适于圆柱形薄壁管件的冲切模具的制作方法

1.本实用新型涉及模具领域，特别涉及一适于薄壁管件的冲切模具。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。
3.在摩托车、汽车、日用五金等行业，经常用到管件打孔工艺。这类孔的加工，不只是批量大，而且大部分孔和其他管件有配合尺寸要求和很高精度要求。在薄壁管件上打孔，传统的方法有两种：对于小口径的管件是用钻床钻孔；对于大口径管件，用火焰等高温切割来解决。这两种方法的精度和效率都很低且存在如下缺点：(1)孔周边有毛刺；(2)孔加工精度低；(3)加工效率低；(4)加工成本高，不适合大批量生产。
4.实用新型专利cn209393812公开了一种无凹模的管上冲孔简易模具，该专利主要实现管件夹紧和凸模运动定位。其原理为通过在模座左部安装一个斜楔，并结合上模和下模的协同运动，实现对管件的自动定位夹紧和自动松开取件，省时省力，提高了冲压的工作效率；另外，通过在管件夹持槽顶部中间位置开设对称的凸模引导槽，规范凸模在冲孔时的运动轨迹，从而在一定程度上避免了冲孔凸模的损坏。该方案冲裁毛刺大，冲裁孔精度低，尤其对薄壁件冲孔，孔周边塌陷变形严重。
5.因此，传统的方法和实用新型专利cn209393812都没有解决无凹模薄壁管件的高精度冲孔问题。特别是没有解决，在管壁厚度为4.0mm以下的碳钢圆柱形薄壁管件上实现无凹模冲切，且使冲孔周边无毛刺、无塌陷变形，冲孔精度达到国标it10级以上要求的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的一个目的在于提供一适于圆柱形薄壁管件的冲切模具与冲切方法，其中所述冲切模具的冲刀为双刃对称抛物线结构，所述冲刀内部有一圆柱状空隙，以便排除冲孔时产生的废料，实现所述管件的无塌陷、无变形的高精度冲孔，冲孔精度达到国标it10级以上。
7.本实用新型的另一个目的在于提供一适于圆柱形薄壁管件的冲切模具与冲切方法，其中所述冲切模具中冲刀的双刃夹角θ为80～120
°
，所述空隙直径为冲刀外圆直径的0.8倍，以便更好地延长冲刀的使用寿命。
8.本实用新型的另一个目的在于提供一适于圆柱形薄壁管件的冲切模具与冲切方法，其中所述冲切模具中副刃的双向倒角δ为60～80
°
,以利于排料和实现管件顶端任意角度相贯线的冲切。
9.本实用新型的另一个目的在于提供一适于圆柱形薄壁管件的冲切模具与冲切方法，其中所述冲切模具中通过在动模上添加弹性部件，并与冲模实现联动，以达到在冲切管件时，动模和定模自动抱紧或者松开管件，以提高冲切效率。
10.本实用新型的另一个目的在于提供一适于圆柱形薄壁管件的冲切模具与冲切方法，其中所述冲切方法，通过控制冲刀刀刃与管件的接触顺序，实现管件的对称点逐次冲切，以更好地提高管件冲切处的精度并延长冲刀的使用寿命。
11.为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种适于圆柱形薄壁管件的冲切模具与冲切方法，采用如下技术方案：
12.一个或者多个实施例提供了一种适于圆柱形薄壁管件的冲切模具，包括一定模、一动模和一冲模，所述定模和动模相互配合后形成一空间，所述空间用于放置所述圆柱形薄壁管件，所述动模通过相对于定模的运动实现所述圆柱形薄壁管件的抱紧或者松开；所述冲模的前端为一冲刀，所述冲刀为圆柱状且采用双刃对称抛物线结构，所述冲刀的内部有一圆柱状空隙，所述空隙用以排除冲孔时产生的废料，以下称排料孔；所述冲模与所述圆柱形薄壁管件相向运动以完成在该圆柱形薄壁管件上冲孔。
13.更进一步，其中所述冲刀的双刃夹角θ为80～120
°
，所述空隙直径优选为为冲刀外圆直径的0.8倍。
14.更进一步，其中所述冲刀还包括一副刃，所述副刃位于第一刀刃垂直上移位置，且与冲刀的内侧交点为副刃倒角起点。
15.更进一步，其中所述冲刀材料为cr12mov。
16.更进一步，其中所述定模和所述动模均为45#钢。
17.更进一步，其中所述冲模在所述管件上冲孔时，所述冲模的冲刀与所述管件待冲孔位置上的两点先接触并同时裁切，然后所述冲模的冲刀再以对称点同时冲切的方式完成冲切。
18.更进一步，其中冲模还连接一固定板，所述固定板连接一斜楔块，所述动模存有与所述斜楔块相配合的一斜角或者圆弧，且所述动模在静止时通过一弹性部件固定；所述冲模与所述圆柱形薄壁管件相向运动时，运动的所述斜楔块通过所述动模的斜角或者圆弧不断带动该动模向所述定模运动以逐渐抱紧圆柱形薄壁管件；当所述冲模与所述圆柱形薄壁管件相对运动时，随着所述斜楔块的离开，在所述弹性部件的作用下所述动模逐渐松开所述圆柱形薄壁管件。
