入烘箱中烘烤10min，烘烤温度设定在50℃，烘烤结束后施加外力使软套胶黏面与硬套胶黏面相互黏合，同时对软套4及硬套3之间的粘结处进行2h的加热固化，控制固化温度为120℃。上述软套4及硬套3之间的粘结处即为粘结环5。本实施例所得到的聚氨酯橡胶套的剥离强度(90°剥离)为4156.78N/m。

实施例2-4

实施例2-4与实施例1基本相同，不同之处在于软套长度及硬度、硬套长度及硬度和聚氨酯橡胶套的厚度，在实施例2-4中，软套的硬度为56A，硬套的硬度为68A，下表反映了实施例2-4中软套长度、硬套长度及聚氨酯橡胶套厚度的情况。

实施例5-7

将实施例2-4所述的聚氨酯橡胶套分别各自套入冲头柱，对角钢进行冲孔：首先将角钢放置在与冲头柱相对的冲模上，然后按照下表调整驱动冲头整体下冲的伸缩结构，使冲头的下冲距离与软套及硬套的挤压距离之和相等。

然后对角钢进行冲孔，冲完孔后将整个冲头收回。

实施例5-7所述聚氨酯橡胶套的卸料力由下表反映。

实施例	聚氨酯橡胶套卸料力(单位压强表示)
		5	2.7Mpa
6	2.8Mpa
		7	3.0Mpa

Claims (4)

1.一种冲压冲头，包括冲头本体，其特证在于该冲头还包括套在冲头本体上的聚氨酯橡胶套，所述聚氨酯橡胶套的底端至少低于冲头本体的底端，所述聚氨酯橡胶套包括软套以及粘结在软套上端的硬套，软套的硬度为55A-60A，硬套的硬度为66A-70A。

2.根据权利要求1所述的一种冲压冲头，其特征在于聚氨酯橡胶套的厚度为25mm-36mm，所述软套的长度为10mm-20mm。

3.根据权利要求2所述的一种冲压冲头，其特征在于所述硬套的长度为12mm-26mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种冲压冲头，其特征在于所述软套的长度及硬套的长度如下：

软套的长度 硬套的长度 10mm-12mm 12mm-16mm 13mm-17mm 17mm-20mm 18mm-20mm 21mm-26mm

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