19.更进一步，其中所述冲刀的材料硬度为hrc58～62,所述定模、动模的材料硬度为hrc28～32。
20.一个或者多个实施例提供了一种适于圆柱形薄壁管件的冲切方法，包括以下步骤：
21.(a)放置一待冲孔的圆柱形薄壁管件于所述定模与所述动模形成的所述空间；
22.(b)当所述冲模与所述管件相向运动以达到两点接触时，所述定模与所述动模抱紧所述管件；
23.(c)冲孔开始时，先从所述冲模的冲刀与所述管件接触的两点开始裁剪；
24.(d)所述冲模的冲刀以对称逐点的方式逐渐地完成冲孔；
25.(e)当所述冲模与所述管件相对运动以达到两者完全脱离时，所述定模与所述动模松开所述管件；
26.(f)取走完成冲孔的所述管件。
27.更进一步，在步骤(a)中，改变所述动模和所述定模对所述管件的固定夹持角度以
实现所述管件的端部相贯线冲切。
28.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
29.本公开提供了一种适于圆柱形薄壁管件的冲切模具和冲切方法，在圆柱形薄壁管件冲切过程中，其冲孔周边无塌陷、无变形；冲切完成后的冲孔精度可达到国标it10级以上；冲刀的使用寿命长；通过冲模和动模的联动配合，可以实现管件的自动抱紧或者松开，特别适于大批量的工业生产。
附图说明
30.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定。
31.图1为本公开实施例1所述的适于圆柱形薄壁管件的冲切模具结构图；
32.图2为本公开实施例2所述的适于圆柱形薄壁管件的冲切模具结构图；
33.图3为针对管件端口相贯线冲切后的工件示意图；
34.图4为本公开实施例的上模结构图；
35.图5为图4的剖视图；
36.图6为本公开的上模结构顶视图；
37.图7为本公开的上模结构透视图；
38.图8为本公开实施例3所述的冲孔方法示意图；
39.图9为图8的轴向二维视图；
40.图10为图8的纵向二维视图。
41.其中，
42.1.上模板，2.上模固定板,3.上模，4.斜楔块，5.定模，6.动模，7.支撑板，8.支撑板加强筋，9.拉杆螺钉，10.压簧，10.弹片，11.下模板，12.固定螺栓，13.冲刀，14.副刃，15.导正弧，16.排料孔，17.相贯线切口，18.第二刀刃，19.第一刀刃，20.管件。
具体实施方式：
43.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
44.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
45.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
46.实施例1
47.本公开提供了一种适于圆柱形薄壁管件的冲孔模具的优选实施方式，如图1所示，包括上模板1，上模固定板2，上模3，斜楔块4，定模5，动模6，支撑板7，支撑板加强筋8，拉杆
螺钉9，压簧10，下模板11和固定螺栓12，其中，上模前端有冲刀13，该冲刀为双刃对称抛物线结构，所述冲刀13包括两个刀刃，分别为第一刀刃19，第二刀刃18。其中，第一刀刃19也被称为冲刀13的主刀刃，用以实现对圆柱形薄壁管件20的对称逐点冲切，从而实现冲孔周边无毛刺、无塌陷变形。第二刀刃18用于切换废料顺利进入排料孔。
48.其工作原理如下：将管件20放入定模5和动模6形成的圆槽内，其中当定模5和动模6处于夹紧状态时，此时形成的夹紧圆槽的直径和管材直径相当，可以在不损坏管件20的情况下抱紧管件20。其中上模板1下行时，带动斜楔块4的斜面和动模6的斜面或圆弧接触，迫使动模6向左平移，抱紧管件20。此时，上模3首先通过定模5、动模6的导正孔15导入，然后上模3继续下行，以实现对管件20冲裁；冲裁完毕，上模3在上模板1和上模固定板2的带动下退回原位，随着斜楔块4的上移，动模6在支撑板7、支撑板加强筋8、拉杆螺钉9和压簧10的共同作用下，使动模6逐渐松开管件20，退回原位；加工后的管件20便留在定模5和动模6形成的空间内，可以方便取出管件20，一个管件20的冲孔即可完成。
49.其中，值得一提的是，上模3的结构参见图4～7所示，上模刃口采用双刃对称抛物线结构。经过实用新型人的多次试验表明，当双刃口夹角θ为80～120
°
，过度圆弧r为15～25mm，排料孔16直径为上模直径的0.8倍时，管件20的冲载效果最好。为了顺利排废料，减少摩擦阻力，增加副刃14，过渡圆弧r1为12～18mm。其中，所述副刃14位于第一刀刃19垂直上移h距离，且与冲刀13的主刃口内侧交点为副刃14倒角起点，所述副刃14的双向倒角角度δ为60～80
°
，即形成图示第二刀刃18.其中h值优选5～7mm，h值的选择根据薄壁管件的厚度确定，管件厚度越大，h值则在5～7mm的范围内相应增大，可以进一步提高冲孔的精度。如果更注重冲刀对不同厚度管件的通用性，优先选择h值为6mm。在冲裁管件20的过程中，如图8～10所示，第一刀刃19同时对称地点接触管件20，对称地实现逐点、顺序裁剪，因此管件20裁切时接触点产生的向下剪切应力，克服了管件20材料的抗剪应力，对称地实现逐点冲破。由于采用对称逐点裁剪，裁剪点的受力面积极小，且受力均匀，因此冲孔周边产生的总冲裁力小，从而保证冲孔周边无毛刺、无塌陷，并且不易损坏模具。根据测算：这种冲孔方式产生的总冲裁力是整体冲孔冲裁力的30％左右。由于冲裁力的降低，大大减少了管材产生变形的压应力，从而在无凹模支持的情况下实现薄壁管材的精密冲孔，其冲孔精度可达到国标it10以上。
50.值得一提的是，本公开除可用于如图1所示管件20轴向任一点冲孔外，通过改变定模5和动模6对管材20的夹持固定方位角度，还可用于如图3所示管件20顶端任意角度相贯线的冲切。
51.本公开中上模具3优选cr12mov材料，如果能通过真空热处理工艺，使其材料硬度指标达到hrc58～62，会使管材料冲切孔的效果更好，冲刀的使用寿命更长。实用新型人通过实际测试表明，在保证冲孔精度在国标i t10以上时，冲刀的寿命可以达到3万次以上。
52.本公开中定模5、动模6优选材料为45#钢，如果能通过调质处理，使材料硬度指标达到hrc28～32则会更好地实现管材20的抱紧或者松开，并且有效地利用定模5、动模6对管材抱紧时产生的压应力，可大部分抵消或者完全抵消上模3冲切时对管材20侧壁产生的形变压应力，从而使管子减少变形，甚至不变形，达到进一步提高管材20冲孔精度的目的。
53.值得一提的是，实施例中定模5、动模6形成的导正圆的开/闭采用斜契刚性推动、弹簧复位结构做横向往复滑动，只是其中的一种实现方式，本领域技术人员可以根据现有
技术，通过电动或其它控制方式实现与上模3的运动配合，以实现管材20的抱紧和松开。
54.其中，冲模可以包括上模板1、上模固定板2、上模3、斜楔块4，也可只包括上模3，冲模的作用是通过其与管件20的相对运动以实现对管件20的冲切，因此通过斜楔块4来带动动模6的运动以实现管件20的抱紧或者松开是本实用新型的具体实施方式。本领域技术人员完全可以不采用斜楔块4来实现动模6的运动，而采用自动化控制设备实现冲模与管件20的相对运动，通过自动控制设备中的限位开关或者传感器等来实现动模6的配合运动，以实现对管件20的抱紧、冲切和松开。
55.另外，本领域技术人员根据本公开的启示，不用付出创造性劳动，就可以显而易见地得出以下方案：第一，把上模3与双刃对称抛物线冲刀13单独制造，然后再组装在一起；第二，上模3与双刃对称抛物线冲刀13一体，直接在上模3上加工出双刃对称抛物线冲刀13，因此诸如这些方案的变形都属于本公开技术方案的简单变形或者替换，均落在本实用新型的保护范围之中。
56.实施例2
57.本实施例为实施例1的一种变形，如图2所示，其中在上模3冲切管件20的运动过程中，斜楔块4带动动模6相对定模5运动以抱紧或者松开管件20。动模6抱紧管件20时的力来自于斜楔块4，松开管件20的运动则是由弹片10’来实现。
58.值得一提的是，无论是采用实施例1的压簧还实施例2的弹片，均是为了存储动模6运动时的能量，随着斜楔块4的作用力的消失，使动模6回归原位以松开管件20。
59.实施例3
60.本公开还提供了一种适于圆柱形薄壁管件的冲切方法，包括以下步骤：
61.(a)放置一待冲孔的圆柱形薄壁管件20于所述定模5与所述动模6形成的所述空间；
62.(b)当所述上模3与所述管件20相向运动以达到两点接触时，所述定模5与所述动模6抱紧所述管件20；
63.(c)冲孔开始时，如图8～图10所示，先从所述上模3的冲刀与所述管件20接触的两点开始裁剪；
64.(d)所述上模3的冲刀13以对称逐点的方式逐渐地完成冲孔；
65.(e)当所述上模3与所述管件20相对运动以达到两者完全脱离时，所述定模5与所述动模6松开所述管件20；
66.(f)取走完成冲孔的所述管件20。
67.值得一提的是，改变动模6和定模5对管件20的固定夹持角度，可实现管件20端部相贯线冲切。其中，冲切后的管件20的相贯线切口17如图3所示。
68.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
69.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。